數控車床件加工有關知識

數控車床件加工有關知識

    編製數控車床CNC加工程序時
，理論上是將車刀刀尖看成一個點，如圖1a所示的P點就是理論刀尖。但為了提高刀具的使用壽命和降低CNC加工工件的表麵粗糙度，通常將刀尖磨成半徑不大的圓弧（一般圓弧半徑R是0.4—1.6之間）
，如圖1b所示X向和Z向的交點P稱為假想刀尖

，該點是編程時確定CNC加工軌跡的點，數控係統控製該點的運動軌跡。然而實際切削時起作用的切削刃是圓弧的切點A
、B

，它們是實際切削CNC加工時形成工件表麵的點。很顯然假想刀尖點P與實際切削點A、B是不同點，所以如果在數控CNC加工或數控編程時不對刀尖圓角半徑進行補償
，僅按照工件輪廓進行編製的程序來CNC加工，勢必會產生CNC加工誤差。
    a圓頭刀假想刀尖
    假想刀尖的軌跡分析與偏置值計算
    用圓頭車刀進行車削CNC加工時，實際切削點A和B分別決定了X向和 Z向的CNC加工尺寸。如圖2所示
，車削圓柱麵或端麵（它們的母線與坐標軸Z或X平行）時
，P點的軌跡與工件輪廓線重合；車削錐麵或圓弧麵（它們的母線與坐標軸Z或X不平行）時，P點的軌跡與工件輪廓線不重合，因此下麵就車削錐麵和圓弧麵進行討論：
    b刀尖圓弧半徑的影響
    CNC加工圓錐麵的誤差分析與偏置值計算
如圖3a所示
，假想刀尖P點沿工件輪廓CD移動，如果按照輪廓線CD編程，用圓角車刀進行實際切削，必然產生CDD1C1的殘留誤差。因此，實際CNC加工時，圓頭車刀的實際切削點要移至輪廓線CD，沿CD移動，如圖3b所示，這樣才能消除殘留高度。這時假想刀尖的軌跡C2D2與輪廓線CD在X向相差ΔX


，Z向相差ΔZ。設刀具的半徑為r
，可以求出。
    c圓頭車刀CNC加工圓錐麵
    CNC加工圓弧麵的誤差分析與偏置值計算
圓頭車刀CNC加工圓弧麵和CNC加工圓錐麵基本相似。如圖4是CNC加工1/4凸凹圓弧，CD為工件輪廓線，O點為圓心
，半徑為R，刀具與圓弧輪廓起點、終點的切削點分別為C和D，對應假想刀尖為C1和D1。對圖4a所示凸圓弧CNC加工情況，圓弧C1D1為假想刀尖軌跡，O1點為圓心，半徑為（R+r）；對圖4b所示凹圓弧CNC加工情況，圓弧C2D2為假想刀尖軌跡
，其圓心是O2點
，半徑為（R-r）。如果按假想刀尖軌跡編程，則要以圖中所示的圓弧C1D1或C2D2（虛線）有關參數進行程序編製。
    d圓頭車刀CNC加工90°凸凹圓弧
    刀尖圓角半徑補償方法
現代數控係統一般都有刀具圓角半徑補償器
，具有刀尖圓弧半徑補償功能（即G41左補償和G42右補償功能）
，對於這類數控車床，編程員可直接根據零件輪廓形狀進行編程，編程時可假設刀具圓角半徑為零
，在數控CNC加工前必須在數控機床上的相應刀具補償號輸入刀具圓弧半徑值，CNC加工過程中，數控係統根據CNC加工程序和刀具圓弧半徑自動計算假想刀尖軌跡，進行刀具圓角半徑補償，完成零件的CNC加工。刀具半徑變化時，不需修改CNC加工程序，隻需修改相應刀號補償號刀具圓弧半徑值即可。需要注意的是：有些具有G41、G42功能的數控係統，除了輸入刀頭圓角半徑外，還應輸入假想刀尖相對於圓頭刀中心的位置
，這是由於內
、外圓車刀或左、右偏刀的刀尖位置不同。
    當數控車床的數控係統具有刀具長度補償器時，直接根據零件輪廓形狀進行編程，CNC加工前在機床的刀具長度補償器輸入上述的ΔX和ΔZ的值，在CNC加工時調用相應刀具的補償號即可。
對於有些不具備補償功能經濟型數控係統的車床可直接按照假想刀尖的軌跡進行編程

，即在編程時給出假想刀尖的軌跡
，如圖3b和圖4所示的虛線軌跡進行編程。如果采用手工編程計算相當複雜，通常可利用計算機繪圖軟件（如AutoCAD
、CAXA電子圖版等）先畫出工件輪廓，再根據刀尖圓角半徑大小繪製相應假想刀尖軌跡
，通過軟件查出有關點的坐標來進行編程；對於較複雜的工件也可以利用計算機輔助編程（CAM），如用CAXA數控車軟件進行編程時，刀尖半徑補償有兩種方式：編bian程cheng時shi考kao慮lv半ban徑jing補bu償chang和he由you機ji床chuang進jin行xing半ban徑jing補bu償chang，對dui於yu有you些xie不bu具ju備bei補bu償chang功gong能neng數shu控kong係xi統tong應ying該gai采cai用yong編bian程cheng時shi考kao慮lv半ban徑jing補bu償chang，根gen據ju給gei出chu的de刀dao尖jian半ban徑jing和he零ling件jian輪lun廓kuo會hui自zi動dong計ji算suan出chu假jia想xiang刀dao尖jian軌gui跡ji
，通tong過guo軟ruan件jian後hou置zhi處chu理li生sheng成cheng假jia想xiang刀dao尖jian軌gui跡ji的deCNC加工程序。對於這類數控係統當刀具磨損
、重磨、或更換新刀具而使刀尖半徑變化時，需要重新計算假想刀尖軌跡
，並修改CNC加工程序，既複雜煩瑣，又不易保證CNC加工精度。
    總結以上通過車刀刀尖半徑對CNC車床件的影響的分析可知，要保證零件CNC加工精度，在數控CNC加工尤其精CNC加jia工gong一yi定ding要yao進jin行xing車che刀dao刀dao尖jian半ban徑jing補bu償chang。由you於yu目mu前qian數shu控kong係xi統tong的de功gong能neng參can差cha不bu齊qi，針zhen對dui不bu同tong類lei型xing數shu控kong係xi統tong，在zai實shi際ji應ying用yong中zhong采cai取qu方fang法fa也ye不bu同tong，有you些xie在zai編bian程cheng時shi就jiu要yao考kao慮lv半ban徑jing補bu償chang，有you些xie可ke在zai機ji床chuang中zhong進jin行xing半ban徑jing補bu償chang。
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