在批量加工如图1所示的高温合金球形轴承内球面时，原编制工艺道路为：粗加工→去应力→精车内球面→内球面开安装槽→探伤→查验→油封。

为验证工艺，实验选用如图2所示高速钢尖刀（假定刀尖圆弧半径为零），前角为0o，刃倾角为0o，调整刀尖与车床主轴反转中心线等高，在新购精细数控车床上编程精车3件45钢制内球面φ19.15+0.0130   mm。

由于通用内径量具无法实施在线丈量内球面φ19.15+0.0130   mm，所以在车床上选用改制***测具（见图3）检测，直径合格，经三坐标丈量机复检，直径合格，球面概括度差错为0.005mm（小于直径公役一半），合格。

但将零件材料改为高温合金GH605，刀具改为YW1硬质合金尖刀后，用与高速钢尖刀同样的切削条件试车3件，经三坐标查验全部不合格，原因是球面概括度差错为0.03～0.05mm，经仔细观察发现刀尖已磨损，且编程时没有选用刀尖圆弧半径补偿程序。为此，改用如图4所示SANDEVIK菱形可转位机夹硬质合金刀具VCMW070204加工，刀尖圆弧半径为rε=0.4mm，前角为0o，刃倾角为0o，调整刀尖与车床主轴中心线等高，选用刀尖圆弧半径补偿程序编程，加工了3件，经三坐标丈量查验，3件全部不合格，原因是球面概括度差错为0.015～0.02mm。至此，证明原工艺是不现实的。为了、经济批量加工，改用了如下工艺道路：粗加工→去应力→精车内球面→内球面开装配槽→用外球面形状研磨具研磨内球面达图样要求→探伤→查验→油封。工艺改进后已成功加工出一批合格产品。

2.精车内球面概括度超差问题

早在数控车床没有普及的时代，用成型车刀精车之后再研磨的工艺办法成功地加工出如图5所示的球面上色量规（其技术要求是：环规按塞规上色修合，上色面积100%）。现在数控车床替代了一般车床，数字程序替代了原来成型车刀，却没有加工出图1所示的零件。现剖析如下：

（1）精细球面加工工艺基础。精细球面能够看作是精细半圆（见图6）绕经过该半圆圆心的剖分线反转一周构成的反转体。

在一般车床上用圆弧构成型样板刀加工时（见图7），样板刀圆弧半径是所车球的半径，样板刀圆弧刃的圆心有必要准确调整到车床主轴反转轴线上，且圆弧刃地点平面与车床主轴反转中心线等高共面，才干车出精细圆球面。为了完成以上条件，照顾到加工对刀便利，通常调整圆弧样板切削刃安装高度，使圆弧刃地点平面与车床主轴反转轴线等高（共面），再经过车削丈量车出球面直径，确保圆弧切削刃圆心坐落车床主轴反转中心线上。

当圆弧刃地点平面与车床主轴反转中心线共面但圆弧刃圆心与车床反转中心间隔不为零时，车出的球面就不圆，而是椭球（见图8）。

当圆弧刃平面平行于车床主轴反转中心线，但高于或低于车床反转轴线（即不共面）时，只要直径大于所车球面的水平截面圆直径，与圆弧刃构成的圆位置重合时，才有或许车成圆球，但此刻所车球面直径已大于要求直径（见图9）。

当圆弧构成型切削刃或数控刀尖车出的轨道圆弧（以下简称母线圆弧）地点平面平行于车床主轴反转中心线，但高于或低于车床主轴反转中心线（以下简称车床轴线）时，即便母线圆弧半径很准确且其圆心位置也准确坐落包括车床轴线的铅垂面内，假定图样要求球面半径为R，母线圆弧地点平面与车床轴线间隔为H，则车出的球面半径为（R2+H2）0.5mm，若为了确保球面半径R持续进刀，则车成椭球（见图10）。

总归，有必要确保母线圆弧半径和母线圆弧圆心准确调整到车床轴线上，且母线圆弧与车床轴线等高共面，才干车出预订半径的精细圆球，三者缺一不可。

（2）数控车床加工精细内球面。首要调整车刀安装高度使刀尖与数控车床轴线等高，当运用刀尖圆弧半径为零（假定理想刀尖）的车刀编程时，使刀尖走过的圆弧轨道半径等于球面半径；当运用刀尖圆弧半径不等于零的圆弧刀尖车刀加工时，运用刀尖圆弧半径补偿程序编程。对不具备刀尖圆弧半径主动补偿功用的经济型数控车床，假定图样要求球面半径为R，刀尖圆弧半径为rε，可选用刀尖圆弧圆心轨道编程，刀尖圆弧圆心编程半径为（R－rε）。这样切削球面时，圆弧切削刃逐点参加切削，母线圆弧半径R相当于半径为（R－rε）的圆等距rε后得出的（见图11）。

