試論刀具磨耗補(bǔ)償在數(shù)車螺紋加工中的應(yīng)用

吳中強(qiáng)

(鄭州市技師學(xué)院，河南 鄭州 450006)

隨著我國(guó)生產(chǎn)力水平的不斷提高和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品提出了更高要求。很多時(shí)候，我們不僅需要機(jī)械產(chǎn)品具有極高的精度與較快的生產(chǎn)速度，同時(shí)所用的生產(chǎn)技術(shù)也較為復(fù)雜，且產(chǎn)品需要頻繁改型，這些不僅需要機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中的機(jī)床設(shè)備具有較高的效率與精度，更需要產(chǎn)品具有一定的靈活性與通用性。尤其是在礦山與煤礦等工業(yè)部門中，用到的機(jī)械一般較大且復(fù)雜，所需加工的零件常表現(xiàn)出小批量、形狀復(fù)雜的特征。如果使用普通的機(jī)床及傳統(tǒng)手段對(duì)這些零件展開加工，不僅生產(chǎn)效率較低、勞動(dòng)強(qiáng)度較大，同時(shí)生產(chǎn)出的零件精度難以獲得有效保證，甚至有些零件根本就無(wú)法展開生產(chǎn)加工。在這樣的背景下，利用數(shù)控機(jī)床展開機(jī)械加工已經(jīng)成為了一種必然趨勢(shì)。

1 數(shù)車螺紋加工概述

在數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)加工中，螺紋加工是重要加工內(nèi)容之一。螺紋加工是利用螺紋加工的工具對(duì)各種各樣的外、內(nèi)螺紋進(jìn)行加工的方法。要想對(duì)同一螺紋進(jìn)行多次切削，使生產(chǎn)加工出的螺紋深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，必須在數(shù)控車床上進(jìn)行脈沖編碼器的安裝，且在每次加工過(guò)程中都需保持相同螺距。在對(duì)螺紋進(jìn)行切削時(shí)，每次都需等到脈沖編碼器標(biāo)記為零時(shí)才可進(jìn)行螺紋切削的進(jìn)給起動(dòng)，從而保證刀具進(jìn)入工件的位置是工件圓周上的同一位置。

2 傳統(tǒng)螺紋加工中存在的問(wèn)題

在機(jī)械零件中帶有螺紋的零件具有繁多復(fù)雜的種類，在實(shí)際生活及生產(chǎn)中較為常見的是具有連接作用的三角形螺紋套和軸。在傳統(tǒng)的螺紋加工中，通常是利用G代碼編程展開螺紋加工。傳統(tǒng)的使用FANUC數(shù)控車床通過(guò)數(shù)控車削進(jìn)行螺紋加工生產(chǎn)的編程方法共有三種，分別是：(1)固定循環(huán)的螺紋切削指令，這一指令主要是用于圓柱型螺紋生產(chǎn)過(guò)程，其指令為G92X_Z(W)_F_;(2)單行程的螺紋切削指令，即G32X(U)_Z(W)_F_;(3)復(fù)合循環(huán)式的螺紋切削指令，即G76X(U)_Z(W)_R(i)P(k)Q(△d)F(f);G76P(m)(r)(a)Q(△dmin)R(d)。在運(yùn)用這三種格式進(jìn)行編程加工生產(chǎn)螺紋時(shí)，常需根據(jù)螺紋外徑及實(shí)際小徑、進(jìn)刀及降刀次數(shù)展開相應(yīng)編程，從而為生產(chǎn)的螺紋產(chǎn)品質(zhì)量提供一定保障。然而由于刀具磨耗問(wèn)題的存在及其他相關(guān)因素的影響，這一方法普遍存在螺紋中徑合格率低的問(wèn)題，不僅造成螺紋加工的生產(chǎn)效率及生產(chǎn)質(zhì)量較低，同時(shí)也給工件制作及零件效應(yīng)的發(fā)揮在一定程度上造成了阻礙。

3 在FANUCOi系統(tǒng)數(shù)控車床螺紋加工中刀具磨耗補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用

