刀具磨耗补偿在FANUC Oi系统数车加工螺纹中的应用
2008-12-19 12:24阅读：
摘要：螺纹加工是机械零件加工中的难点，在FANUC
Oi系统数控车床上加工螺纹时，用G代码编程加工后的螺纹中径合格率很低。如果灵活地利用刀具磨耗补偿，可提高螺纹中径合格率，继而提高整个工件的加工质量和加工效率。
关键词：刀具补偿；FANUC Oi系统；螺纹中径；数控车床
0.概述
随着科学技术的迅速发展，对机械产品提出了高精度和高复杂的要求，而且产品改型频繁，这对机床设备不仅提出精度与效率的要求，同时也提出了通用性与灵活性的要求，特别是煤矿、矿山等工业部门，需要加工的零件大多具有形状复杂和批量小等特点，使用普通机床加工这些零件，不仅劳动强度大、效率低、而且难以保证精度，有时零件甚至无法加工。因此数控机床成为机械加工设备的主流是必然的。
在数控机床的加工中，零件的螺纹加工更是操作中的难点，要想实现螺纹加工，数控车床必须安装有脉冲编码器。为了保证螺纹加工中同一螺纹的多次切削，每次加工要保证相同的螺距，通过多次切削达到要求的螺纹深度，每次螺纹切削进给起动要等到脉冲编码器零标记时才开始，这就能保证刀具总是在工件圆周上的同一点进入工件。而FANuc
Se—ties Oi Mate—TC数车系统正是有这样脉冲编码器，保证车削出合格的螺纹。
1. FANUC
Oi数车加工螺纹编程方法及产生问题
1．1 FANUC
Series Oi Mate—TC系统数车螺纹加工的编程格式
FANUC Series Oi
Mate—TC系统是北京发那科机电有限公司(FEIJING—FANUC)研发的机械行业中应用的最先进的加工软件，现在这种系统被广泛运用于生产、教学和科研部门。
FANUC Oi数控车床加工螺纹有3种编程方式：
(1)单行程螺纹切削格式：G32 X(u)一z(w)一F一；
(2)固定循环螺纹切削格式：G92 X(U)一z(w)一F一；
(3)螺纹切削复合循环：
G76P(m)(r)(a)Q(△dmin)R(d),G76X(U)Z(W)R(i)P(k)Q(△d)F(L)。
下面用实例来说明3种格式编程的不同。加工如图1所示M24×1螺纹，螺纹长度30
mm，升刀段为3mm，降刀为2mm，由经验也知，车螺纹时，分3次进刀，直径分别为0．7 mm、0．4 mm、0．2
mm，选加工螺纹主轴转速600 r／min，工件为碳钢45，刀位号为01，刀补号为01，则编程如下：
(1)G32指令编程
O0001
N05 TO101
N10 M03 S600
N15 G00 X26．0 Z3．0
N20 X23．3
N25 G32 Z一32．0 F1．0
N30 G00 X26．0
N35 Z3．0
N40 X22．9
N45 G32 Z一32．0 F1．0
N50 G00 X26．0
N55 Z3．0
N60 X22．7
N65 G32 Z32．0 F1．0
N70 G00 X100．0
N75 Z100．0
N80 M05
N85 M02
(2)G92指令编程
O0002
N05
Nl0 M03 S600
N15 G00 26．0 Z3．0
N20 G92 X23．3 Z 一32．0 F1．0
N25 G92 X22．9 Z 一32．0 F1．0
N30 G92 X22．7 Z一32．0 F1．0
N35 G00 X100．0 Z100．1
N40 M05
N45 M02
(3)G76指令编程
O0003
N05 1D101
N10 M03 S60o
N15 G0o X26．0 Z3．0
N20 G76 P011060 Q100 R0．2
N25 G76 X22．7 Z一32．0 P0．54 07oo F1．0
N30 G0o X100．0 Z100．0
N35 M05
N40 M02
由上例可知3种方法中后者都比前者编程简单，但设置参数越来越复杂。尤其G76参数需设置太多，较容易出错，同时计算机需要计算的时问也较长，不够简单明了，只有加工较大螺距的螺纹时才采用。因此，常用螺距(P=1～4)的螺纹加工，经常采用G92指令编程，程序较简单，参数设量清晰，不容易出错。
1．2 问题和对策
在FANUC
Oi系统数车上进行螺纹加工无论采取哪一种G代码编程，因加工螺纹的精度受到诸如机床的精度、被加工材料的特性、螺纹刀具的磨损以及冷却等条件的影响，因此加工完毕后的螺纹只有1／3左右符合质量要求，大部分螺纹出现螺纹中径不合格(通止规不符合旋进旋出要求)现象。这时如果灵活地采用刀具磨耗的方法来解决这些问题，必然取得事半功倍的效果。