当刀尖与数控车床轴线不等高时，假如按母线圆弧圆心和车床轴线坐落同一铅垂面准则进刀，在不考虑其他原因的状况下车出的球面直径差错由公式（1）核算：

ΔR=(R2+H2)0.5－R （1）

式中，R为所车球面半径，H为刀尖走过的母线圆弧平面高于或低于车床轴线的间隔。当R=19.15÷2＝9.575（mm），硬质合金刀具优点，ΔR=0.013÷2=0.006 5（mm）。由公式（1）核算出H=0.35mm。也就是说，当刀尖高于或低于车床轴线0.35mm时，车出的球面就超出公役带。在批量生产高温合金零件时，遍及运用可转位不重磨机夹刀片，经查阅SANDEVIK刀具手册，精度等级为M的刀片厚度公役为±0.13mm，假定地一次将切削刃调整到与车床轴线等高，那么，当替换刀片时，如不调整刀尖高度，坏的状况是刀尖与车床轴线间隔为0.26mm，其小于0.35mm，可见独自由刀尖高度引起的球面差错不会超出公役带。

当刀尖高度与车床轴线等高时，在不考虑机床进给空隙影响时，刀尖圆弧半径差错是影响球面加工的直接要素。肯定的尖刀是不存在的，假定刀尖圆弧半径为零的车刀耐用度很低，不适合批量加工高温合金零件，选用刀尖圆弧半径补偿程序编程时，有必要输入刀尖圆弧半径数值，经查阅SANDEVIK刀具手册，仿形加工用圆弧切削刀具刀尖圆弧直径2rε公役为±0.02mm。而SANDEVIK刀片VCMW070204，刀尖圆弧半径为rε=0.4mm，没有给出公役，查***GB2078—87，刀片VCMW070204刀尖圆弧半径为rε=0.4±0.10mm，数控系统主动将理想刀尖圆弧半径补偿到母线圆弧加工中，刀尖圆弧半径差错以1﹕1倍率影响到加工球面半径差错。经过作图与理论核算，苏州硬质合金刀具，能够算出，在图1所示轴向长度14mm范围内，包括在公役为0.006 5mm圆度公役带内理想圆弧半径为R=9.575±0.013 9mm，当不考虑其他要素影响，按刀尖圆弧圆心R=（9.575－0.4）mm编程时，刀尖圆弧半径有必要控制在rε=0.4±0.013 9mm。由此可推理，尖刀加工，刀尖磨损后刀尖圆角半径有必要是rε≤0.013 9mm才有或许车出符合公役要求的内球面，当刀尖磨损至rε＞0.013 9mm时，将车出Z向偏长的椭圆形球面；假如运用圆弧刀尖刀具加工，刀具半径有必要控制在rε=0.4±0.013 9mm，而刀片VCMW070204的刀尖rε=0.4±0.10mm，不符合球面的精度加工要求。可见，独自由刀尖圆弧半径引起的球面加工直径差错已超出球形轴承内球面φ19.15+0.0130   mm的加工要求，假如运用刀片VCMW070204加工，有必要精修刀尖圆弧半径精度，使得rε＜0.013 9mm。

（3）进给丝杠螺母副空隙对加工球面的影响。现代数控车床遍及选用滚珠丝杠螺母副作为伺服进给执行元件，尽管滚珠丝杠螺母副进行了预紧，在受载及运转中不可避免会发生回程空隙。在编程时有必要引起注意，避免回程空隙引起形位差错。在加工图4所示零件时，能够选用一段程序从A点车到C点，但车刀在经过B点时，X轴进给由正向转换为反向，反向脉冲使丝杠反转，消除空隙所需的反转没有使车刀得到应有的X反向进给，形成AB段与BC段形状不对称（见图12），形成球面不圆。当回程空隙超越0.065mm时，车出的球面就超出

公役带。因此，当车削精细球面时，假如车床回程空隙超越零件公役1/3，有必要编两段程序，一段从A到B，另一段从C到B。这样避免了图12所示形状差错，但会发生如图13所示由Z轴进给反向形成的形状差错，尽管左右是对称的，但晦气于球形研磨东西定心。

