数控车削刀具补偿与产品精度实验.doc

实验七 数控车削刀具补偿与产品精度实验 一、实验目的及要求1.了解提高刀具的寿命和降低加工表面的粗糙度方法。2.掌握在进行数控车削的编程和加工过程中，对由于车刀刀尖圆角产生的误差进行补偿，加工出高精度的零件的方法。二、实验内容1.车刀刀尖圆角引起加工误差的原因。2.消除车刀刀尖圆角所引起加工误差。 三、实验设备1.数控车床一台。2.刀架和卡盘扳手。3.加工用材料：5080 铝棒。4.偏刀一把。四、实验概述1.车刀刀尖圆角引起加工误差的原因在实际的加工过程当中所用的车刀的刀尖都是一个半径不大的圆弧形状（如图7-1所示），而在数控车削编程过程中，为了编程方便，常把刀尖看作为一个，即所谓假想刀尖（图7-1中的P点）。图7-1 假想刀尖和刀具圆角 图7-2刀具圆角造成的少切和过切在上述情况下，用刀尖圆角的车刀车削端面.外径.内径等与轴线平行的表面时，不会产生误差，但是在进行倒角.锥面及圆弧切削时，则会产生少切或过切现象（如图7-2所示）。2.车刀刀尖的假想刀尖半径补偿注意事项： （1）G41.G42指令不能与圆弧切削指令写在同一个程序段，可以与G00和G01指令写在同一个程序段内，在这个程序段的下一个程序段点位置，与程序中刀具路径垂直的方向线过刀尖圆心。（2）必须用G40指令取消刀尖半径补偿，在指定G40程序段的前一个程序段的终点位置，与程序中刀具路径垂直的方向线过刀尖圆心。（3）在使用G40或G42指令模式中，不允许有两个连续的非移动指令，否则刀具在前面程序终点的垂直位置停止，且产生过切或欠切现象，如图7-2。（4）切断端面时，为了防止在回转中心不部位留下欠切削的小锥，如图所示，在G42指令开始的程序段刀具应达到A点位置，且ZBR；（5）加工终端接近卡爪或工件的端面时，指令G40为了防止卡爪或工件的端面被切，如图所示应在B点指定G40，且ZBR；（6）如图所示，想在工件阶梯端面指定G40时，必须使刀具沿阶梯端面移动到F点，再指定G40，且XAR；在工件端面，开始刀尖半径补偿，必须在A点指定G42，且ZAR；开始切圆弧时，必须从B点开始加入刀尖半径补偿指令，且XBR；（7）在手动输入中不用刀尖半径补偿；（8）在加工比刀尖半径小的圆弧内侧时，会产生报警；3.消除车刀刀尖圆角所引起加工误差消除车刀刀尖圆弧所引起加工误差的前提条件是：要确定刀尖圆弧半径。由于在数控车削中一般都使用可转位刀片，每种刀片的型号，对应刀片的刀尖圆角半径即可确定。1.车床不具备自动补偿功能时的补偿办法当数控车床不具备刀具半径自动补偿功能G41,G42时，可用以下两种方法来消除加工误差（1）按假想刀尖轨迹编程用带刀尖圆角的车刀加工锥面 如图7-3（a）所示，若假想刀尖P沿工件轮廓AB移动（即P1与AB重合），并按AB尺寸编程，则必然会产生ABCD的残留误差。为此，如图3（b）所示，将车刀的切点移至 AB，并沿AB移动。从而避免了残留误差。此时假想刀尖的轨迹为P3P4，它与轮廓AB在X向相差X,在Z向相差Z,设刀尖圆角半径为R，锥面与轴线的夹角为Q,不难求得： ，由于X, Z的存在，可直接按假想刀尖轨迹P3P4的坐标值编程。图7-3 用带刀尖圆角的车刀加工锥面用带刀尖圆角的车刀加工圆弧，加工圆弧表面的编程原理与加工锥面基本相似。如图7-4所示，为加工1/4凸.凹圆弧表面的情况。社刀尖圆角半径为r，圆弧AB（实线）为工件轮廓，半径为R，圆心O，刀具与圆弧轮廓起.