淺談數(shù)控銑床對刀和加工程序的簡化

蔡琪琳

摘 要：在數(shù)控銑床上進(jìn)行輪廓加工時(shí)，因?yàn)榈毒叩陌霃绞沟毒咧行模ǖ缎模┸壽E和工件輪廓不重合，如不考慮刀具半徑，直接按照工件輪廓編程，就會造成加工出的零件尺寸比圖樣要求有一個(gè)刀具半徑的尺寸之差，為此必須使刀具沿工件輪廓的法向偏移一個(gè)刀具半徑，這就是所謂的刀具半徑補(bǔ)償指令。應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償功能時(shí)，只需按工件輪廓軌跡進(jìn)行編程，然后將刀具半徑值輸入數(shù)控系統(tǒng)中，執(zhí)行程序時(shí)，系統(tǒng)會自動計(jì)算刀具中心軌跡，進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償。

關(guān)鍵詞：數(shù)控 加工中心 車床 數(shù)控 機(jī)床坐標(biāo)系 工件坐標(biāo)系

中圖分類號：TG547 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）12（c）-0049-01

數(shù)控機(jī)床加工時(shí)的刀具磨損，系統(tǒng)無法發(fā)現(xiàn)并調(diào)整，但仍依據(jù)存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，那么生產(chǎn)出的工件整體尺寸偏大，甚至超出誤差允許范圍，因此零件必須返工，但返工重新裝夾和對刀絕對存在誤差和定位精度問題，得不償失。這里就經(jīng)常涉及刀具的半徑及長度補(bǔ)償問題進(jìn)行探討。

1 簡化對刀步驟

數(shù)控銑床上的毛坯件從X、Y軸所在的橫截面來看，大體可分圓柱型和立方型。數(shù)控銑床的對刀方法較復(fù)雜一些。如果要加工的是圓柱形工件，那么工件的尋找X、Y軸的0點(diǎn)位置就需要使用百分表對中，即刀具中心軸線對準(zhǔn)圓柱形工件的中心軸線（較簡單，不詳述）。如果工件是立方體的，那么就必須尋找出立方體在X、Y軸組成的平面內(nèi)截面的中心線交點(diǎn)。

1.1 尋找工件坐標(biāo)系X0位置

試切時(shí)，1號位為刀具中心在工件的X軸負(fù)方向的位置，2號位是刀具中心在X軸正方向的位置，1號位和2號位刀具所在的機(jī)床坐標(biāo)系絕對位置都由面板顯示出來，2號位減去1號位的位置參數(shù)除以2就是X軸方向的工件坐標(biāo)系原點(diǎn)位置。而簡便的方法就是將1號位確定后，在面板上的相對坐標(biāo)上將工件坐標(biāo)系X值改成0，然后再尋找2號位，2號位的相對坐標(biāo)就是2到1的距離L，那么L/2就是工件坐標(biāo)系X軸的原點(diǎn)位置，再將刀具移動到機(jī)床坐標(biāo)系上L/2的坐標(biāo)處，將工件坐標(biāo)系上X軸的值改成0，就這樣可以方便的找到工件坐標(biāo)系X0的位置。

1.2 尋找工件坐標(biāo)系Y0位置

同X軸尋找工件坐標(biāo)系X0的位置方法，在此不再贅述。

1.3 尋找工件坐標(biāo)系Z0位置

一般來說，我們可以忽略數(shù)控銑床上刀具的長度值，將刀具試切到工件上表面時(shí)的Z向距離設(shè)置為0，直接忽略刀具的長度。在換刀后其他刀具尋找Z0點(diǎn)位時(shí)，只需要通過尋找上表面，并將Z向距離直接設(shè)置為0，就可以使用了，這時(shí)X0和Y0繼續(xù)使用原來刀具的值，因?yàn)橹鬏S的X0和Y0是沒有變化的。