为此，在编程时选用积极补偿的办法，使圆弧AB段、CB段Z向各少进给0.005mm（沿X向少进给0.000 001 3mm），即便AB、CB两端圆弧在B点相交，硬质合金刀具参数，B点不再是圆的象限点，而是脱离象限点的圆上点，精车后椭球形状如图14所示。

刀具的长度补偿和半径补偿

数控加工中，刀具实践地点的方位往往和编程时刀具理论上应在的方位不同，这是咱们需求从头依据刀具方位来修正程序，然而正如咱们知道的，修正程序是一件多么繁杂而易错的环节，因而，刀具补偿的概念就应运而生。所谓刀具补偿就是用来补偿刀具实践安装方位与理论编程方位之差的一种功用。运用刀具补偿功用后，改动刀具，只需求改动刀具方位补偿值即可，而不用修正数控程序。

刀具补偿中咱们经常用的有长度补偿和半径补偿，一般初入数控职业的人很难娴熟的运用这两种补偿，下面咱们就这两种补偿办法详细讲解一下。

一、刀具长度补偿

1、刀具长度补偿的概念

首先咱们应了解一下什么是刀具长度。刀具长度是一个很重要的概念。咱们在对一个零件编程的时分，首先要质定零件的编程中心，然后才能树立工件编程坐标系，而此坐标系仅仅一个工件坐标系，零点一般在工件上。长度补偿仅仅和Z坐标有关，它不象X、Y平面内的编程零点，因为刀具是由主轴锥孔定位而不改动，关于Z坐标的零点就不一样了。每一把刀的长度都是不同的，例如，咱们要钻一个深为50mm的孔，然后攻丝深为45mm，分别用一把长为250mm的钻头和一把长为350mm的丝锥。先用钻头钻孔深50mm，此刻机床现已设定工件零点，当换上丝锥攻丝时，假设两把刀都从设定零点开端加工，丝锥因为比钻头长而攻丝过长，损坏刀具和工件。此刻假设设定刀具补偿，把丝锥和钻头的长度进行补偿，此刻机床零点设定之后，即使丝锥和钻头长度不同，因补偿的存在，在调用丝锥工作时，零点Z坐标现已主动向Z+（或Z）补偿了丝锥的长度，保证了加工零点的正确。

2、刀具长度补偿指令

通过履行含有G43（G44）和H指令来实现刀具长度补偿，一起咱们给出一个Z坐标值，这样刀具在补偿之后移动到离工件表面距离为Z的地方。别的一个指令G49是撤销G43（G44）指令的，其实咱们不用运用这个指令，因为每把刀具都有自己的长度补偿，当换刀时，运用G43（G44）H指令赋予了自己的刀长补偿而主动撤销了前一把刀具的长度补偿。

G43表明存储器中补偿量与程序指令的结尾坐标值相加，G44表明相减，撤销刀具长度偏置可用G49指令或H00指令。程序段N80 G43 Z56 H05与中，假设05存储器中值为16，则表明结尾坐标值为72mm。

3、刀具长度补偿的两种办法

（1）用刀具的实践长度作为刀长的补偿（推荐运用这种办法）。运用刀长作为补偿就是运用对刀仪丈量刀具的长度，然后把这个数值输入到刀具长度补偿寄存器中，作为刀长补偿。

运用刀具长度作为刀长补偿，能够避免在不同的工件加工中不断地修正刀长偏置。这样一把刀具用在不同的工件上也不用修正刀长偏置。在这种情况下，能够依照一定的刀具编号规矩，给每一把刀具作档案，用一个小标牌写上每把刀具的相关参数，包含刀具的长度、半径等材料。这关于那些专门设有刀具管理部门的公司来说，就用不着和操作工面对面地通知刀具的参数了，一起即使因刀库容量原因把刀具取下来等下次从头装上时，只需依据标牌上的刀长数值作为刀具长度补偿而不需再进行丈量。

运用刀具长度作为刀长补偿还能够让机床一边进行加工运转，一边在对刀仪上进行其他刀具的长度丈量，而不用因为在机床上对刀而占用机床运转时刻，这样可充分发挥加工中心的效率。这样主轴移动到编程Z坐标点时，就是主轴坐标加上（或减去）刀具长度补偿后的Z坐标数值。

（2）运用刀尖在Z方向上与编程零点的距离值（有正负之分）作为补偿值。这种办法适用于机床只要一个人操作而没有足够的时刻来运用对刀仪丈量刀具的长度时运用。这样做当用一把刀加工别的的工件时就要从头进行刀长补偿的设置。运用这种办法进行刀长补偿时，补偿值就是主轴从机床Z坐标零点移动到工件编程零点时的刀尖移动距离，因而此补偿值总是负值而且很大。