终点的切削点分别为A与B，因此对应的假想刀尖为P1和P2，圆弧（虚线）为假想刀尖的轨迹，圆心为O, 在图7-4（a）凸圆的加工情况下，其半径为（R+r）,在图7-4（b）凹圆加工情况下，其半径为（ R-r）。用假想刀尖轨迹编程时，按图中虚线所示的圆参数进行编程。图7-4 有圆角刀具车削凹凸圆弧（2）按刀尖圆角中心轨迹编程当机床不具备刀具半径自动补偿指令G41,G42时，除可用上述假想刀尖轨迹数据编程方法外，还可用刀尖圆角中心轨迹编程方法。如图5所示的手柄零件由三段圆弧组成，可用虚线所示的三段圆弧编程。车刀刀尖圆角半径为r,则O1圆弧的半径为（R1+r），O2圆弧的半径为（R2+r），O3圆弧的半径为（R3-r），三段圆弧的终点坐标由等距圆关系不难取得.上述用假想刀尖轨迹和刀尖圆角中心轨迹编程方法的共同缺点是：当车刀刀头圆角中心轨迹编程方法的共同缺点是：当车刀刀头磨损或重磨时，需要新计算编程参数值，否则会产生误差。图7-5 刀尖圆角中心轨迹编程 2. 车床具备自动补偿功能时的补偿办法当机床具备刀具半径补偿功能 G41.G42时，可运行用刀具半径补偿功能消除加工误差。（1） 所用指令 1）为了进行车刀刀尖圆角半径补偿，需要使用以下指令： G40：取消刀具半径补偿。即按程序路径进给； G41：左偏刀具半径补偿。按程序路径前进方向，刀具偏在零件右侧进给，刀具偏在零件右侧进给。 G42：右偏刀具半径补偿。按程序路径前进方向，刀具偏在零件右侧进给。2）假想刀尖方位的确定 车刀假想刀尖相对刀尖圆角中心的方位和刀具移动方向有关，它直接影响刀尖圆角半径补偿的计算结果。图7-6是车刀假想刀尖方位及代码。从图中可以看出假想刀尖P的方位有八种，分别用18个数字代码表示，同时规定，假想刀尖取圆角中心位置时，代码为0或9，可以理解为没有半径补偿。图7-6 车刀刀尖圆弧半径的假想位置编号（2） 车刀刀具补偿值的确定和输入 车刀刀具补偿包括刀具位置补偿和刀尖圆角半径补偿两部分，刀具代码T中的补偿号对应的储存单元中（即刀具补偿表中）存放一组数据：X轴.Z轴的位置补偿值.刀尖圆角半径值和假想刀尖方位（09）。操作时，按以下步骤进行。1）确定车刀X轴和Z轴的位置补偿值如果数控车床配置了标准刀架和对刀仪，在编程时可以按照刀架中心编程，即将刀架中心设置在起始点，从该点到假想刀尖的距离设置为位置补偿值，如图7-7所示，该位置补偿值可用对刀进行测量。如果数控车床配置的是生产厂商所特供的特殊刀架，则刀具位置补偿值与刀杆在刀架上的安装位置有关，无法使用对刀仪，因此，必须采用分别试切工件外圆和端面的方法来确定刀具位置补偿。 图7-7 车刀的位置编号2）确定刀尖圆角半径 根据所选用刀片的型号查出其刀尖圆角半径。3）确定假想刀尖方位代码 根据车刀的安装方位，对照图6所示的规定，确定假想刀尖方位代码。4）输入数据 将每把刀的上诉四个数据分别输入车床刀具补偿表（注意和刀具补偿号对应，参见后面的实例）。通过上诉操作后，数控车床加工中即可实现刀具自动补偿。5）车刀刀尖圆角半径补偿编程实例精车如图7-8所示零件的一段圆锥外表面，使用01号车刀，按刀架中心编程，01号车刀的假想刀尖距刀架中心的偏移量及安装方位如图7所示，刀尖圆角半径为0.2，01号车刀的刀具补偿值见下表（R为刀尖圆角半径，T为假想刀尖方位代码）。总之，用带刀尖圆角的车刀加工零件时，不可忽视刀尖圆角半径带来的加工误差，要提高零件的加工精度，必须根据数控车床的功能特点采用相应措