刀尖圓弧在數(shù)控車床加工中的影響

　　1 引言

　　在數(shù)控車床使用過程中，為了降低被加工工件表面的粗糙度，減緩刀具磨損，提高刀具壽命，通常將車刀刀尖刃磨成圓弧形，圓弧半徑一般在0.4——1.6mm之間。使用有刀尖半徑補償功能(G41、G42)的數(shù)控車床，只要在加工程序中直接按工件尺寸編程，就不會因為刀尖圓弧引起加工誤差；而無此功能的數(shù)控車床，加工中就會受到刀尖圓弧的影響，嚴重時，會造成工件超差報廢?，F(xiàn)就圖1所示工件中SR10-0.04球面的加工來討論這個問題。

　　工件中SR10-0.04球面的加工

　　2 加工誤差分析

　　在經(jīng)濟型數(shù)控車床的使用中，我們通常采用試切法對刀，這樣，加工程序所描述的刀位點是P 點(圖2)，而實際參加切削的是刀尖圓弧(此處刀尖圓弧半徑為0.4 mm)而并非P點，因為這個P點實際不存在。所以，加工程序所描述的P 點的軌跡與實際加工輪廓之間存在不同程度的誤差。但在車削外圓、內(nèi)孔及端面時，這個誤差為零。而在加工弧面和錐面時，這個誤差就很明顯。SR10-0.04球面的加工誤差分析見圖2。圖中，M線為加工程序所描述的P點的軌跡，即工件的理想尺寸，而實際加工后的輪廓是N線，陰影就是少切削的實體部分，即加工誤差。我們利用CAXA電子圖版中的“ 元素屬性查詢”功能，查得N線是一段半徑為9.6mm的圓弧，最大誤差約為0.17mm，如果這個誤差在公差范圍內(nèi)，我們可以忽略它，否則我們就要采取措施去消除它。

　　加工誤差分析

　　3 誤差的消除方法

　　方法1：改變編程尺寸

　　編程時，調(diào)整刀尖的軌跡，使得圓弧形刀尖實際加工輪廓與理想輪廓相符。以SR10-0.04球面加工為例，編程時我們只需將精車程序段做如下改動即可：

　　改變前

　　…

　　N100 G00 X0 Z50

　　N105 G03 X10 Z42 R10 FO.1

　　…

　　改變后

　　…

　　N100 G00 X0 Z50

　　N105 G03 X10 Z42 R10.4 FO.1

　　…

　　方法2：以刀尖圓弧中心為刀位點編程

　　步驟如下：繪制工件草圖→以刀尖圓弧半徑r 和工件尺寸為依據(jù)繪制刀尖圓弧運動軌跡→計算圓弧中心軌跡特征點→編程。在這個過程中刀尖圓弧中心軌跡的繪制及其特征點計算略顯麻煩，如果使用CAD軟件中等距線的繪制功能和點的坐標查詢功能來完成此項工作，則顯得十分方便。另外，采用這種方法加工時，操作者要注意以下兩點：1)檢查所使用刀具的刀尖圓弧半徑的r 值是否與程序中的r 值相符；2)對刀時，要把r 值考慮進去，即：如果對刀得到的刀補值為x(X軸)和y(Z軸)，則實際應該輸入的刀補值為x-2r 和y-r。

　　4 結語

　　本文主要是以外緣凸弧的加工為例進行討論的，其它類型的弧面、錐面也存在類似的問題，本文不再贅述。