刀具的長度補償和半徑補償

數(shù)控加工中，刀具實踐地點的方位往往和編程時刀具理論上應(yīng)在的方位不同，這是咱們需求從頭依據(jù)刀具方位來修正程序，然而正如咱們知道的，修正程序是一件多么繁雜而易錯的環(huán)節(jié)，因而，刀具補償?shù)母拍罹蛻?yīng)運而生。所謂刀具補償就是用來補償?shù)毒邔嵺`安裝方位與理論編程方位之差的一種功用。運用刀具補償功用后，改動刀具，只需求改動刀具方位補償值即可，而不用修正數(shù)控程序。

刀具補償中咱們經(jīng)常用的有長度補償和半徑補償，一般初入數(shù)控職業(yè)的人很難嫻熟的運用這兩種補償，下面咱們就這兩種補償辦法詳細講解一下。

一、刀具長度補償

1、刀具長度補償?shù)母拍?

首先咱們應(yīng)了解一下什么是刀具長度。刀具長度是一個很重要的概念。咱們在對一個零件編程的時分，首先要質(zhì)定零件的編程中心，然后才能樹立工件編程坐標系，而此坐標系僅僅一個工件坐標系，零點一般在工件上。長度補償僅僅和Z坐標有關(guān)，它不象X、Y平面內(nèi)的編程零點，因為刀具是由主軸錐孔定位而不改動，關(guān)于Z坐標的零點就不一樣了。每一把刀的長度都是不同的，例如，咱們要鉆一個深為50mm的孔，然后攻絲深為45mm，分別用一把長為250mm的鉆頭和一把長為350mm的絲錐。先用鉆頭鉆孔深50mm，此刻機床現(xiàn)已設(shè)定工件零點，當(dāng)換上絲錐攻絲時，假設(shè)兩把刀都從設(shè)定零點開端加工，絲錐因為比鉆頭長而攻絲過長，損壞刀具和工件。此刻假設(shè)設(shè)定刀具補償，把絲錐和鉆頭的長度進行補償，此刻機床零點設(shè)定之后，即使絲錐和鉆頭長度不同，因補償?shù)拇嬖冢谡{(diào)用絲錐工作時，零點Z坐標現(xiàn)已主動向Z （或Z）補償了絲錐的長度，保證了加工零點的正確。

2、刀具長度補償指令

通過履行含有G43（G44）和H指令來實現(xiàn)刀具長度補償，一起咱們給出一個Z坐標值，這樣刀具在補償之后移動到離工件表面距離為Z的地方。別的一個指令G49是撤銷G43（G44）指令的，其實咱們不用運用這個指令，因為每把刀具都有自己的長度補償，當(dāng)換刀時，運用G43（G44）H指令賦予了自己的刀長補償而主動撤銷了前一把刀具的長度補償。

G43表明存儲器中補償量與程序指令的結(jié)尾坐標值相加，G44表明相減，撤銷刀具長度偏置可用G49指令或H00指令。程序段N80 G43 Z56 H05與中，假設(shè)05存儲器中值為16，則表明結(jié)尾坐標值為72mm。

3、刀具長度補償?shù)膬煞N辦法

（1）用刀具的實踐長度作為刀長的補償（推薦運用這種辦法）。運用刀長作為補償就是運用對刀儀丈量刀具的長度，然后把這個數(shù)值輸入到刀具長度補償寄存器中，作為刀長補償。

運用刀具長度作為刀長補償，能夠避免在不同的工件加工中不斷地修正刀長偏置。這樣一把刀具用在不同的工件上也不用修正刀長偏置。在這種情況下，能夠依照一定的刀具編號規(guī)矩，給每一把刀具作檔案，用一個小標牌寫上每把刀具的相關(guān)參數(shù)，包含刀具的長度、半徑等材料。這關(guān)于那些專門設(shè)有刀具管理部門的公司來說，就用不著和操作工面對面地通知刀具的參數(shù)了，一起即使因刀庫容量原因把刀具取下來等下次從頭裝上時，只需依據(jù)標牌上的刀長數(shù)值作為刀具長度補償而不需再進行丈量。

