關(guān)于數(shù)控的畢業(yè)論文
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數(shù)控車床加工刀具補(bǔ)償
[摘要]本文以數(shù)控車床車刀具補(bǔ)償為研究，分析了刀具位置補(bǔ)償?shù)脑砗蛻?yīng)用，并且分析了刀尖圓弧在加工中產(chǎn)生誤差，從而確定在數(shù)控加工中必須進(jìn)行刀尖圓弧半徑補(bǔ)償。同時(shí)研究了刀尖方位的確定和刀尖圓弧半徑補(bǔ)償指令的應(yīng)用。
[關(guān)鍵詞]數(shù)控車床 刀具補(bǔ)償 原理和應(yīng)用 誤差
1 引言
數(shù)控車床在改變加工對(duì)象時(shí)，除了重新裝卡零件和更換刀具外，只需更換零件加工程序即可加工出所要求的零件，而不需要對(duì)車床進(jìn)行復(fù)雜的調(diào)整，具有很高的工藝適應(yīng)性及靈活性。
刀具補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)是十分重要，它不僅對(duì)被加工零件的質(zhì)量影響巨大，而且可以決定著機(jī)床功效的發(fā)揮和安全生產(chǎn)的順利進(jìn)行。
所以無(wú)論是手工編程或計(jì)算機(jī)輔助編程，在編制加工程序時(shí)，選擇合理的確定刀具補(bǔ)償，是提高加工質(zhì)量和加工效率的前提。
2 刀具補(bǔ)償?shù)囊饬x和類型
刀具補(bǔ)償功能是用來(lái)補(bǔ)償?shù)毒邔?shí)際安裝位置(或?qū)嶋H刀尖圓弧半徑)與理論編程位置(或刀尖圓弧半徑)之差的一種功能。
使用刀具補(bǔ)償功能后，改變刀具，只需要改變刀具位置補(bǔ)償值，而不必變更零件加工程序。
刀具補(bǔ)償分為刀具位置補(bǔ)償(即刀具偏移補(bǔ)償)和刀尖圓弧半徑補(bǔ)償兩種功能。
3 刀具位置補(bǔ)償
3.1 刀具位置補(bǔ)償值定義
工件坐標(biāo)系設(shè)定是以刀具基準(zhǔn)點(diǎn)(以下簡(jiǎn)稱基準(zhǔn)點(diǎn))為依據(jù)的，零件加工程序中的指令值是刀位點(diǎn)(刀尖)的位置值。
刀位點(diǎn)到基準(zhǔn)點(diǎn)的矢量，即刀具位置補(bǔ)償值。
3.2 刀具位置補(bǔ)償基準(zhǔn)
3.2.1 刀具位置補(bǔ)償基準(zhǔn)設(shè)定
當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行過(guò)返回參考點(diǎn)操作后，刀架位于參考點(diǎn)上，此時(shí)刀具基準(zhǔn)點(diǎn)與參考點(diǎn)重合。
刀具基準(zhǔn)點(diǎn)在刀架上的位置，由操作者設(shè)定。
一般可以設(shè)在刀夾更換基準(zhǔn)位置或基準(zhǔn)刀具刀位點(diǎn)上。
有的機(jī)床刀架上由于沒(méi)有自動(dòng)更換刀夾裝置，此時(shí)基準(zhǔn)點(diǎn)可以設(shè)在刀架邊緣上;也有用第一把刀作為基準(zhǔn)刀具，此時(shí)基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)在第一把刀具的刀位點(diǎn)上。
3.2.2 刀具位置補(bǔ)償方式
分為絕對(duì)補(bǔ)償和相對(duì)補(bǔ)償兩種方式。
1)絕對(duì)補(bǔ)償
當(dāng)機(jī)床回到機(jī)床零點(diǎn)時(shí)，工件坐標(biāo)系零點(diǎn)，相對(duì)于刀架工作位上各刀刀尖位置的有向距離。
