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基于數(shù)控系統(tǒng)宏功能實現(xiàn)刀具動態(tài)補(bǔ)償

2022-8-29 來源：貴青海華鼎裝備制造有限公司作者：雒慶娜梁成才

摘要 : 基于對數(shù)控系統(tǒng)的充分了解，應(yīng)用宏程序以動態(tài)刀具補(bǔ)償實現(xiàn)數(shù)控磨削功能。

關(guān)鍵詞 : 修正砂輪 ; 磨削 ; 動態(tài)刀具補(bǔ)償

根據(jù)客戶的要求，我公司研發(fā)設(shè)計并完成可實現(xiàn)銑削和磨削復(fù)合加工的立式加工中心。磨削加工不同于銑削加工，因為在工件銑削時刀具長度和半徑的磨損可以通過人工更改磨損補(bǔ)償值進(jìn)行補(bǔ)償，但在磨削加工時，工件的尺寸不斷變化，同時砂輪在磨削工件時砂粒不斷掉落，磨削工件的砂輪直徑變化很快，所以常用的銑削工件時的編程方法不可行。又因為該機(jī)床沒有在線補(bǔ)償功能，所以在磨削時不能用正常的電腦編制程序，因此我們通過 FANUC 系統(tǒng)所提供宏程序功能，自行研發(fā)設(shè)計了自動補(bǔ)償宏程序，從而實現(xiàn)了刀具的長度和半徑磨損的自動補(bǔ)償。

1. 加工工藝分析

加工時需要考慮四個方面。

1）砂輪變化 : 要求正常使用磨床時可以實現(xiàn)平面和槽的磨削，這就要用到砂輪的半徑和長度方向的補(bǔ)償。在半徑方向的變化只有一個，只能是砂輪半徑減小，而在長度方向有兩個，一個是刀具長度的減小，另一個是刀具長度的增加，所以要求對應(yīng)有三個方面的計算。

2）刀具更換 : 由于加工時要用到多把刀具，所以對應(yīng)有好多大小不等的砂輪。還有加工時因為加工精度高，只能一個面一個面地加工，所以要分開來編制程序。

3）工件變化 : 由于工件需要淬火以滿足使用需求，所以工件硬度變化不定，因此精加工時需要每次加工完成后對工件進(jìn)行測量，然后再決定是否還需加工，所以精加工程序要能單獨(dú)使用。

4）砂輪更換 : 當(dāng)一個砂輪不能使用時，就要更換新的砂輪，但新的砂輪不能直接使用，因為不知道其安裝在主軸上旋轉(zhuǎn)時的直徑。因此每砂輪更換后需要修正到一個標(biāo)準(zhǔn)的直徑和長度時才可以使用。

由分析可知，要提前對砂輪進(jìn)行手工修正，修正砂輪時使用金剛石筆，由于砂輪使用時要使用到它的上面、下面和側(cè)面，且砂輪的上下面為了加工的需要，通常要修成碗的形狀，但碗形邊緣不能是一條線，要修成一個 3~5mm 的環(huán)形平面和一個錐面，所以修正砂輪的金剛石刀具要有三個方向，如圖 1 所示。我們將設(shè)定三個坐標(biāo)系以確定三個金剛石刀頭的具體位置。在這個過程中有兩種設(shè)定方法，一種是設(shè)定這三個金剛石刀頭的具體位置時使用機(jī)床坐標(biāo)系，另一種是使用工件坐標(biāo)系。在這里以使用工件坐標(biāo)系為例，對應(yīng)找出具體的每一個金剛石刀頭的位置，給定一個工件坐標(biāo)系。

圖 1 金剛石刀具方向示意

2. 編制程序

加工工件時的砂輪形狀如圖 2 所示，對應(yīng)有修砂輪上面、下面以及側(cè)面。根據(jù)使用要求，首先要把砂輪粗修成標(biāo)準(zhǔn)大小。