運用刀具長度作為刀長補償還能夠讓機床一邊進行加工運轉(zhuǎn)，一邊在對刀儀上進行其他刀具的長度丈量，而不用因為在機床上對刀而占用機床運轉(zhuǎn)時刻，這樣可充分發(fā)揮加工中心的效率。這樣主軸移動到編程Z坐標點時，就是主軸坐標加上（或減去）刀具長度補償后的Z坐標數(shù)值。

（2）運用刀尖在Z方向上與編程零點的距離值（有正負之分）作為補償值。這種辦法適用于機床只要一個人操作而沒有足夠的時刻來運用對刀儀丈量刀具的長度時運用。這樣做當(dāng)用一把刀加工別的的工件時就要從頭進行刀長補償?shù)脑O(shè)置。運用這種辦法進行刀長補償時，補償值就是主軸從機床Z坐標零點移動到工件編程零點時的刀尖移動距離，因而此補償值總是負值而且很大。

二、 刀具半徑補償

1、刀具半徑補償概念

在概括加工時，刀具中心運動軌道（刀具中心或金屬絲中心的運動軌道）與被加工零件的實踐概括要偏移一定距離，這種偏移稱為刀具半徑補償，又稱刀具中心偏移。

因為數(shù)控系統(tǒng)控制的是刀具中心軌道，因而數(shù)控系統(tǒng)要依據(jù)輸入的零件概括尺度及刀具半徑補償值核算出刀心軌道。依據(jù)刀具補償指令，數(shù)控加工機床可主動進行刀具半徑補償。特別是在手藝編程時，刀具半徑補償尤為重要。手藝編程時，運用刀具半徑補償指令，就能夠依據(jù)零件的概括值編程，不需核算刀心軌道編程，這樣就大大減少了核算量和出錯率。盡管運用CAD/CAM主動編程，手藝核算量小，生成程序的速度快，但當(dāng)?shù)毒哂猩倭磕p或加工概括尺度與規(guī)劃尺度稍有偏差時或者在粗銑、半精銑和精銑的各工步加工余量變化時，仍需作恰當(dāng)調(diào)整，而運用了刀具半徑補償后，不需修正刀具尺度或建模尺度而從頭生成程序，只需求在數(shù)控機床上對刀具補償參數(shù)做恰當(dāng)修正即可。既簡化了編程核算，又添加了程序的可讀性。

刀具半徑補償有B功用（Basic）和C功用（Complete）兩種補償方式。因為B功用刀具半徑補償只依據(jù)本段程序進行刀補核算，不能解決程序段之間的過渡問題，要求將工件概括處理成圓角過渡，因而工件尖角處工藝性不好。而且編程人員必須事前估量出刀補后或許呈現(xiàn)的間斷點和交叉點，并進行人為處理，明顯添加編程的難度；而C功用刀具半徑補償能主動處理兩程序段刀具中心軌道的轉(zhuǎn)接，可徹底依照工件概括來編程，因而現(xiàn)代CNC數(shù)控機床幾乎都采用C功用刀具半徑補償。這時要求樹立刀具半徑補償程序段的后續(xù)至少兩個程序段必須有值定補償平面的位移指令（G00、G01，G02、G03等），否則無法樹立正確的刀具補償。

2、刀具半徑補償指令

依據(jù)ISO規(guī)則，當(dāng)?shù)毒咧行能壍涝诔绦蛞?guī)則的前進方向的右邊時稱為右刀補，用G42表明；反之稱為左刀補，用G41表明。

G41是刀具左補償指令（左刀補），即順著刀具前進方向看(假定工件不動)，刀具中心 軌道位于工件概括的左面，稱左刀補。

G42是刀具右補償指令（右刀補），即順著刀具前進方向看(假定工件不動)，刀具中心軌道位于工件概括的右邊，稱右刀補。

在現(xiàn)代工業(yè)出產(chǎn)中，運用數(shù)控車床加工螺紋，能大大前進出產(chǎn)功率、保證螺紋加工精度，減輕操作工人的勞動強度。但在高職院校的數(shù)控車床實習(xí)訓(xùn)練教育中普遍存在如下現(xiàn)象：部分教師和絕大多數(shù)學(xué)生對螺紋加工感到扎手，特別是加工多頭螺紋，更加莫衷一是。下面通過螺紋零件的實踐加工分析，闡述多頭螺紋的加工步驟和辦法。