二、 刀具半径补偿

1、刀具半径补偿概念

在概括加工时，刀具中心运动轨道（刀具中心或金属丝中心的运动轨道）与被加工零件的实践概括要偏移一定距离，这种偏移称为刀具半径补偿，又称刀具中心偏移。

因为数控系统控制的是刀具中心轨道，因而数控系统要依据输入的零件概括尺度及刀具半径补偿值核算出刀心轨道。依据刀具补偿指令，数控加工机床可主动进行刀具半径补偿。特别是在手艺编程时，刀具半径补偿尤为重要。手艺编程时，运用刀具半径补偿指令，就能够依据零件的概括值编程，不需核算刀心轨道编程，硬质合金刀具修磨，这样就大大减少了核算量和出错率。尽管运用CAD/CAM主动编程，手艺核算量小，生成程序的速度快，但当刀具有少量磨损或加工概括尺度与规划尺度稍有偏差时或者在粗铣、半精铣和精铣的各工步加工余量变化时，仍需作恰当调整，而运用了刀具半径补偿后，不需修正刀具尺度或建模尺度而从头生成程序，只需求在数控机床上对刀具补偿参数做恰当修正即可。既简化了编程核算，又添加了程序的可读性。

刀具半径补偿有B功用（Basic）和C功用（Complete）两种补偿方式。因为B功用刀具半径补偿只依据本段程序进行刀补核算，不能解决程序段之间的过渡问题，要求将工件概括处理成圆角过渡，因而工件尖角处工艺性不好。而且编程人员必须事前估量出刀补后或许呈现的间断点和交叉点，并进行人为处理，明显添加编程的难度；而C功用刀具半径补偿能主动处理两程序段刀具中心轨道的转接，可***依照工件概括来编程，因而现代CNC数控机床几乎都采用C功用刀具半径补偿。这时要求树立刀具半径补偿程序段的后续至少两个程序段必须有值定补偿平面的位移指令（G00、G01，G02、G03等），否则无法树立正确的刀具补偿。

2、刀具半径补偿指令

依据ISO规则，当刀具中心轨道在程序规则的前进方向的右边时称为右刀补，用G42表明；反之称为左刀补，用G41表明。

G41是刀具左补偿指令（左刀补），即顺着刀具前进方向看(假定工件不动)，刀具中心 轨道位于工件概括的左面，称左刀补。

G42是刀具右补偿指令（右刀补），即顺着刀具前进方向看(假定工件不动)，刀具中心轨道位于工件概括的右边，称右刀补。

车刀装置状况的好坏直接影响到被加工零件的尺度精度和外表粗糙度，假如我们不留意车刀的正确装置，就会降低切削效果，乃至损坏刀具和工件。

1.车刀装夹的基本要求

　　（1）车刀不能伸出刀架太长，在满意车削的状况下，尽可能伸出短些。因为车刀伸出过常，刀杆刚性相对削弱，简单发生振荡，使车出的工件外表光洁度差。一般车刀伸出的长度不超越刀杆厚度的2倍。切槽刀车刀伸出的长度比槽深多2～3mm。 堵截刀车刀伸出的长度比工件壁厚多2～3mm。 　

　（2）车刀刀尖应对准工件的中心。车刀装置得过高或过低都会引起车刀视点的变化而影响正常切削。

　　（3）车刀刀杆应与车床主轴轴线垂直 。

　　（4）装车刀用的垫片要平整，尽可能地用厚垫片以削减片数，一般只用2～3片。如垫刀片的片数太多或不平整，会使车刀发生振荡，影响切削。各垫片应垫在在刀杆正下方，前端与刀座边际齐。

　　（5）装上车刀后，要紧固刀架螺钉，一般要紧固两个螺钉。紧固时，应运用***扳手轮换逐一拧紧。不必加力杆，避免使螺钉受力过大而损害。

　　为进步车削作业效率，刃磨车刀时充分考虑刀具各刃的综合应用，车刀装置在刀架上，在不滚动或少滚动刀架的状况下完结尽量多的作业。下面介绍几种批量生产时车刀的装夹方法。

2. 车刀的装夹方法

　　（1）如图1所示，工件需求车外圆、车端面、倒角，假如只用一把车刀需求滚动刀架。

　　若把车刀前面磨成如图2所示，在不滚动刀架的状况下就能够完结车外圆、车端面、倒角作业。

　　（2）如图3所示，工件需钻孔、孔口倒角。一般状况下需求麻花钻、外圆车刀、孔口倒角用车刀、450偏刀（或将外圆车刀偏转车端面）

　　若将车刀前面磨成如图4，车端面时，从工件外圆车至工件中心，在工件中心处纵向移动2.7mm，然后中滑板退刀进行孔口倒角至要求，然后削减刀具装夹，削减作业程序，进步效率。

