苏兆兴

(淮北职业技术学院机电工程系，安徽 淮北 235000)

数控车削内孔尺寸超差原因分析及处理措施
——以FANUC0I-Mate TB系统为例

苏兆兴

(淮北职业技术学院机电工程系，安徽 淮北 235000)

机械生产中加工孔的方法很多，其中数控车削零件内孔是最为常见的加工方法之一.机械加工过程中尺寸超差在所难免，经研究发现导致内孔尺寸超差的原因主要是，加工程序中所有的尺寸都是图纸的理想值，未考虑对刀时的测量误差、内孔车刀的磨损及刀片公差的影响.研究表明，修改磨损偏置值，可以精确调整直径尺寸，从而保证零件内孔的尺寸加工精度和产品合格率.

内孔尺寸；磨损偏置；改进措施

数控车削内孔加工过程中，特别是套类零件的加工容易出现的问题就是内孔尺寸精度超差的问题，测得的内孔尺寸时，得到的结果只能是表1中的某一种.如果尺寸合适，则无需改动数控系统的刀具设置和程序，但是如果是其他两种情况则需要采取措施进行改进.

表1 车削加工中内径的测量结果 [1]

1 内孔加工产生尺寸超差的实例

如图1所示，采用内孔车刀[2]对零件进行内孔加工，其程序(FANUC0I-Mate TB系统)如表2所示，该程序采用直线切削循环加工内轮廓[2]，分三次切削完成.

图1 内轮廓加工图

由于所编的程序中所有的尺寸值都是基于图纸的理想值，没有考虑加工时对刀时的测量误差、内孔车刀磨损情况和刀片[3]公差要求等因素，导致零件加工过程中，由于以上因素造成刀具实际尺寸的偏离，所以加工出的内孔尺寸超差，不符合质量要求.

表2 衬套内轮廓加工程序

2 改进措施

为了保证零件产品质量，不论内孔尺寸偏大还是偏小，都必须采取改进措施来防止它再次发生[4].通过调整刀具磨损偏置可以修正工件轴向尺寸，根据磨损偏置调整原则对内径和外径加工均适用的方法是将工件内径的编程值与实际值之差输入到所用刀具的磨损偏置的X寄存器中，后续加工，调用新的磨损偏置 ，其轴向尺寸就会在公差允许的范围之内.如图2所示，当直径编程值小于测量的实际值时，磨损偏置应为负值，补偿后的刀尖点应靠近工件的中心线.反之，当直径编程值大于测量实际值时，磨损偏置应为正，补偿后的刀尖点将远离工件的中心线.但在具体实施过程中应从正确设置和正确调用磨损偏置着手.

图2 刀具磨损的三种情况

2.1 磨损偏置的设置

2.1.1 预设磨损偏置值

由表1可知，如果在零件内孔精加工完毕进行尺寸测量，一旦尺寸偏大或偏小，则零件报废.为了防止废品的出现，可以在零件加工之前，事先输入一个磨损偏置值，以保证零件加工留有一定的余量.由图2可知，在加工内孔时，应预设一个负磨损偏置值.表2中程序的2号刀为内孔车刀，启动程序之前，在T02磨损偏置的X寄存器中输入预设的磨损偏置值-0.6.FANUC0I数控系统磨损偏置设置如下：步骤1：进入刀具磨损偏置窗口，按下offseting 功能键，在CRT屏底部显示该功能所对应的子菜单.按下子菜单[OFFSET]软键，进入刀具补偿偏置窗口，再按下底部子菜单中的[WEAR]软键，进入刀具磨损偏置窗口，如图3所示.

图3 刀具磨损偏置设置窗口

步骤2：输入内孔车刀的X轴磨损偏置.让光标停在当前刀具号W02(表示2号刀位)的X列数值上，输入“X-0.6”，按下底部菜单中的[INPUT]软键，在光标处输入了刀具的X轴磨损偏置-0.6.

