在数控车床加工中刀具位置补偿的应用

　　摘要：随着数字化控制机床的产生，许多机械加工的工艺也变得越来越简便。文章通过对数控机床中刀具补偿的作用和方法的分析，阐述如何利用这一功能来增加工件的尺寸精度、提高刀具的质量和生产效率，降低生产成本，并期望能够给车间生产提供一些有价值的信息。
　　关键词：数控车床；刀具补偿；生产；位置补偿

　　引言

　　不同价格和类型的机床有不同的配置，其中经济型机床缺乏刀具补偿的功能，所以在生产的过程中只能人工运行刀位点的运动轨迹尺寸加工程序；而数控车床则能按照刀具工件的轮廓和尺寸进行自动的运算，将刀位点自动调整到刀具工件的运行轨迹上来。这两种不同类型的车床表现出在生产中明显的效率和质量上的差异。因此，数控车床逐渐占据市场成为许多企业工厂的选择。首先分析数控车床的刀具补偿作用。

　　1 刀具补偿

　　1.1 刀具补偿的必要性数控车床自行编程的时候，一般会将各个刀具的工作位置设置在刀架的固定位置上，每次设定的刀具刀尖的位置都是一样的。可是实际操作的过程中受到刀具尺寸和形状的影响，往往无法每次都将刀具的刀尖位置定在同一个位置。换刀的时候，由于磨损好人工误差，新安装的刀具的刀尖位置也无法做到和前一个刀具刀尖的位置做到重合，误差不可避免地产生了。为了弥补由于这些因素造成的误差带来的影响，必须进行刀具补偿，否则加工出来的零件将和设计时要求的零件产生形状和尺寸上的差异。
　　1.2 刀具补偿的作用刀具补偿一方面弥补了在加工过程时所用的刀具和设计时所使用的刀具之间的数值偏差。另一方面保证了图纸设计中零件规格和生产加工的零件规格一致。
　　1.3 刀具补偿表示方法在零件的加工过程中，往往不止安装一把刀具，进行编程的时候，往往将刀架的中心位置为编程原点。刀具在加工过程中的运动轨迹和磨损数值都通过刀具位置补偿来控制和调整。在刀具补偿这个概念提出之前，车间工作人员能够明显地看到工件的轮廓和尺寸与刀具的中心运动轨迹之间的偏差。立铣刀加工工件的时候，将工件的轮廓包络起来，使得这种偏差一目了然。刀具位置补偿的表示方法非单一表示，而是由多种补偿值综合起来表示的。刀具位置补偿包括加工工件的磨损补偿值和刀具的几何数值补偿。这两种补偿由磨损偏移量和几何偏移量组合补偿，也就是刀具位置总补偿。刀具位置总补偿在车床数控系统中相对应的存储单元编号既能够对应不同位置上的刀具及逆行那个对应补偿值，又能够在重新设置编程需要的情况下取消刀具位置补偿。这种灵活性将数控车床在进行大工作量的生产负荷下操作起来更为简便和快捷。

　　2 数控车床加工中刀具位置补偿

　　2.1 刀具几何位置的补偿进行零件加工前先安装好刀具时的刀位点位置和编程设计时的最佳刀位点的位置之间的偏差坐标值采用试切的方法。试切法的主要步骤如下：①先建立车床的坐标系。一卡盘地面中心作为参考的原点，启动机器后进行归零操作，建立车床的坐标系。②“选择一把刀具（一般用精军刀），清空刀补值。先试车端面，手动退出刀具，在刀补表001号中输入Z0，系统自动计算出第一把刀Z向刀补值。”[1] 手动操作试切外圆，手动退出刀具，对试切值进行测量，选择刀补表，输入测量值，车床数控系统将自动计算出第一把刀的X向刀补值。③换刀后，采用试切法试切零件一段外径，沿着X方向退刀，并将测得的Z轴长度值输入到刀补表中002号的Z值中，此时车床数控系统将自动计算出第二把刀的Z方向的刀补值。④以此类推，测量其他刀具的刀补值和第二把刀的对刀法一样。
　　2.2 刀具刀尖的位置补偿刀尖是一个点，一旦进入生产环节，刀尖很快就会被磨掉，形成一个十分微小的弧面。随着加工时间的增加，这个弧面对零件加工的时候的误差也就慢慢大起来了。要解决这一问题，必须进行刀具圆弧位置半径补偿。刀尖的形状和位置从实际操作过程中上说是以点来表示的，但是理论上则是以面的形式存在的，其横切面是一段弧。安装刀具时，只要刀底座允许，可以在任何一个方向上进行安装的。为了能够定位刀尖的位置，对刀尖位置进行准确的补偿，定义刀尖位置码。刀具的刀尖位置补偿需要和刀具几何位置补偿结合起来才能计算出位置的总体补偿值。
　　2.3 两种补偿的合成车床数控系统会根据存储在存储器中刀具补偿值和圆弧半径补偿值的数值参数，自动执行每一步操作。系统根据存储的补偿值自动修正刀具的位置值和刀尖圆弧半径的数值，保证刀具在使用一段时间之后产生的磨损值得到有效的更正。如果两种补偿值都存在的话，则在实际操作过程中车床数控系统将提供两者补偿值的和进行位置补偿。

　　3 刀具位置补偿的方法

　　3.1 绝对坐标法在刀补001、002、003或004号位置处进行修改。采用工件尺寸大则减少刀补值；工件尺寸小，则加大刀补值。比如说在004号处工件尺寸减少了0.2mm，该处刀补值显示为T4.3，那么则增加该处的刀补值0.2mm，输入T4.7来增加004号刀补。
　　3.2 相对坐标法以上一种方法中为例：在004号处输入M+0.2，同样可以做到位置补偿。

　　4 刀具位置补偿的意义

　　刀具补偿在数控车床加工工件的过程中大大提高了工件的数值精确度。在编写程序的时候更为简单和容易，节省了大量的时间。生产同样规格的工件，采用了刀具位置补偿的生产企业能够节省更多的时间，对于加强企业的竞争了来说是尤为重要的。株洲硬质合金集团作为我国刀具企业的佼佼者在这一方面一直做得很好，通过与时俱进，引进最先进的技术来克服生产中的问，将生产效率提高了几倍。在数控车床中进行刀具补偿，减少了人力物力，给车间管理也带来了很大的益处。简化的程序帮助刀具在磨损的情况下仍然能够加工出规格一致的工件。

　　5 结束语

　　数控机床是高度自动化的机械生产设备，在进行工件加工的时候要注意安装不同刀具的特点、观察刀具磨损和刀尖圆弧半径的变化。充分发挥数控车床的技术优势，并在生产的过程中多进行总结。