曾霞　雒鈺花

摘 要：對(duì)刀是數(shù)控加工精度的保證重要，單從對(duì)刀儀器的測量精度上提高，還是不能滿足效率和精度的提高，從數(shù)控系統(tǒng)補(bǔ)償功能出發(fā)，分析對(duì)刀原理，將會(huì)有助于對(duì)刀儀器的開發(fā)。

關(guān)鍵詞：補(bǔ)償功能；對(duì)刀原理；分析

對(duì)刀一直是數(shù)控加工的一項(xiàng)重要內(nèi)容，對(duì)刀的精確性有利于零件位置精度的提高。加工中心的廣泛使用，使得加工所用刀具數(shù)量逐漸增多，數(shù)控系統(tǒng)建立工件坐標(biāo)系指令的數(shù)量不能滿足經(jīng)常性的換刀數(shù)量，補(bǔ)償功能在此發(fā)揮了重要作用，同時(shí)有助于能提高加工效率。

1 對(duì)刀方式

對(duì)刀的目的是建立刀具在加工零件時(shí)的起點(diǎn)，也就是工件坐標(biāo)系。我們常用的對(duì)刀方式有試切法對(duì)刀、對(duì)刀儀對(duì)刀、尋邊器和Z向設(shè)定器對(duì)刀，刀具預(yù)調(diào)儀對(duì)刀等。但是其基本原理都是一致。銑削類機(jī)床對(duì)刀過程中，通過刀具在各軸上與工件各方向上的邊或面進(jìn)行接觸，來獲得編程時(shí)的起點(diǎn)位置，但是這個(gè)起點(diǎn)表現(xiàn)在刀具上不是刀具與工件的接觸點(diǎn)，而是刀具的中心，也就是刀具的刀尖。在加工中，需求刀具較多的情況下，每把刀具都對(duì)刀會(huì)增大加工誤差，位置精度會(huì)受到很大的影響，因此，我們通常采用只是對(duì)一把刀具進(jìn)行機(jī)床上的對(duì)刀，其它刀具則在機(jī)外完成對(duì)刀內(nèi)容，在編程中采用補(bǔ)償功能來實(shí)現(xiàn)每把刀具的正確加工使用。

2 補(bǔ)償功能

鏜銑類數(shù)控機(jī)床具備的補(bǔ)償功能有半徑補(bǔ)償和長度補(bǔ)償。加工方式和加工尺寸不同，使用的刀具也不同，主要表現(xiàn)在半徑和長度上。

2.1 半徑補(bǔ)償功能

我們采用兩把不同尺寸的立銑刀來進(jìn)行對(duì)刀，對(duì)刀中，以立方體零件的上表面的左下角建立工件坐標(biāo)系。采用T01為φ12刀具，T02為φ20刀具，可以明顯的看到，兩把刀具的尺寸是不等的。用這兩把刀具分別進(jìn)行對(duì)刀，獲得T01刀具的對(duì)刀數(shù)據(jù)：機(jī)床顯示坐標(biāo)X-168.650，Y-315.992，Z-453.650，獲得T02刀具的對(duì)刀數(shù)據(jù)：機(jī)床顯示坐標(biāo)X-164.650，Y-319.992，Z-363.650，在對(duì)刀中各方向上同時(shí)使用了0.35mm的塞尺，由這兩組數(shù)據(jù)可以看到，兩把刀具在X向和Y向上正好相差4mm，即兩刀具半徑差。由此可見，刀具半徑不管多大，我們在對(duì)刀時(shí)只需要對(duì)一把標(biāo)準(zhǔn)刀具進(jìn)行對(duì)刀，就可以獲得其他刀具在X向Y向的零點(diǎn)位置，它們在零件上表現(xiàn)為同一點(diǎn)，而且誤差不變，在數(shù)控編程中，只需要用半徑補(bǔ)償功能來實(shí)現(xiàn)半徑補(bǔ)償就可以正確的加工了。

2.2 長度補(bǔ)償功能

長度補(bǔ)償功能表現(xiàn)在刀具長度上的變化。刀具半徑不同，長度不同，因此體現(xiàn)在機(jī)床上的位置也不同。圖1是所用對(duì)刀刀具尺寸參數(shù)。從圖1中可以看到，兩把刀具的長度不等，在機(jī)床上顯示的坐標(biāo)也不同，獲得T01刀具的對(duì)刀數(shù)據(jù)：機(jī)床顯示坐標(biāo)Z-453.650，獲得T02刀具的對(duì)刀數(shù)據(jù)：機(jī)床顯示坐標(biāo)Z-363.650，兩刀具在位置上相差90mm。在機(jī)外對(duì)刀中，測量獲得兩把刀具長度，1號(hào)刀具長度是80mm，2號(hào)刀具長度是170mm，正好與對(duì)刀位置的差值一致。由此可見，對(duì)刀時(shí)，只需要對(duì)一把標(biāo)準(zhǔn)刀具進(jìn)行對(duì)刀即可實(shí)現(xiàn)Z向的對(duì)刀，其它刀具的使用只要使用長度補(bǔ)償即可實(shí)現(xiàn)該刀具的Z向位置的確定。

3 對(duì)刀原理分析

在對(duì)刀中，我們在XYZ三個(gè)方向上進(jìn)行了確定刀具中心在工件上的位置。在XY平面中，表現(xiàn)出來刀具底平面與XY平面在同一平面中，切削時(shí)，正好是刀具中心與工件輪廓偏離一個(gè)刀具半徑值時(shí)能夠加工出正確的輪廓，由此可見，刀具半徑補(bǔ)償體現(xiàn)在平面上。刀具下刀距離的正確性則表現(xiàn)在Z軸上，因此，刀具長度補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用體現(xiàn)了Z軸上的變化。從刀具的安裝上來看，如圖2，刀具中心線與主軸中心線重合，刀具的橫截面與主軸的端面平行。在確定數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸時(shí)，以主軸中心線為Z軸。結(jié)合對(duì)刀過程，我們可以看到，對(duì)刀過程實(shí)際上是主軸中心在工件XY平面上的位置體現(xiàn)，在Z軸上是主軸端面在工件表面的體現(xiàn)。

綜上分析，數(shù)控系統(tǒng)中的刀具半徑補(bǔ)償和刀具長度補(bǔ)償功能是為了滿足主軸端面中心在工件上的具體位置體現(xiàn)而設(shè)計(jì)，也就是說數(shù)控系統(tǒng)默認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)刀具是主軸端面中心，該刀具的半徑是零，刀具的長度是零。在加工中，用這把標(biāo)準(zhǔn)刀具不易確定在工件上的起點(diǎn)位置，因此需要使用其它的對(duì)刀工具來實(shí)現(xiàn)該位置的測量。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：曾霞（1976-），女，陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，碩士研究生，從事數(shù)控技術(shù)的研究與教學(xué)。

雒鈺花（1980-），女，陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，本科，從事數(shù)控技術(shù)的研究與教學(xué)。