2.1.2 测量实际内孔直径

步骤1：设置程序停止，在程序中增加一个程序段：N125M01，并将可选择停止开关置于“开”的状态，使M01激活.需要注意的是将M01设置在精加工完成之后，而不是设置在粗加工完成之后，主要是考虑到粗加工切削用量大，会影响到后续测量结果的精度.步骤2：执行程序，当程序执行到N125M01程序段时，机床将会停止所有自动操作，主轴停转，进给停止.此时测量Φ24内孔的直径，假如实际测量值为23.37mm，内孔加工编程直径为24.02mm，则编程值与实际值之差为：24.02-23.37=0.65mm，即孔大了0.65mm.其中0.6mm是预留量，0.05mm是加工误差.

2.1.3 修改磨损偏置值

将数值“0.65”作为新的磨损偏置值，输入到图3中T02内孔车刀的磨损偏置的X寄存器当中.方法是：让光标停在2号刀位W02的X列数值上，输入“0.65”，按下底部的[+INPUT]键.

2.2 磨损偏置的调用

FANUC系统的程序再启动功能可以在指定的程序段重新启动加工操作[5].具体如下：步骤1：按下复位键RESET,结束程序.在编辑方式(EDIT)下打开程序N060进行修改，以保证激活修改后的磨损偏置值以及重新设置一些必要的被复位操作模态指令.步骤2：激活修改后的磨损偏置值，设置必要的模态指令.修改后的磨损偏置值必须由T0202刀具指令激活，同时还要用M03S1000重新启动主轴旋转，必要时还要重新用M08指令开启冷却液等.完成这些设置，只需将精加工起始程序段“N060 S1200”改为“N060 M03S1200T0202”即可.步骤3：从N060 精加工程序段启动程序，光标位于N060 程序段时，按下循环启动键，程序就激活修改后的磨损偏置值，进行精加工.当执行到N125 程序段，M01使程序可选择停止，此时测量内孔直径[6]，如在公差范围内，表示磨损偏置设置正确.按下循环启动键，程序就会继续往下执行直至加工结束.加工下一个工件时，可以将M01开关设为[OFF],使M01关闭，这样程序启动后就不会停止，直到加工结束.如果测量结果表明仍需调整，可重新修改磨损偏置.

3 结论

通过对刀具磨损偏置的设置和磨损偏置的调用，可以控制内孔尺寸精度超差，从而保证零件内孔的尺寸加工精度和产品合格率.其中，掌握刀具的几何偏置和磨损偏置的应用非常重要，几何偏置确定刀具相对于程序原点的位置，而磨损偏置用于尺寸的精确调整.

[1] 彼得·私密德.数控编程手册(第2版)[M].北京：化学工业出版社，2005.

[2] 邓建新,赵军.数控刀具材料选用手册[S].北京:机械工业出版社，2005.

[3] 李家杰.数控机床编程与操作实用教程[M].南京:东南大学出版社,2005.

[4] 孟少农.机械加工工艺手册·第一卷[M].北京:机械工业出版社，1995.

[5] BEIJING-FANUC0I-Mate TB操作说明书[EB/OL]. http://www.doc88.com/p-99636136397.html.

[6] 李正峰.数控加工工艺[M].上海:上海交通大学出版社,2004.

(责任编校：晴川)

Causes of Size Errors of Holes Machined by CNC Lathe and Treatment Measures

SU Zhaoxing

(Department of Mechanical and Electrical Engineering, Huaibei Vocational & Technical College, Huaibei Anhui 235000, China)

There are many ways to process holes in the mechanical production, machining holes by the CNC lathe is one of the commonest ways. Dimension error cannot be avoided in the process with the main reason that the ideal drawing size does not consider the influence of measurements error when setting cutting tools, the wear of lathe cutting tools and the tolerance of tools. The research shows that revising the value of wear offset could adjust the diameter size accurately, so as to ensure the processing accuracy of hole size and the passing rate of products.

hole size; wear offset; improvement measures

2015-08-31

淮北职业技术学院教学团队项目(批准号：2013jxtd-1)；淮北职业技术学院教学研究项目(批准号：2013jxxm-12)；安徽省质量工程项目(批准号：2014jyxm502).

苏兆兴(1977— )，男，安徽濉溪人，淮北职业技术学院机电工程系副教授，硕士.研究方向：机械制造及自动化.

TG68

A

1008-4681(2015)05-0034-02