　　（3）如图5所示，轴上切槽、槽的两端倒角。一般状况下需求切槽刀，而且需求偏转刀架倒角，而左端的倒角很简单碰到卡盘，极不安全。若将切槽刀左右刃别离刃磨来契合倒角要求（如图6的车刀前面图），不需求偏转刀架即可完结切槽、倒角的作业。

　　（4）如图7所示，工件需求车外圆、车端面、切槽、倒角、倒圆。将车刀前面刃磨成如图8所示，不滚动刀架的状况下一次完结一切操作。AD刃车外圆，AB刃起修光效果。AB刃切端面挨近中心时DE刃倒圆。AB刃切槽时，BC刃倒角。

　　（5）如图9所示，对管材孔口倒角和端面倒角。可将车刀前面刃磨成如图10所示。车刀装在刀架上，调理固定好中滑板方位。经过小滑板调理轴向倒角的巨细。能够只动小滑板完结孔口倒角和端面倒角。

　　（6）如图11所示的导管。

　　按照如图12所示下料。备料时两切槽刀装夹于刀架上。右端切槽刀用于切端面、定位。左端切槽刀用于堵截。两刀刃切削距离28mm，然后确保中滑板进刀一次完结下料作业。

　　（7）在普车上下料：将锯片式铣刀装在刀杆上，装夹于自定心卡盘上。如图13所示，将夹具装夹于刀架上，上孔穿工件并用内六角螺母锁紧，下孔穿限位资料并用内六角螺母锁紧（以便快速确定资料尺度）。中滑板进刀即可完结下料作业，然后将车床改为简易铣床用。

3.刃磨留意事项

　　批量生产机遇夹车刀不一定满意车削要求，一般要根据图样要求自己刃磨车刀，刃磨时应留意以下几方面：

　　（1）砂轮的挑选：氧化铝砂轮（白色）适用于刃磨高速钢车刀和硬质合金车刀的刀杆部分。（绿色）碳化硅砂轮适用于刃磨硬质合金车刀刀头。粗磨时挑选较粗的磨粒能够进步生产率。精磨时挑选较细的磨粒能够减小外表粗糙度。

　　（2）砂轮的修整：刃磨前用砂轮刀、砂条或金刚笔对砂轮外表进行修整，在修整时稍加压力并来回移动。

　　（3）车刀高低有必要控制在砂轮水平中心。刀尖上翘约3°～8°，车刀触摸砂轮应作左右方向水平移动。当车刀脱离砂轮时，刀尖需向上抬起，以防磨好的刀刃被砂轮碰伤。磨主后边时，刀杆尾部向左偏过一个主偏角的视点，磨副后角时，刀杆尾部向右偏过一个副偏角的视点。修磨刀尖圆弧时，通常以左手握车刀前端为支点，用右手滚动车刀尾部。

　　（4）刃磨车刀时，双手握车刀，轻靠砂轮旋转外表，并作水平方向的左右缓慢移动，避免砂轮外表呈现凹坑，直至刃磨视点完结。

　　（5）刃磨硬质合金车刀时，不可把刀头部分放入水中冷却，以防刀片突然冷却而碎裂。 刃磨高速钢车刀有必要随时沾水冷却，以防退火。

　　（6）粗磨:磨主后边，一起磨出主偏角及主后角；磨副后边， 一起磨出副偏角及副后角；磨前面，一起磨出前角及刃倾角。

　　（7）精磨：修磨前面、修磨主后边和副后边、修磨刀尖圆弧。

　　（8）研磨：经过刃磨的车刀，其切削刃有时不行平滑，这时用油石加少量机油对切削刃进行研磨，能够进步刀具耐用度和工件外表的加工质量。研磨时将油石与刀面贴平，然后将油石沿刀面上下或左右移动。研磨时要求动作平稳，用力均匀，不能破坏刃磨好的刃口。

　　（9）经过目测法、样板法、视点测量仪查看刀具是否契合要求，也能够进行试车查看。批量生产时将车刀刃磨成契合图样车削要求，在不滚动刀架或少滚动刀架的状况下完结尽量多的作业能蕞大极限的进步加工效率。但对操作者要求较高，需求在作业中不断加以总结进步。

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