　　一、螺紋的底子特性

　　在機械制造中，螺紋聯(lián)接被廣泛運用，例如數(shù)控車床的主軸與卡盤的聯(lián)合，方刀架上螺釘對刀具的穩(wěn)固，絲杠螺母的傳動等。它是在圓柱或圓錐外表上沿著螺旋線所構(gòu)成的具有規(guī)定牙型的接連凸起和溝槽，有外螺紋和內(nèi)螺紋兩種。按照螺紋剖面形狀的不同，主要有三角螺紋、梯形螺紋、鋸齒螺紋和矩形螺紋四種。按照螺紋的線數(shù)不同，又可分為單線螺紋和多線螺紋。在各種機械中，螺紋零件的作用主要有以下幾點：一是用于聯(lián)接、緊固;二是用于傳遞動力，改動運動形式。三角螺紋常用于聯(lián)接、穩(wěn)固;梯形螺紋和矩形螺紋常用于傳遞動力，改動運動形式。由于用處不同，它們的技能要求和加工辦法也不一樣。

　　二、加工辦法

　　螺紋的加工，跟著科學(xué)技能的開展，除選用一般機床加工外，常選用數(shù)控機床加工。這樣既能減輕加工螺紋的加工難度又能前進作業(yè)功率，并且能保證螺紋加工質(zhì)量。數(shù)控機床加工螺紋常用G32、G92和G76三條指令。其間指令G32用于加工單行程螺紋，編程任務(wù)重，程序復(fù)雜;而選用指令G92，可以結(jié)束簡略螺紋切削循環(huán)，使程序修改大為簡化，但要求工件坯料事前有必要通過粗加工。指令G76，克服了指令G92的缺點，可以將工件從坯料到制品螺紋一次性加工結(jié)束。且程序簡捷，可節(jié)約編程時間。

　　在一般車床上進行多頭螺紋車削一直是一個加工難點：當(dāng)?shù)匾粭l螺紋車成之后，需求手動進給小刀架并用百分表校正，使刀尖沿軸向準確移動一個螺距再加工第二條螺紋;或許打開掛輪箱，調(diào)整齒輪嚙合相位，再順次加工其他各頭螺紋。受一般車床絲杠螺距過失、掛輪箱傳動過失、小拖板移動過失等多方面的影響，多頭螺紋的導(dǎo)程和螺距難以到達很高的精度。并且，在整個加工進程中，不可避免地存在刀具磨損甚至打刀等問題，一旦換刀，新刀有必要準判定位在未結(jié)束的那條螺紋線上。這一切都要求操作者具有豐富的經(jīng)歷和高明的技能?？墒?，在批量出產(chǎn)中，單靠操作者的個人經(jīng)歷和技能是不能保證出產(chǎn)功率和產(chǎn)品質(zhì)量的。在制造業(yè)現(xiàn)代化的今日，數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)的運用使許多一般機床和傳統(tǒng)工藝難以操控的精度變得容易結(jié)束，并且出產(chǎn)功率和產(chǎn)品質(zhì)量也得到了很大程度的保證。

　　三、實例分析

　　現(xiàn)以FANUC系統(tǒng)的GSK980T車床，加工螺紋M30×3/2-5g6g為例，闡明多頭螺紋的數(shù)控加工進程：

　　工件要求：螺紋長度為25mm，兩頭倒角為2×45°、牙外表粗糙度為Ra3.2的螺紋。選用的材料是為45#圓鋼坯料。

　　1.準備作業(yè)。通過對加工零件的分析，運用車工手冊查找M30×3/2-5g6g的各項底子參數(shù)：該工件是導(dǎo)程為3mm紋且螺距為1.5(該參數(shù)是查表的重要根據(jù))的雙線螺;大徑為30，公差帶為6g，查得其標準上過失為-0.032、下過失為-0.268、公差有0.236，公差要求較松；中徑為29.026，公差帶為5 g，查得其標準上過失為-0.032、下過失為-0.150，公差為0.118，公差要求較緊;小徑按照大徑減去車削深度判定。螺紋的總背吃刀量ap與螺距的聯(lián)系近經(jīng)歷公式ap≈0.65P，每次的背吃刀量按照初精加工及材料來判定。大徑是車削螺紋毛壞外圓的編程根據(jù)，中徑是螺紋標準檢測的規(guī)范和調(diào)試螺紋程序的根據(jù)，小徑是編制螺紋加工程序的根據(jù)。兩頭留有必定標準的車刀退刀槽。