圖 2 砂輪最終形狀示意

（1）粗修程序粗修砂輪成為標(biāo)準(zhǔn)砂輪時，首先要修砂輪的側(cè)面，然后再修砂輪的上面和下面。以下為修正砂輪至標(biāo)準(zhǔn)使用件時的程序： G65P8020A0.05B5C0.5I57.4J16.6K3D15E4F200H301R60.6S7500T1U2V1W23X10Y0.5

O8020 為粗修砂輪上、下、側(cè)面程序，直接調(diào)用：

G65P8020A0.05B5C0.5I57.4J16.6K3D15E4F200H301R60.6S7500T1U2V1W23X10Y0.5

其中各參量意義為 :A0.05 為粗修切削量，B5 為下位置，C0.5 為斜面最初深度，I57.4 為砂輪初始直徑，J16.6 為砂輪初始厚度，K3 為所留小平面寬度，D15 為砂輪最終厚度，E4 為傾斜角，F(xiàn)200 為修砂輪進(jìn)給速度，U2 為切削中進(jìn)刀距離，W23 為完成切削后 Z 軸位置，T1 為刀號，H301 為初始刀長號（砂輪下面），V1 為修砂輪上、下面及側(cè)面，只修側(cè)面時 V-1，R60.6 為砂輪毛坯直徑，S7500 為主軸轉(zhuǎn)速，X10 為從砂輪邊緣起到砂輪中心所走的距離（包括小平度），Y0.5 為切削中 Z 軸所退距離。

主程序如下 :

（2）精修程序根據(jù)使用要求，要在加工過程中修正砂輪，需要將砂輪上面、下面和側(cè)面分開來使用，所以分別用三個程序來實現(xiàn)。

1）O8022 為精修側(cè)面程序，直接調(diào)用:G65P8022A0.05B5C28I35J2D25F200T3U2W150其中各參量意義為 :A0.05 為精修切削量，B5 為下位置，C28 為砂輪長度，I35 為砂輪初始直徑，J2 為精修次數(shù)，D25 為砂輪不能使用時的直徑，F(xiàn)200 為修砂輪走刀速度，T3 為刀號，U2 為切削中進(jìn)刀距離，W150 為完成切削后 Z軸位置。

2）O8024 為精修上面程序，直接調(diào)用： G65P8024A0.05B5C0.5I57.4J2K3D2E4T1U2V0.5W150F200其中各參量代表意義為 :A0.05 為精修切削量，B5 為下位置，C0.5 為斜面最初深度，I57.4 為砂輪初始直徑，J2 為精修次數(shù)，K3 為所留小平面寬度，D2 為砂輪上面最多修去的厚度，E4 為傾斜角，F(xiàn)200 為修砂輪進(jìn)給速度，T1為刀號，U2 為切削中進(jìn)刀距離，V0.5 為切削中Z 軸所退距離，W150 為完成切削后 Z 軸位置。

3）O8026 為精修下面程序，直接調(diào)用 :G65P8026A0.05B5C0.5I57.4J2K3D2E4T1U2V0.5W150F200限于篇幅各精修砂輪程序略去。

3. 實踐與應(yīng)用

1）使用程序時，各項值均為自己給定，刀具號可以任意指定，為正值，例如 T1——H01、T3——H03、T5——H05……也可以不一一對應(yīng)。若一把刀有兩種刀長，則較長刀長號為 Tn，較短刀長號為 Tn+1。粗修砂輪時一般給定粗修刀長號為 T1，對應(yīng) H301，同理 T3 對應(yīng) H303，T5 對應(yīng) H305 等。

2）應(yīng)用 : 客戶廠家需要銑磨數(shù)控車床液壓卡盤安裝卡爪的槽，需使用砂輪的上、下及側(cè)面三個面。該程序在機(jī)床試切驗證與客戶生產(chǎn)實踐中，運(yùn)行正常并加工出合格產(chǎn)品，提高了工作效率，減輕了操作人員的勞動強(qiáng)度。

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