數控車削內孔尺寸超差原因分析及處理措施
——以FANUC0I-Mate TB系統為例

蘇兆興

(淮北職業技術學院機電工程系，安徽 淮北 235000)

數控車削內孔尺寸超差原因分析及處理措施
——以FANUC0I-Mate TB系統為例

蘇兆興

(淮北職業技術學院機電工程系，安徽 淮北 235000)

機械生產中加工孔的方法很多，其中數控車削零件內孔是最為常見的加工方法之一.機械加工過程中尺寸超差在所難免，經研究發現導致內孔尺寸超差的原因主要是，加工程序中所有的尺寸都是圖紙的理想值，未考慮對刀時的測量誤差、內孔車刀的磨損及刀片公差的影響.研究表明，修改磨損偏置值，可以精確調整直徑尺寸，從而保證零件內孔的尺寸加工精度和產品合格率.

內孔尺寸；磨損偏置；改進措施

數控車削內孔加工過程中，特別是套類零件的加工容易出現的問題就是內孔尺寸精度超差的問題，測得的內孔尺寸時，得到的結果只能是表1中的某一種.如果尺寸合適，則無需改動數控系統的刀具設置和程序，但是如果是其他兩種情況則需要采取措施進行改進.

表1 車削加工中內徑的測量結果 [1]

1 內孔加工產生尺寸超差的實例

如圖1所示，采用內孔車刀[2]對零件進行內孔加工，其程序(FANUC0I-Mate TB系統)如表2所示，該程序采用直線切削循環加工內輪廓[2]，分三次切削完成.

圖1 內輪廓加工圖

由于所編的程序中所有的尺寸值都是基于圖紙的理想值，沒有考慮加工時對刀時的測量誤差、內孔車刀磨損情況和刀片[3]公差要求等因素，導致零件加工過程中，由于以上因素造成刀具實際尺寸的偏離，所以加工出的內孔尺寸超差，不符合質量要求.

表2 襯套內輪廓加工程序

2 改進措施

為了保證零件產品質量，不論內孔尺寸偏大還是偏小，都必須采取改進措施來防止它再次發生[4].通過調整刀具磨損偏置可以修正工件軸向尺寸，根據磨損偏置調整原則對內徑和外徑加工均適用的方法是將工件內徑的編程值與實際值之差輸入到所用刀具的磨損偏置的X寄存器中，后續加工，調用新的磨損偏置 ，其軸向尺寸就會在公差允許的范圍之內.如圖2所示，當直徑編程值小于測量的實際值時，磨損偏置應為負值，補償后的刀尖點應靠近工件的中心線.反之，當直徑編程值大于測量實際值時，磨損偏置應為正，補償后的刀尖點將遠離工件的中心線.但在具體實施過程中應從正確設置和正確調用磨損偏置著手.

圖2 刀具磨損的三種情況

2.1 磨損偏置的設置

2.1.1 預設磨損偏置值

由表1可知，如果在零件內孔精加工完畢進行尺寸測量，一旦尺寸偏大或偏小，則零件報廢.為了防止廢品的出現，可以在零件加工之前，事先輸入一個磨損偏置值，以保證零件加工留有一定的余量.由圖2可知，在加工內孔時，應預設一個負磨損偏置值.表2中程序的2號刀為內孔車刀，啟動程序之前，在T02磨損偏置的X寄存器中輸入預設的磨損偏置值-0.6.FANUC0I數控系統磨損偏置設置如下：步驟1：進入刀具磨損偏置窗口，按下offseting 功能鍵，在CRT屏底部顯示該功能所對應的子菜單.按下子菜單[OFFSET]軟鍵，進入刀具補償偏置窗口，再按下底部子菜單中的[WEAR]軟鍵，進入刀具磨損偏置窗口，如圖3所示.

圖3 刀具磨損偏置設置窗口

步驟2：輸入內孔車刀的X軸磨損偏置.讓光標停在當前刀具號W02(表示2號刀位)的X列數值上，輸入“X-0.6”，按下底部菜單中的[INPUT]軟鍵，在光標處輸入了刀具的X軸磨損偏置-0.6.