2 虛擬刀具半徑在簡化加工程序中的應(yīng)用

一個(gè)毛坯工件，如果待加工量較大，需要多次相似形狀的循環(huán)加工銑削時(shí)，若將相似形狀的工件多次加工程序每次執(zhí)行一遍，編程和加工的效率明顯不高。完全可以用一把銑刀，虛擬出多把不同直徑的銑刀，將成型輪廓線的程序設(shè)置為子程序（子程序必須使用相對坐標(biāo)），在調(diào)取不同虛擬刀具半徑參數(shù)的同時(shí)來調(diào)用子程序，可以達(dá)到避免重復(fù)編程的目的。假設(shè)需要銑削的零件毛坯為圓，半徑為D1，刀具半徑為R，每次銑削量為E（E小于2R），銑削N次后，最終銑削到半徑為DN的圓。這樣加工路徑就會分成N個(gè)輪廓，這N個(gè)輪廓除邊界都是平行且相似的，每次工藝路線都是半徑為DN的圓輪廓線，只是每次調(diào)用的是虛擬出的不同的刀具半徑。系統(tǒng)認(rèn)為刀具每次切削的是成型輪廓線，而事實(shí)則不是。

2.1 外輪廓銑削每次虛擬刀具半徑

第1次：切削后剩下輪廓半徑為D1-E，則本次虛擬編程刀具半徑為：D1-E-DN+R；

第2次：切削后剩下輪廓半徑為D1-2E，則本次虛擬編程刀具半徑為：D1-2E-DN+R；

……

第1次：切削后剩下輪廓半徑為D1-iE，則本次虛擬編程刀具半徑為：D1-iE-DN+R；

最后一次走刀的刀具半徑必須為R，精加工余量若為e，可以將精加工余量e加在實(shí)際刀具半徑R上，即粗加工的最后一次的刀具編程半徑=R+e。

2.2 內(nèi)輪廓相似形狀多次銑削

第1次：切削后的內(nèi)輪廓半徑為D1+E，則本次虛擬編程刀具半徑為：DN-E-D1+R；

第2次：切削后剩下輪廓半徑為D1+2E，則本次虛擬編程刀具半徑為：DN-2E-D1+R；

……

第i次：切削后剩下輪廓半徑為D1+iE，則本次虛擬編程刀具半徑為：DN-iE-D1+R；

最后一次走刀的刀具半徑必須為R，精加工余量若為e，可以將精加工余量e加在實(shí)際刀具半徑R上，即粗加工的最后一次的刀具編程半徑=R+e。

以上兩種方式可以使編程依據(jù)成型輪廓編制子程序，將粗加工和精加工不同刀具半徑及虛擬刀具半徑存入寄存器中，就可以使用一個(gè)子程序調(diào)用多個(gè)不同刀具半徑達(dá)到簡化加工程序的目的。

3 使用刀具半徑補(bǔ)償注意事項(xiàng)

（1）建立和取消刀具半徑補(bǔ)償時(shí)，刀具的移動面不能涉及第三個(gè)平面，且移動距離應(yīng)大于半徑補(bǔ)償值。

（2）內(nèi)輪廓銑削時(shí)，最小輪廓尺寸加精加工余量必須大于或等于刀具半徑，否則將產(chǎn)生過切。

（3）補(bǔ)償量應(yīng)該足夠，不能讓刀具和工件在補(bǔ)償和撤銷過程中互相干涉。

4 結(jié)語

刀具半徑補(bǔ)償是數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用比較頻繁的指令，離開該指令數(shù)控銑床很難加工出復(fù)雜且高精度的零件。要想在數(shù)控銑床上編制出更加合理和完善的程序，最重要的就是要很好的掌握和利用刀具補(bǔ)償功能。該文是根據(jù)實(shí)際應(yīng)用過程中的一些技巧和常用方法的簡單總結(jié)，很多編程技巧方面有待我們更加深入的了解。目前，建模軟件和自動加工的普及讓手動編程相形見絀，建模軟件和數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)機(jī)對話使得人機(jī)對話只是體現(xiàn)在工藝路線的制定上，那么在編制工藝路線的時(shí)候，簡化路線其實(shí)就是一種方法。我們現(xiàn)階段的操作員和工藝員的專業(yè)素養(yǎng)是達(dá)不到在系統(tǒng)和設(shè)備方面改進(jìn)的，為了盡最大限度的提高生產(chǎn)力，很多的細(xì)節(jié)值得我們?nèi)ヌ剿鳌Ａ私馓匦灾?，簡化使用就是一個(gè)大工程。

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