當(dāng)執(zhí)行刀偏補(bǔ)償時(shí)，各刀以此值設(shè)定各自的加工坐標(biāo)系。
補(bǔ)償量可用機(jī)外對(duì)刀儀測(cè)量或試切對(duì)刀方式得到。
2)相對(duì)補(bǔ)償
在對(duì)刀時(shí)，確定一把刀為標(biāo)準(zhǔn)刀具，并以其刀尖位置A為依據(jù)建立工件坐標(biāo)系。
這樣，當(dāng)其他各刀轉(zhuǎn)到加工位置時(shí)，刀尖位置B相對(duì)標(biāo)刀刀尖位置A就會(huì)出現(xiàn)偏置，原來(lái)建立的坐標(biāo)系就不再適用，因此應(yīng)對(duì)非標(biāo)刀具相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)刀具之間的偏置值△x、△z進(jìn)行補(bǔ)償，使刀尖位置B移至位置A。
標(biāo)準(zhǔn)刀具偏置值為機(jī)床回到機(jī)床零點(diǎn)時(shí)，工件坐標(biāo)系零點(diǎn)相對(duì)于工作位上標(biāo)準(zhǔn)刀具刀尖位置的有向距離。
3.2.3 刀具位置補(bǔ)償類型
刀具位置補(bǔ)償可分為刀具幾何形狀補(bǔ)償(G)和刀具磨損補(bǔ)償(w)兩種，需分別加以設(shè)定。
刀具幾何形狀補(bǔ)償實(shí)際上包括刀具形狀幾何偏移補(bǔ)償和刀具安裝位置幾何偏移補(bǔ)償，而刀具磨損偏移補(bǔ)償用于補(bǔ)償?shù)都饽p。
3.2.4 刀具位置補(bǔ)償代碼
刀具位置補(bǔ)償功能是由程序段中的T代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。
T代碼后的4位數(shù)碼中，前兩位為刀具號(hào)，后兩位為刀具補(bǔ)償號(hào)。
刀具補(bǔ)償號(hào)實(shí)際上是刀具補(bǔ)償寄存器的地址號(hào)，該寄存器中放有刀具的幾何偏置量和磨損偏置量(X軸偏置和Z軸偏置)。
刀具偏移號(hào)有兩種意義，既用來(lái)開始偏移功能，又指定與該號(hào)對(duì)應(yīng)的偏移距離。
當(dāng)?shù)毒哐a(bǔ)償號(hào)為00時(shí)，表示不進(jìn)行刀具補(bǔ)償或取消刀具補(bǔ)償。
4 刀尖圓弧半徑補(bǔ)償
4.1 理想刀具和實(shí)際刀具
理想刀具是具有理想刀尖A的刀具。
但實(shí)際使用的刀具，在切削加工中，為了提高刀尖強(qiáng)度，降低加工表面粗糙度，通常在車刀刀尖處制有一圓弧過(guò)渡刃;—般的不重磨刀片刀尖處均呈圓弧過(guò)渡，且有一定的半徑值;即使是專門刃磨的“尖刀”，其實(shí)際狀態(tài)還是有一定的圓弧倒角，不可能絕對(duì)是尖角。
因此，實(shí)際上真正的刀尖是不存在的，這里所說(shuō)的刀尖只是一“假想刀尖”。
4.2 刀具半徑補(bǔ)償意義
數(shù)控程序是針對(duì)刀具上的某一點(diǎn)即刀位點(diǎn)，按工件輪廓尺寸編制的。
車刀的刀位點(diǎn)一般為理想狀態(tài)下的假想刀尖點(diǎn)或刀尖圓弧圓心點(diǎn)。
但實(shí)際加工中的車刀，由于工藝或其他要求，刀尖往往不是一理想點(diǎn)，而是一段圓弧。
當(dāng)加工與坐標(biāo)軸平行的圓柱面和端面輪廓時(shí)，刀尖圓弧并不影響其尺寸和形狀，但當(dāng)加工錐面、圓弧等非坐標(biāo)方向輪廓時(shí)，由于刀具切削點(diǎn)在刀尖圓弧上變動(dòng)，刀尖圓弧將引起尺寸和形狀誤差，造成少切或多切。