2.刀具磨耗补偿在FANUC Oi系统数车螺纹加工中灵活运用
2．1 原理
在零件的加工过程中，刀具由于磨损而使其半径变小，若造成工件误差超出其工件公差，则不能满足加工要求。在数车FANUC
Oi系统加工螺纹时更是如此，在车削螺纹时，由于是螺纹车刀分几次直接加工完成很可能造成刀具的磨损，同时机床本身的精度、工件的特性以及冷却不及时等因素影响，很可能使加工出的螺纹中径尺寸超出螺纹的中径公差。而此时重新编制新的程序，重新修正已加工的螺纹。而如果将刀补磨耗界面打开，输入对应的螺纹刀刀号上的方向的磨耗即可，自动加工后如还不合格，一直输入磨耗，直至车削出满意的螺纹。
车削螺纹进给量要留一定的余量△dｚ，然后在刀具磨耗补偿界面逐一输入逐渐减小的△d１、△d２、△d３直至合格，这里设△dｚ
=△d１+△d2+△d３?△dｎ，同时△d１≥△d２≥△d３?△dｎ。
2．2 实例操作
数车FANUC Series Oi
Mate—TC数车系统的刀具补偿功能有磨耗补偿和形状补偿2个界面，刀具形状补偿是确定刀具位置补偿的，即对刀使用的。下面以加工螺纹为例介绍刀具磨耗补偿界面的使用。
将图1加工螺纹的程序修改后写成：
O0004
N05 T0101
N10 M03 S600
N15 G00 X26.0 Z3.0
／N20 G92 X23.3 Z-32.0 F1.0
(第1刀直径进给0．7mm)
／N25 G92 X23．0 Z一32．0 F1．0
(第2刀直径进给0．3mm)
N30 G92 X22．8 Z一32．0 F1．0
(第3刀直径进给0．2mm，留0．1余量)
N35 G00 X100．0 Z100．0
N40 M00
N45 M05
N50 M02
加工的螺纹直径方向留有一定的余量 △d =0．1mm，设△dｚ
=△d１+△d2+△d３?△dｎ，△d１、△d2、△d３分别设为0．05mm，0．03mm，0．02mm。当将程序OOOO4调出，自动循环加工到程序段N40时，机床无条件暂停。用螺纹通止规检测，发现不合格，螺纹要继续加工。在机床面板上按下功能键OFFSET或软键“磨耗”
打开刀具补偿界面，选择软键“磨耗”，显示屏幕见图2．将光标打到G01
x位置(用“→”“←”“↑”“↓”功能键)输入-0．050(即△d１，方向为负，X的反方向进给补偿)，按下软键或功能键INPUT，然后将加工程序返到程序头(必须是从程序头开始，才能加上螺纹刀刀补，刀具磨耗补偿值才起作用)，并打开“跳步”功能键，使跳步功能有效。在当前程序下开启循环起动按钮进行自动加工，执行N15条后跳过N20条和N25条马上执行N30条(螺纹加工的最后一刀程
序)，回到换刀点后暂停，用通止环规再检测，发现合格，往下执行。如不合格继续按上面方法打开刀具补偿界面，输入一0．030(即△d2
)，按相加输入软键+INPUT,然后再将程序返到程序头，“跳步”功能键打开，按循环起动自动加工，直至螺纹加工合格。
2．3 效果
在FANUC
Oi系统数车加工螺纹过程中，用刀具磨耗补偿方法既使用简单又便于操作，并且使加工的螺纹中径尺寸在公差尺寸内。合格率明显提高，起到了事半功倍作用。掌握这种方法以后，对于数车加工工件其他项目如外圆、端面、槽等如果精车后发现最终的尺寸要比图纸尺寸大△d，那么就用刀具磨耗补偿一的办法来修复加工项目，使这些项目达到尺寸要求。
缺点是，刀补磨耗不能修复比图纸尺寸小的项目，同时这种方式并不是适用于所有刀路，只适用于2D形状以及采用等高加工方式的3D形状刀路。
3. 结语
使用刀具磨耗补偿功能是数车FANUC
Oi系统加工螺纹中径尺寸保证的关键，同时，还可以修复整个工件的其他项目，对提高整个工件的质量具有重要的运用价值。总之，刀具磨耗补偿在数控加工中有着其重要作用，灵活合理地运用刀补值并结合刀补原理正确编制程序是保证数控加工高效性，准确性的重要因素。
参考文献：
（１）林岩。数控车工技能实训[J]．化学工业出版社，2OO8，8(1)．
（２）李蓓华。数控机床操作工[J]．中国劳动社会保障出版社，2004,12(1).
（３）北京发那科机电有限公司．FANUC Series Oi Mate—TC操作说明书[M]．B一6413C／~01．
（４）绉新宇。数控编程[J].清华大学出版社，2006,6(1).