　　2、正確挑選加工刀具。螺紋車刀的品種、材質(zhì)較多，挑選時要根據(jù)被加工材料的品種合理選用，材料的商標要根據(jù)不同的加工階段來判定。關(guān)于45#圓鋼材質(zhì)，宜選用YT15硬質(zhì)合金車刀，該刀具材料既適合于粗加工也適合于精加工，通用性較強，對數(shù)控車床加工螺紋而言是比較適合的。別的，還需求考慮螺紋的形狀過失與磨制的螺紋車刀的視點、對稱度。車削45鋼螺紋，刃傾角為10°，主后角為6°，副后角為4°，刀尖角為59°16’，左右刃為直線，而刀尖圓弧半徑則由公式R=0.144P判定(其間P為螺距)，刀尖圓角半徑很小在磨制時要特別仔細。

　　四、多頭螺紋加工辦法及程序設(shè)計

　　多頭螺紋的編程辦法和單頭螺紋相似，選用改動切削螺紋初始位置或初始角來結(jié)束。假定毛坯已經(jīng)按要求加工，螺紋車刀為T0303，選用如下兩種辦法來進行編程加工。

　　1.用G92指令來加工圓柱型多頭螺紋。G92指令是簡略螺紋切削循環(huán)指令，我們可以運用先加工一個單線螺紋，然后根據(jù)多頭螺紋的結(jié)構(gòu)特性，在Z軸方向上移過一個螺距，然后結(jié)束多頭螺紋的加工。程序修改如圖。(工件原點設(shè)在右端面中心)

　　2.用G33指令來加工圓柱型多頭螺紋。用G33指令來編程時，除了考慮螺紋導(dǎo)程(F值)外，還要考慮螺紋的頭數(shù)(P值)來闡明螺紋軸向的分度角。

　　式中：X、Z——決對標準編程的螺紋結(jié)束坐標(選用直徑編程)。

　　U、W——增量標準編程的螺紋結(jié)束坐標(選用直徑編程)

　　F——螺紋的導(dǎo)程

　　P——螺紋的頭數(shù)

　　3.多頭螺紋加工的操控要素。在運用程序加工多頭中，要特別注意對以下問題的操控：(1)主軸轉(zhuǎn)速S280的判定。由于數(shù)控車床加工螺紋是依托主軸編碼器作業(yè)的，主軸編碼器對不同導(dǎo)程的螺紋在加工時的主軸轉(zhuǎn)速有一個極限識別要求，要用經(jīng)歷公式S 1200/P-80來判定(式中P為螺紋的導(dǎo)程)，S不能超過320r/min，故取S280 r/min。(2)外表粗糙度要求。螺紋加工的終一刀底子選用重復(fù)切削的辦法，這樣可以獲得更潤滑的牙外表，到達Ra3.2要求。(3)批量加工進程操控。對試件切削運轉(zhuǎn)程序之前除正常要求對刀外，在FANUC數(shù)控系統(tǒng)中要設(shè)定刀具磨損值在0.3～0.6之間，地一次加工完后用螺紋千分尺進行精細測量并記載數(shù)據(jù)，將磨損值減少0.2，進行第2次主動加工，并將測量數(shù)據(jù)記載，今后將磨損補償值的遞減崎嶇減少并查詢它的減幅與中徑的減幅的聯(lián)系，重復(fù)進行，直至將中徑標準調(diào)試到公差帶的中心為止。在今后的批量加工中，標準的改動可以用螺紋環(huán)規(guī)抽檢，并通過更改程序中的X數(shù)據(jù)，也可以通過調(diào)整刀具磨損值進行補償。