2.1.2 測量實際內孔直徑

步驟1：設置程序停止，在程序中增加一個程序段：N125M01，并將可選擇停止開關置于“開”的狀態，使M01激活.需要注意的是將M01設置在精加工完成之后，而不是設置在粗加工完成之后，主要是考慮到粗加工切削用量大，會影響到后續測量結果的精度.步驟2：執行程序，當程序執行到N125M01程序段時，機床將會停止所有自動操作，主軸停轉，進給停止.此時測量Φ24內孔的直徑，假如實際測量值為23.37mm，內孔加工編程直徑為24.02mm，則編程值與實際值之差為：24.02-23.37=0.65mm，即孔大了0.65mm.其中0.6mm是預留量，0.05mm是加工誤差.

2.1.3 修改磨損偏置值

將數值“0.65”作為新的磨損偏置值，輸入到圖3中T02內孔車刀的磨損偏置的X寄存器當中.方法是：讓光標停在2號刀位W02的X列數值上，輸入“0.65”，按下底部的[+INPUT]鍵.

2.2 磨損偏置的調用

FANUC系統的程序再啟動功能可以在指定的程序段重新啟動加工操作[5].具體如下：步驟1：按下復位鍵RESET,結束程序.在編輯方式(EDIT)下打開程序N060進行修改，以保證激活修改后的磨損偏置值以及重新設置一些必要的被復位操作模態指令.步驟2：激活修改后的磨損偏置值，設置必要的模態指令.修改后的磨損偏置值必須由T0202刀具指令激活，同時還要用M03S1000重新啟動主軸旋轉，必要時還要重新用M08指令開啟冷卻液等.完成這些設置，只需將精加工起始程序段“N060 S1200”改為“N060 M03S1200T0202”即可.步驟3：從N060 精加工程序段啟動程序，光標位于N060 程序段時，按下循環啟動鍵，程序就激活修改后的磨損偏置值，進行精加工.當執行到N125 程序段，M01使程序可選擇停止，此時測量內孔直徑[6]，如在公差范圍內，表示磨損偏置設置正確.按下循環啟動鍵，程序就會繼續往下執行直至加工結束.加工下一個工件時，可以將M01開關設為[OFF],使M01關閉，這樣程序啟動后就不會停止，直到加工結束.如果測量結果表明仍需調整，可重新修改磨損偏置.

3 結論

通過對刀具磨損偏置的設置和磨損偏置的調用，可以控制內孔尺寸精度超差，從而保證零件內孔的尺寸加工精度和產品合格率.其中，掌握刀具的幾何偏置和磨損偏置的應用非常重要，幾何偏置確定刀具相對于程序原點的位置，而磨損偏置用于尺寸的精確調整.

[1] 彼得·私密德.數控編程手冊(第2版)[M].北京：化學工業出版社，2005.

[2] 鄧建新,趙軍.數控刀具材料選用手冊[S].北京:機械工業出版社，2005.

[3] 李家杰.數控機床編程與操作實用教程[M].南京:東南大學出版社,2005.

[4] 孟少農.機械加工工藝手冊·第一卷[M].北京:機械工業出版社，1995.

[5] BEIJING-FANUC0I-Mate TB操作說明書[EB/OL]. http://www.doc88.com/p-99636136397.html.

[6] 李正峰.數控加工工藝[M].上海:上海交通大學出版社,2004.

(責任編校：晴川)

Causes of Size Errors of Holes Machined by CNC Lathe and Treatment Measures

SU Zhaoxing

(Department of Mechanical and Electrical Engineering, Huaibei Vocational & Technical College, Huaibei Anhui 235000, China)

There are many ways to process holes in the mechanical production, machining holes by the CNC lathe is one of the commonest ways. Dimension error cannot be avoided in the process with the main reason that the ideal drawing size does not consider the influence of measurements error when setting cutting tools, the wear of lathe cutting tools and the tolerance of tools. The research shows that revising the value of wear offset could adjust the diameter size accurately, so as to ensure the processing accuracy of hole size and the passing rate of products.

hole size; wear offset; improvement measures

2015-08-31

淮北職業技術學院教學團隊項目(批準號：2013jxtd-1)；淮北職業技術學院教學研究項目(批準號：2013jxxm-12)；安徽省質量工程項目(批準號：2014jyxm502).

蘇兆興(1977— )，男，安徽濉溪人，淮北職業技術學院機電工程系副教授，碩士.研究方向：機械制造及自動化.

TG68

A

1008-4681(2015)05-0034-02