這種由于刀尖不是一理想點(diǎn)而是一段圓弧，造成的加工誤差，可用刀尖圓弧半徑補(bǔ)償功能來(lái)消除。
4.3 刀具半徑補(bǔ)償類型
(1)刀具半徑左補(bǔ)償。
從垂直于加工平面坐標(biāo)軸的正方向朝負(fù)方向看過(guò)去，沿著刀具運(yùn)動(dòng)方向(假設(shè)工件不動(dòng))看，刀具位于工件左側(cè)的補(bǔ)償為刀具半徑左補(bǔ)償。
用G41指令表示。
(2)刀具半徑右補(bǔ)償。
從垂直于加工平面坐標(biāo)軸的正方向向負(fù)方向看過(guò)去，沿著刀具運(yùn)動(dòng)方向(假設(shè)工件不動(dòng))看，刀具位于工件右側(cè)的補(bǔ)償為刀具半徑右補(bǔ)償。
用G42指令表示。
4.4 刀具半徑補(bǔ)償?shù)膱?zhí)行過(guò)程
(1)刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕ⅰ?/p>
刀具補(bǔ)償?shù)慕⑹沟毒咧行膹呐c編程軌跡重合過(guò)渡到與編程軌跡偏離一個(gè)刀尖圓弧半徑。
刀補(bǔ)程序段內(nèi)必須有GoO或G01功能才有效，偏移量補(bǔ)償必須在一個(gè)程序段的執(zhí)行過(guò)程中完成，并且不能省略。
(2)刀具半徑補(bǔ)償?shù)膱?zhí)行。
執(zhí)行含G41、G42指令的程序段后，刀具中心始終與編程軌跡相距一個(gè)偏移量。
G41、G42指令不能重復(fù)規(guī)定使用，即在前面使用了G41或G42指令之后，不能再直接使用G42或G41指令。
若想使用，則必須先用G40指令解除原補(bǔ)償狀態(tài)后，再使用G42或G41，否則補(bǔ)償就不正常了。
(3)刀具半徑補(bǔ)償?shù)娜∠?/p>
在G41、G42程序后面，加入G40程序段即是刀具半徑補(bǔ)償?shù)娜∠?/p>
刀具半徑補(bǔ)償取消G40程序段執(zhí)行前，刀尖圓弧中心停留在前一程序段終點(diǎn)的垂直位置上，G40程序段是刀具由終點(diǎn)退出的動(dòng)作。
數(shù)控車床采用刀尖圓弧半徑補(bǔ)償進(jìn)行加工時(shí)，如果刀具的刀尖形狀和切削時(shí)所處的位置不同，刀具的補(bǔ)償量與補(bǔ)償方向也不同。
因此假想刀尖的方位必須同偏置值一起提前設(shè)定。
車刀假想刀尖的方向是從刀尖R中心看理論刀尖的方向，由刀具切削時(shí)的方向決定。
系統(tǒng)用T表示假想刀尖的方向號(hào)，假想刀尖的方向與T代碼之間的關(guān)系。
5 結(jié)束語(yǔ)
刀具補(bǔ)償功能的作用主要在于簡(jiǎn)化程序，即按零件的輪廓尺寸編程。
在加工前，操作者測(cè)量實(shí)際的刀具長(zhǎng)度、半徑和確定補(bǔ)償正負(fù)號(hào)，作為刀具補(bǔ)償參數(shù)輸入數(shù)控系統(tǒng)，使得由于換刀或刀具磨損帶來(lái)刀具尺寸參數(shù)變化時(shí)，雖照用原程序，卻仍能加工出合乎尺寸要求的零件。
此外，刀具補(bǔ)償功能還可以滿足編程和加工工藝的一些特殊要求。
參考文獻(xiàn)
[1]晏初宏，數(shù)控加工工藝與編程[M]，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004
[2]孫德茂，數(shù)控機(jī)床車削加工直接編程技術(shù)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005
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