高速鋼薄片T形銑刀變形校對

高速鋼薄形刀具在熱處理中易變形，假如刀具在熱處理中工藝和操作不恰當(dāng)，比方加熱溫度偏高，刀具綁扎辦法不恰當(dāng)或是加熱時間過長等，都會形成高速鋼薄形刀具熱處理后變形較大。因此，高速鋼薄形刀具在熱處理進程中需要特別注意操控刀具的變形，采納一些減小變形的辦法。比方采納兩次預(yù)熱；恰當(dāng)降低加熱溫度；恰當(dāng)縮短加熱時間；正確綁扎刀具；減小一次進爐量，防止刀具之間彼此觸莫、揉捏等辦法。但在實踐熱處理進程中，有些刀具由于形狀、巨細等因素，變形問題無法消除。并且有時候會由于熱處理中工藝和操作不恰當(dāng)?shù)脑蛐纬沙膳毒叱尸F(xiàn)變形大的狀況。咱們單位就呈現(xiàn)過由于刀具綁扎不恰當(dāng)，一次進爐量大而形成一批高速鋼薄片T形銑刀淬火后變形十分大。

1.關(guān)于這批高速鋼薄片T形銑刀

這批高速鋼薄片T形銑刀資料為W6Mo5Cr4V2，數(shù)量為200件，硬度要求為63~66HRC。銑刀長150mm，銑刀片厚度1.5mm，熱處理前銑刀片厚度留余量為1mm左右。

這批高速鋼薄片T形銑刀的刀片厚度很薄，制品尺度為1.5mm，并且形狀為“T”形。由于W6Mo5Cr4V2刀具的加熱溫度高，這么薄的刀片簡單變形。關(guān)于這種薄片銑刀，在熱處理中應(yīng)特別要注意采納辦法操控刀具的變形。比方，淬火加熱前采納兩次預(yù)熱（一次低溫預(yù)熱，加熱溫度為550℃左右；一次中溫預(yù)熱，加熱溫度為850℃左右）；采納單件綁扎，減少一次進爐量，防止刀具在加熱時彼此揉捏，形成刀具呈現(xiàn)較大的變形。這批銑刀就是由于綁扎數(shù)量和辦法不恰當(dāng)，以及一次進爐量太大而形成大部分銑刀刀片部分平面變形很大，變形>0.3mm，蕞大變形到達0.7mm。

2.高速鋼薄片T形銑刀的校對難度剖析

這批高速鋼薄片T形銑刀的刀片厚度很薄，制品尺度為1.5mm，并且形狀為“T”形，淬火后硬度又十分高，硬度要求為63~66HRC，這種形狀的刀具淬火后假如刀片部分發(fā)生變形沒有好的辦法進行校對。長軸件刀具徑向圓跳動變形大，咱們能夠采納多種辦法校對變形，如趁熱校對法、熱點法、冷敲法。而這些辦法關(guān)于這些薄片T形銑刀不適宜，上夾具回火校對的辦法或許會有一定的作用，可是這批薄片銑刀中刀片部分變形大的數(shù)量多，這種薄片T形銑刀要校對刀片部分選用上夾具回火校對的辦法功率會很低。

3.薄片T形銑刀的校對

上夾具回火校對的辦法關(guān)于這種薄片T形銑刀的功率低，一個夾具一次只能校對一把銑刀，也不行能做幾套夾具，這種夾具是專用的，用完或許以后就再也用不上了，所以本錢很高，只能另想辦法。

（1）銑刀退火

先將變形大的薄片T形銑刀進行退火。高速剛刀具退火十分費事，一般只在刀具變形太大，校對不過來或者是硬度偏低，達不到規(guī)劃圖紙要求時才會考慮退火返修。這些T形銑刀的資料為W6Mo5Cr4V2，依據(jù)本單位現(xiàn)有設(shè)備狀況，選用一般電阻爐退火。由于一般電阻爐內(nèi)的介質(zhì)是空氣，含有很多的氧氣，假如刀具直接放到一般電阻爐里進行退火的話，刀具表面將呈現(xiàn)較嚴重的氧化、脫碳，返修后刀具的硬度會偏低，甚至?xí)纬傻毒吡鸭y。因此，高速剛刀具退火時有必要采納辦法防止和避免刀具表面氧化、脫碳，具體維護辦法能夠依據(jù)設(shè)備狀況和自身的狀況而定。咱們單位選用的是金剛砂裝箱維護。先在不銹鋼維護箱底部鋪一層金剛砂，將銑刀用廢報紙包好，一層一層擺好，擺好一層鋪一層金剛砂，終在維護箱口蓋上石棉板，再蓋上箱蓋，防止外面空氣進入維護箱。

