0 引言

隨著制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和結(jié)構(gòu)調(diào)整，加工中心在企業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。加工中心與數(shù)控銑床的區(qū)別在于加工中心有刀庫和自動(dòng)換刀裝置，具有多工序高度集中的工藝特點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)中為了提高生產(chǎn)效率和保證加工質(zhì)量，常常會(huì)使用多把刀加工工件，刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償是實(shí)現(xiàn)多刀具在長(zhǎng)度位置上統(tǒng)一的重要手段。筆者重點(diǎn)研究多把刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償時(shí)的標(biāo)刀長(zhǎng)度補(bǔ)償法，為更好地理解和應(yīng)用刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償，高效加工、質(zhì)量控制具有一定的參考價(jià)值和實(shí)際意義。

1、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)脑?br/>

不同規(guī)格的刀具( 如圖 1 所示) ，以及同一把刀具重新裝夾后或刀具磨損后，刀具的長(zhǎng)度都會(huì)發(fā)生變化。如果給每一把刀建立一個(gè)工件坐標(biāo)系，刀具較多時(shí)會(huì)浪費(fèi)大量的對(duì)刀時(shí)間。如果采用同一個(gè)工件坐標(biāo)系進(jìn)行編程加工，需使用刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償功能。

2、標(biāo)刀長(zhǎng)度補(bǔ)償法

    2．1 標(biāo)刀對(duì)刀

    在多把刀具中確定一把刀為標(biāo)刀，并對(duì)標(biāo)刀進(jìn)行對(duì)刀操作、存儲(chǔ)對(duì)刀值到零點(diǎn)偏置寄存器( 如 G54) 中。

2．2 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)膶?shí)施

第一步，獲取各刀的長(zhǎng)度補(bǔ)償值。如圖 2 所示，方法一: 各刀具刀尖相對(duì)于主軸端面的長(zhǎng)度 Ln( n 為各刀的刀號(hào)，以下同) 可以利用百分表測(cè)得］，也可以采用機(jī)外對(duì)刀儀測(cè)得。非標(biāo)刀相對(duì)于標(biāo)刀的長(zhǎng)度補(bǔ)償值 Hn= L非標(biāo)刀－L標(biāo)刀。方法二: 試切對(duì)刀或者利用Z 軸設(shè)定器等對(duì)刀工具對(duì)刀獲得同一高度 時(shí)各刀的 Zn。非標(biāo)刀相對(duì)于標(biāo)刀的長(zhǎng)度補(bǔ)償值 Hn= Z非標(biāo)刀－Z標(biāo)刀。

第二步，將 Hn分別存入各刀長(zhǎng)度補(bǔ)償寄存器位置，標(biāo)刀的 H 值為 0。

第三步，華中和 FANUC 數(shù)控系統(tǒng)程序用 G43Z××H×指令建立長(zhǎng)度補(bǔ)償，用 G49Z××指令撤銷長(zhǎng)度補(bǔ)償。

3、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償應(yīng)用實(shí)例

某零件如圖 3 所示，毛坯為直徑140×365 盤料。

采用三把刀加工，如圖4所示，自下而上T1為直徑63 面銑刀，銑上表面; T2為直徑10 立銑刀，銑直槽; T3為直徑9．3 鉆頭，鉆通孔。采用華中 HNC－818B 系統(tǒng)數(shù)控銑床加工。

3．1 標(biāo)刀對(duì)刀

    選取 T1為標(biāo)刀，對(duì)刀到毛坯上表面中心，如圖 5所示，機(jī)床實(shí)際 Z 坐標(biāo)為 Z－309．472。Z 向預(yù)留 0．5mm 加工余量，因此，存儲(chǔ)到 G54 中的坐標(biāo)為X－257．72，Y－124．722，Z－309．972。

3．2 獲得長(zhǎng)度補(bǔ)償值

    如圖 6 所示，T2、T3對(duì)刀到同一上表面時(shí)，機(jī)床實(shí)際 Z 坐標(biāo)分別為 Z－277．697 和 Z－165．667

由此可得，H1= 0; H2= (－277．697)－(－309．472)= 31775，考慮試切對(duì)刀有過切，再預(yù)留 0.5 的余量，H2設(shè)置為 32.275; 同理 H3= (－165．667)－( －309．472)= 143．805，再 留 0．5 的余量，H3設(shè)置為144．305。H 值為正說明非標(biāo)刀比標(biāo)刀長(zhǎng)，需要向上補(bǔ)償，H 值為負(fù)，則非標(biāo)刀需要向下補(bǔ)償。

3．3 存儲(chǔ)長(zhǎng)度補(bǔ)償值

    在刀補(bǔ)表中分別存入 H2和 H3值，如表 1 所列。

表 1 刀補(bǔ)表存儲(chǔ)的長(zhǎng)度補(bǔ)償值

    3．4 實(shí)際加工情況

    手動(dòng)換刀加工，數(shù)控程序如表 2 所列。

表 2 三把刀的加工程序

加工結(jié)果如圖8 所示，6 mm 深的直槽測(cè)量結(jié)果為5．66 mm，分析原因應(yīng)為試切對(duì)刀時(shí)的過切造成的。

為滿足直槽的公差要求，T2的“長(zhǎng)度磨損”設(shè)置了－0.325，如圖 9 所示。加工程序不變，再次運(yùn)行 T2程序，該尺寸合格。

4、注意事項(xiàng)

在刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn):①為避免刀具更換出錯(cuò)，通常加工用的刀具應(yīng)事先編號(hào)，并和程序中的刀具號(hào)以及刀補(bǔ)對(duì)應(yīng)的刀具參數(shù)一致; ②為防止標(biāo)刀因加工損壞而增加對(duì)刀時(shí)間，可以設(shè)置一把不參與加工的專用標(biāo)刀; ③為防止對(duì)刀面被去除而無法中途對(duì)刀，也可選擇工件之外的某個(gè)特定表面對(duì)刀獲得長(zhǎng)度補(bǔ)償值; ④為防止刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償距離不夠而撞刀，程序中的安全高度( 如實(shí)例程序中的G0Z250) 數(shù)值要大于最大的長(zhǎng)度補(bǔ)償值( 如實(shí)例中的144．305) 。

5、結(jié) 語

刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償不僅可以用于數(shù)控銑床，還可以用于加工中心，實(shí)例中的程序只需增加自動(dòng)換刀指令，再將三個(gè)程序按順序編寫為一個(gè)程序即可用于加工中心自動(dòng)換刀加工。當(dāng)采用前文提到的機(jī)外對(duì)刀儀測(cè)量刀具長(zhǎng)度時(shí)，可大量節(jié)省占用機(jī)床測(cè)量刀具長(zhǎng)度的時(shí)間，從而提高生產(chǎn)效率。控制長(zhǎng)度補(bǔ)償值即可有效控制零件的深度尺寸，又可用于分層加工。刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)姆椒ê芏?，只有充分理解刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)囊饬x，才能更好地應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際中。