3.1 刀具磨耗補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用機(jī)理

在進(jìn)行螺紋零件加工生產(chǎn)過(guò)程中，由于刀具常存在磨損現(xiàn)象，其半徑漸漸變小，如果在生產(chǎn)過(guò)程中導(dǎo)致工件產(chǎn)生的誤差超出工件公差的范圍，則所加工產(chǎn)品將不能滿足相應(yīng)的加工要求。特別是在數(shù)控車床FANUCOi系統(tǒng)進(jìn)行螺紋加工中，這一問(wèn)題十分顯著。在進(jìn)行螺紋的數(shù)控車削時(shí)，因?yàn)槁菁y車刀常需分幾次完成整個(gè)加工過(guò)程，因此很容易使所用刀具出現(xiàn)磨損問(wèn)題。同時(shí)，在加工工件的特性、冷卻不及時(shí)和機(jī)床自身精度等眾多因素作用下，很可能導(dǎo)致加工生產(chǎn)出的螺紋中徑的尺寸超出了螺紋中徑公差范圍。此時(shí)，可對(duì)生產(chǎn)程序進(jìn)行重新編制，對(duì)已加工完成的螺紋展開重新修正。具體操作為：將刀具磨耗界面打開后，將相應(yīng)螺紋刀刀號(hào)上、X方向上產(chǎn)生的磨耗輸入即可，如果經(jīng)過(guò)自動(dòng)加工螺紋中徑還不合格，則繼續(xù)將這一磨耗輸入其中，直到切削出合格的螺紋為止。

在進(jìn)行螺紋數(shù)控車削時(shí)，螺紋的進(jìn)給量需要保留一定余量△d，之后打開刀具磨耗的補(bǔ)償界面，將逐漸降低的△d1、△d2、△d3等一一輸入其中，直到合格為止。在這里，設(shè)△dz=△d1+△d2+△d3+……+△dn，同時(shí)有△d1≥△d2≥△d3≥……≥△dn。

3.2 刀具磨耗補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用

在具體應(yīng)用時(shí)，首先要對(duì)原有G編程程序進(jìn)行修改及調(diào)整。一般情況下，在螺紋的直徑方向需要先預(yù)留一定的余量，加工后通過(guò)螺紋通止環(huán)規(guī)進(jìn)行檢測(cè)，如果加工不合格，則要返回加工。具體的磨耗補(bǔ)償加工過(guò)程為在重新編程后，先在面板上選擇軟鍵“磨耗”或按下功能鍵OFFSET，將刀具補(bǔ)償界面打開，點(diǎn)取“磨耗”，在G01位置輸入所需數(shù)值，之后按下軟鍵，將加工程序返至程序第一行，使用“跳步”功能鍵。在當(dāng)前程序下將循環(huán)啟動(dòng)按鈕開啟，使之自動(dòng)進(jìn)行加工。在N40條執(zhí)行后直接執(zhí)行N80條，等其回到換刀點(diǎn)后將之暫停，利用通止環(huán)規(guī)進(jìn)行再檢直至其合格。

3.3 應(yīng)用效果

將刀具磨耗補(bǔ)償方法應(yīng)用于數(shù)車螺紋加工的FANUCOi系統(tǒng)中，操作起來(lái)極為方便且簡(jiǎn)單，同時(shí)可使所加工的螺紋中徑保持在其公差尺寸范圍之內(nèi)，使螺紋加工合格率大幅提高。對(duì)刀具磨耗補(bǔ)償方法熟練掌握后，可在數(shù)控車床中其他工件加工中進(jìn)行靈活應(yīng)用，如在槽、外圓及端面中，如果這些項(xiàng)目在精車后出現(xiàn)最終尺寸超過(guò)圖紙尺寸的現(xiàn)象，則可利用刀具磨耗補(bǔ)償方法對(duì)這些加工項(xiàng)目加以修復(fù)，使這些工件的尺寸達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

同時(shí)，這一方法也存在一定缺點(diǎn)。如對(duì)于加工尺寸小于圖紙要求的項(xiàng)目而言，刀補(bǔ)磨耗補(bǔ)償方法無(wú)法起到修復(fù)效果。另外，這種方法并不是對(duì)所有刀路都適用的，一般只能在2D形狀和3D形狀中的利用等高方式加工的刀路中可以發(fā)揮其修復(fù)作用。

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