數控車削加工中刀尖圓弧的應用探究

摘 要:數控車削加工過程中若含有圓錐或圓弧面的相應零部件時，數控車削的刀尖圓弧將造成零部件的少切或多切等不規范的現象。數控車床相應刀具的選擇、數控車床的合理編程和實際操作中調整數控車的刀尖圓弧半徑，從而能在很大程度上提高數控車加工的零部件精度，也可在一定程度上提高數控車床的應用。

關鍵詞:數控車削加工刀尖圓弧應用

中圖分類號:TG519.1文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(c)-0065-01

數控車削加工具有高效而高精度和高柔性等特點，為更好地體現數控車的實際應用性，應根據數控車加工需要考慮數控車床、刀具、夾具、數控加工的工藝和數控車床的編程要素，同時應對數控車床削加工中的刀尖圓弧進行探討。數控車床所使用的刀具，為提高數控車的刀尖強度，降低加工工件表面粗糙程度，從而減少相應刀具磨損的程度，延長刀具的使用時間，通常將數控車刀的刀尖制成圓弧形。刀具圓弧的半徑一般在0.4～1.6mm之間。數控車刀尖圓弧對數控車床的加工效率和質量品質有影響重要，在數控車床的刀具使用、程序的編寫和數控機床的零部件的加工過程中，都應對數控車的刀尖圓弧半徑進行考慮和控制。

1 數控車削刀尖圓弧半徑選擇

數控車削刀尖圓弧半徑的大小應從粗加工的車刀刀刃強度和精加工車刀表面精度等兩個方面進行半徑的選擇。在數控車削粗加工過程中應盡量選擇較大刀尖半徑的刀具，數控車加工的過程中應使用半徑在1.2～1.6mm之間的刀片，若相應的數控車有震動的現象，則可選擇在合理范圍內的刀尖半徑。而數控車粗加工過程中可選擇較大的刀尖半徑，從而建立高效的數控車加工模式。在數控車的精加工過程中，表面精度和公差受到數控車車刀半徑進給量的影響，較小的進給量和大的半徑能提高數控車加工零件的表面品質，但較大刀尖半徑容易引起數控車加工過程中的震動，從而在數控車的精加工過程中應選擇小的刀尖半徑和小的刀尖的進給量，從而通過小半徑的刀尖圓弧加工方式實現相關零件的精加工。

2 數控車削加工中刀尖圓弧的應用策略

2.1 刀尖圓弧提高數控車床的加工精度

數控車床通過編制好的程序自動運行實現相關零件的加工和精度的控制，因此，數控車程序的編制將對零件的精度造成影響。數控車削加工程序的編寫過程中應以數控車刀的刀刃作為刀位點，再依據數控車刀位點順著加工零件的表面進行編程。當數控車刀尖圓弧為零，數控車刀刀位點的運行軌跡將與加工零件的表面輪廓相一致，加工零件的尺寸將由刀尖點決定，零件的尺寸在理論上是準確的。但在具體的實際生產中，為提高刀尖的耐磨性和韌性，從而將車刀的刀尖制成圓弧狀，從而影響了數控車加工的零件精度。

數控車床的對刀過程中應按加工零件的縱向和橫向進行，數控車床的程序編制過程中加工零件的表面輪廓只有一個刀位點，也就是程序編制中所描述的刀位點。這個刀位點并不是實際存在的，因此也不能進行切削，從而這個刀位點不能決定加工零件的尺寸大小。而實際操作中，刀尖圓弧上的動態切點才真正參與切削。由于虛擬的刀位點與刀尖圓弧上的動態切點之間存在距離并且其差距值處于不斷的變化過程中，若編制程序中的刀位點的軌跡在理論上與加工零件的表面輪廓相符時，實際加工過程中將存在不同層次的誤差，造成數控車對加工零件的多切或少切等加工誤差，從而影響了數控車的切削精度。。

2.2 提高刀尖圓弧加工精度措施

數控車中刀尖圓弧的存在，若理論中，數控車編制程序中的刀位點刀具路徑與加工零件的表面輪廓相符時就將造成加工零件的切削誤差。那么在數控車的實際加工切削中，要提高數控車的加工精度必須實現實際操作中的加工輪廓與零件表面輪廓相一致，但數控車刀位點的刀具路徑與加工零件表面輪廓就不一致。

數控車加工誤差是由刀尖圓弧造成的，但不同的零件、不同的表面輪廓數控車削加工將產生不同的加工誤差。從而也不能用同一的方式解決。簡易的數控車并不具備自動的刀尖半徑補償，當加工零件的精度要求較高且加工的零件表面包含有圓錐或圓弧時，數控車的加工只能通過人工補償消除刀尖半徑引起的加工誤差。人工補償的方式可選擇兩種方式進行刀尖的半徑補償。其一是按照刀尖圓弧中心作為刀具路徑，其二在加工零件的圓錐或圓弧面進行局部的補償，隨后制定新的刀具路徑。人工補償刀具路徑的方式都存在人工計算較麻煩等問題，并且在數控車刀具半徑變化后將需要重新計算刀具的路徑參數，靈活度不夠。

目前數控車大多能實現刀具半徑的自動補償，從而在相應數控車編程過程中不必要修改加工的刀具路徑，是用刀具的補償功能實現加工零件表面的編程和加工，從而在極大程度上簡化了數控車床的編程程序。數控車機床在運行自動補償時，相應的數控系統將實現修正刀位點的自動修正和加工路徑的自動調整，從而在實際操作中能切合加工零件的表面輪廓。自動化的數控車半徑補償能實現在實際的加工過程中刀具路徑和零件表面輪廓的一致，同時在刀具半徑的尺寸半徑變化或是刀具的轉換過程中實現程序的自動調整，提高數控車削零件的精度。

數控車削加工的刀具半徑補償能滿足加工零件的精度要求，同時也能為數控車床的程序編制提供了便利。在數控系統加工的實際運用過程中應正確使用刀具的半徑補償功能，同時在數控車床程序的編寫過程中應提前建立刀具的半徑補償，由此在數控車對相應零件的加工過程中盡量減小由于刀具半徑引起的加工誤差。并且在零件加工完成后取消刀具半徑補償的設置，否則將影響刀具參數。數控車刀具半徑補償設置或取消應在刀具的加工移動過程中逐漸實現，并且在加工零件的移動段端點才結束，因此，通常在數控車削加工前應單獨設置加工的直線部分，將直線段編入刀具的半徑補償，在加工后應取消相應的直線段的數控車刀具的半徑補償。為實現數控車削編程的簡化發展，一般使用復合的循環編程，但在數控車床循環指令的執行對零件粗加工時數控系統的自動刀具半徑補償無法發揮其應有的作用。從而造成了不同圓弧或圓錐類型加工零件表面上的精加工余量相差較大，從而相應的加工零件表面細膩或粗糙程度造成了影響。

參考文獻

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