试论刀具磨耗补偿在数车螺纹加工中的应用

吴中强

(郑州市技师学院，河南 郑州 450006)

随着我国生产力水平的不断提高和科学技术的快速发展，人们对于机械产品提出了更高要求。很多时候，我们不仅需要机械产品具有极高的精度与较快的生产速度，同时所用的生产技术也较为复杂，且产品需要频繁改型，这些不仅需要机械生产过程中的机床设备具有较高的效率与精度，更需要产品具有一定的灵活性与通用性。尤其是在矿山与煤矿等工业部门中，用到的机械一般较大且复杂，所需加工的零件常表现出小批量、形状复杂的特征。如果使用普通的机床及传统手段对这些零件展开加工，不仅生产效率较低、劳动强度较大，同时生产出的零件精度难以获得有效保证，甚至有些零件根本就无法展开生产加工。在这样的背景下，利用数控机床展开机械加工已经成为了一种必然趋势。

1 数车螺纹加工概述

在数控机床生产加工中，螺纹加工是重要加工内容之一。螺纹加工是利用螺纹加工的工具对各种各样的外、内螺纹进行加工的方法。要想对同一螺纹进行多次切削，使生产加工出的螺纹深度达到设计要求，必须在数控车床上进行脉冲编码器的安装，且在每次加工过程中都需保持相同螺距。在对螺纹进行切削时，每次都需等到脉冲编码器标记为零时才可进行螺纹切削的进给起动，从而保证刀具进入工件的位置是工件圆周上的同一位置。

2 传统螺纹加工中存在的问题

在机械零件中带有螺纹的零件具有繁多复杂的种类，在实际生活及生产中较为常见的是具有连接作用的三角形螺纹套和轴。在传统的螺纹加工中，通常是利用G代码编程展开螺纹加工。传统的使用FANUC数控车床通过数控车削进行螺纹加工生产的编程方法共有三种，分别是：(1)固定循环的螺纹切削指令，这一指令主要是用于圆柱型螺纹生产过程，其指令为G92X_Z(W)_F_;(2)单行程的螺纹切削指令，即G32X(U)_Z(W)_F_;(3)复合循环式的螺纹切削指令，即G76X(U)_Z(W)_R(i)P(k)Q(△d)F(f);G76P(m)(r)(a)Q(△dmin)R(d)。在运用这三种格式进行编程加工生产螺纹时，常需根据螺纹外径及实际小径、进刀及降刀次数展开相应编程，从而为生产的螺纹产品质量提供一定保障。然而由于刀具磨耗问题的存在及其他相关因素的影响，这一方法普遍存在螺纹中径合格率低的问题，不仅造成螺纹加工的生产效率及生产质量较低，同时也给工件制作及零件效应的发挥在一定程度上造成了阻碍。

3 在FANUCOi系统数控车床螺纹加工中刀具磨耗补偿的应用

3.1 刀具磨耗补偿的应用机理

在进行螺纹零件加工生产过程中，由于刀具常存在磨损现象，其半径渐渐变小，如果在生产过程中导致工件产生的误差超出工件公差的范围，则所加工产品将不能满足相应的加工要求。特别是在数控车床FANUCOi系统进行螺纹加工中，这一问题十分显著。在进行螺纹的数控车削时，因为螺纹车刀常需分几次完成整个加工过程，因此很容易使所用刀具出现磨损问题。同时，在加工工件的特性、冷却不及时和机床自身精度等众多因素作用下，很可能导致加工生产出的螺纹中径的尺寸超出了螺纹中径公差范围。此时，可对生产程序进行重新编制，对已加工完成的螺纹展开重新修正。具体操作为：将刀具磨耗界面打开后，将相应螺纹刀刀号上、X方向上产生的磨耗输入即可，如果经过自动加工螺纹中径还不合格，则继续将这一磨耗输入其中，直到切削出合格的螺纹为止。

在进行螺纹数控车削时，螺纹的进给量需要保留一定余量△d，之后打开刀具磨耗的补偿界面，将逐渐降低的△d1、△d2、△d3等一一输入其中，直到合格为止。在这里，设△dz=△d1+△d2+△d3+……+△dn，同时有△d1≥△d2≥△d3≥……≥△dn。

3.2 刀具磨耗补偿的应用

在具体应用时，首先要对原有G编程程序进行修改及调整。一般情况下，在螺纹的直径方向需要先预留一定的余量，加工后通过螺纹通止环规进行检测，如果加工不合格，则要返回加工。具体的磨耗补偿加工过程为在重新编程后，先在面板上选择软键“磨耗”或按下功能键OFFSET，将刀具补偿界面打开，点取“磨耗”，在G01位置输入所需数值，之后按下软键，将加工程序返至程序第一行，使用“跳步”功能键。在当前程序下将循环启动按钮开启，使之自动进行加工。在N40条执行后直接执行N80条，等其回到换刀点后将之暂停，利用通止环规进行再检直至其合格。

3.3 应用效果

将刀具磨耗补偿方法应用于数车螺纹加工的FANUCOi系统中，操作起来极为方便且简单，同时可使所加工的螺纹中径保持在其公差尺寸范围之内，使螺纹加工合格率大幅提高。对刀具磨耗补偿方法熟练掌握后，可在数控车床中其他工件加工中进行灵活应用，如在槽、外圆及端面中，如果这些项目在精车后出现最终尺寸超过图纸尺寸的现象，则可利用刀具磨耗补偿方法对这些加工项目加以修复，使这些工件的尺寸达到设计要求。

同时，这一方法也存在一定缺点。如对于加工尺寸小于图纸要求的项目而言，刀补磨耗补偿方法无法起到修复效果。另外，这种方法并不是对所有刀路都适用的，一般只能在2D形状和3D形状中的利用等高方式加工的刀路中可以发挥其修复作用。

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