裝好箱后就能夠進爐退火。退火加熱溫度為850℃左右，然后隨爐降溫到720℃左右，保溫一段時間，隨爐冷至550℃以下出爐。有必要嚴格操控退火工藝進程，特別是降溫進程，否則高速剛刀具的硬度很難退下來。退火后檢查刀具的硬度，要求硬度≤28HRC。刀具硬度高了，校對時簡單開裂，返修淬火時也有或許開裂。

（2）制作專用的校對模具

依據(jù)T形銑刀的外形、尺度制作了一套專用的校對模具。校對模具是用圓鋼加工成φ90mm×170mm的圓柱體，并依據(jù)T形銑刀的外形、尺度在圓柱體中心加工了臺階孔，T形銑刀的頸部尺度為φ17mm，加大1mm，按φ18mm加工；T形銑刀柄部蕞大尺度為φ24mm，加大2mm，按φ24mm加工，這是為了降低加工難度，假如能夠徹底按照T形銑刀的外形加工模具的內(nèi)孔，能夠提高T形銑刀的校對作用，也就是校對后銑刀的變形會更小。選用線切割的辦法將圓柱體切成兩半，一套校對模具就做好了。

（3）銑刀校對

由于銑刀的資料為W6Mo5Cr4V2，合金含量高，塑性較差，直接校壓，刀具很有或許會開裂。因此，校對前需要將這些銑刀進行預(yù)熱，咱們選用550℃左右進行預(yù)熱。經(jīng)過預(yù)熱，提高了銑刀的塑性。校對時用鉗子夾著，將銑刀放進校對模具，并將校對模具合起來，銑刀刀片上面放一個巨細適宜的圓柱體作為壓塊，壓塊兩個端面要求平行度好，用液壓機壓頭壓在壓塊上。校壓時需要調(diào)整好液壓機的壓力，壓力小了變形校對不過來，壓力太大了銑刀刀片又有或許被壓扁，形成銑刀刀片尺度發(fā)生變化。選用液壓機直接校對是使用刀具的塑性，經(jīng)過液壓機對刀片部位施加壓力，使刀片部位發(fā)生塑性變形，然后到達校對變形的意圖。

4.校對作用

經(jīng)過校對，刀片部位變形大的T形銑刀變形≤0.3mm，基本上到達要求。假如能夠徹底按照T形銑刀的外形加工模具的內(nèi)孔，能夠提高T形銑刀的校對作用，也就是校對后銑刀的變形會更小。

T形銑刀悉數(shù)校對好后，咱們用箱式電阻爐銑刀用550℃進行回火，以消除校對時發(fā)生的應(yīng)力，有利于減小從頭淬火時的變形。高速剛刀具淬火，咱們是選用中溫鹽爐對高速剛刀具進行中溫預(yù)熱，然后轉(zhuǎn)移到高溫鹽爐對高速剛刀具進行淬火加熱。這些T形銑刀從頭淬火時，咱們選用單件綁扎，一個淬火鉤只允許掛兩件T形銑刀，并且減少一次的進爐量。從頭淬火后，這些T形銑刀變形不大，刀片部位蕞大變形為0.35mm，能夠保證刀片部位能夠加工起來。

5.結(jié)語

經(jīng)過先對這些薄片T形銑刀進行退火，制作一套專用的校對模具，選用液壓機直接校壓刀片部位，使用刀具退火后較好的塑性，經(jīng)過液壓機對刀片部位施加壓力，使刀片部位發(fā)生塑性變形，到達了校對T形銑刀刀片部位變形的意圖。這種校對辦法功率較高，供給了一種相似零件或刀具淬火變形的校對辦法。

不過這只是一種搶救辦法，更重要的是咱們在對高速剛刀具進行熱處理時要注意一些操作細節(jié)，比方刀具的綁扎方式、辦法、裝爐量，以及提高操作人員的技術(shù)水平和責(zé)任心等，只要這樣才干有效地減小高速剛刀具的變形，保證高速剛刀具的熱處理質(zhì)量。