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斜床身數控車床刀尖圓弧半徑補償原因說明

發表時間:2019-07-10  |  訪問量:1139
   斜床身數控車床刀尖圓弧半徑補償原因說明
  斜床身數控車床中的刀尖半徑補償功能一直是一個難點。由于其理論復雜,應用條件嚴格,讓一些人感覺無從下手;另一方面,由于常用的臺階軸類的加工,通過幾何補償也能達到精度要求,它的特點不能有效體現,使一些人對它不夠重視。事實上,在現代數控系統中,刀尖半徑補償,對于提高工件綜合加工精度具有非常重要的作用,是一個必須熟練掌握的功能。
  今天我們通過分析了解下數控車床半徑補償的原因:
  學習刀尖圓弧的概念前,我們認為刀片是尖銳的,并把刀尖看作一個點,刀具之所以能夠實現復雜輪廓的加工,就是因為刀尖能夠嚴格沿著編程的軌跡進行切削。但實際上,目前廣泛使用的機夾刀片的切削尖,都有一個微小的圓弧,這樣做,既可以提高刀具的耐用度,也可以提高工件的表面質量。而且,不管多么尖的刀片,經過一段時間的使用,刀尖都會磨成一個圓弧,導致在實際加工中,是一段圓弧刃在切削,這種情況與理想刀尖的切削在效果上完全不同。
 



圖1
 


圖2
 

  圖1中,刀片圓弧兩邊延長線的交點(D),我們稱之為理想刀尖,也就是說,如果刀片沒有磨損,它的刀尖的理想形狀應是這樣。如果進行對刀,以確定刀具的偏置值(也叫幾何補償值),X軸和Z軸兩個方向的對刀點正好集中于理想刀尖上。這種情況下,系統會以這個刀尖進行輪廓切削。圖2中,如果刀尖磨圓了,則對刀時,X軸和Z軸兩個方向的對刀點分別在X軸和Z軸方向上突出的A點和B點上,這時,數控系統就會以A點和B點的對刀結果綜合確認一個點作為對刀點,比如,對刀結果為:A點,X=-120,B點,Z=-300,則對刀點坐標為(-120,-300),這正是與A點和B點相切的兩條直線的交點(C),我們稱之為假想刀尖。而系統正是以這個假想刀尖作為理論切削點進行工作的。也就是說,刀尖磨圓后,只是假想刀尖沿著編程輪廓的軌跡進行運動。但由于假想刀尖與實際的圓弧切削刃之間有一個距離,導致刀具實際切削效果如圖3所示。
 



圖3
 

  圖3中,在端面車削和外圓車削時,切削效果不受影響。因為在這兩種情況下,系統執行的是單坐標,刀尖突出的的切削點(A點和B點)是對刀點,它們分別與對刀的結果(幾何補償)一致。但對于圖中的錐面部分(CD段),是假想刀尖沿著輪廓運動,實際圓弧切削刃與程序輪廓與有一個距離ΔL,會造成固定欠切的余量(圖中陰影部分),導致錐面直徑的尺寸偏大。對于圓弧加工,它形成的結果更復雜一些,形成的欠切余量隨著輪廓位置的變化而變化,如圖4所示。
 



圖4
 

  由上可見,刀尖圓弧的存在,對于工件中的錐面和圓弧的尺寸精度是有較大影響的。而且刀尖圓弧半徑越大,加工誤差越大。刀尖半徑補償正是基于這一現象而提出的解決措施。
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