刀具半径补偿设定（通用8篇）
刀具半径补偿设定 篇1
1 刀具半径补偿的概念
数控系统具有刀具半径补偿功能。也就是说, 在加工曲线轮廓时, 可以直接按加工工件轮廓编程, 只需在程序中给出刀具半径补偿指令, 而不必求出刀具中心的运动轨迹。
2 刀具半径补偿指令的意义
G40:取消刀具半径补偿;G41:刀具半径左补偿;G42:刀具半径右补偿。
ISO标准中左右的规定:沿着刀具前进的方向观察, 刀具中心轨迹偏在工件轮廓的左边时用左补偿指令G41;反之, 刀具中心偏在工件轮廓右边时, 用右补偿指令G42。G41、G42指令均为模态指令。
3 刀具半径补偿的应用
(1) 直接按加工的零件轮廓曲线编程, 而不必考虑实际使用的刀具直径。这样避免了刀心轨迹的计算, 简化了编程。 (2) 刀具磨损后, 只需将刀具半径补偿值加以修改, 而不必修改程序。 (3) 将半径补偿值设定为不同的值, 即可利用同一个程序完成零件的粗加工、半精加工和精加工。 (4) 同样利用刀具补偿值可以控制工件轮廓精度。以铣外轮廓为例:如测得的实际轮廓尺寸偏大A, 可将原来的半径补偿值R改为R-A。 (5) 利用同一个程序可以加工模具的凸凹模。这时需要修改刀具半径补偿的正负号和数值大小来调整凸凹模的配合间隙。
4 刀具半径补偿的指令格式
主要指令有G00/G01、G41/G42、IP—、D—。其中:G00/G01直线插补指令;G41/G42刀具半径补偿指令;IP指令坐标轴移动;D刀具半径补偿值代号。
关于指令的说明。刀具补偿过程分为三步:自动补偿, 补偿模式, 取消补偿。
(1) 自动补偿必须满足下列五个条件:1) 已经指定G41/G42指令;2) 指定了一个补偿编号, 但不能是D00;3) 在补偿平面内有轴的移动, 它的移动量不为0;4) 指定或已经指定补偿平面G17;5) 在G00/G01模式下。
(2) 补偿模式:在补偿开始后, 进入补偿模式。此时半径补偿在G01, G02, G03, G00模式下均有效。
(3) 取消补偿:当满足以下两个条件中的任意一个时, 补偿模式取消:1) 指令G40, 同时要有补偿平面内的坐标轴移动 (G00/G01) ;2) 刀具补偿号为D00。
(4) 指定刀具半径补偿值代码。在地址D后指令一个数值 (1-3位) 组成D代码;D代码一直有效, 直到指定另一个D代码;D代码用于指定刀具偏置值代码以及刀具半径补偿的半径值。
5 刀具半径补偿值测量与设定
(1) 用千分尺测量刀具直径, 直径/2为刀具半径; (2) 在MDI操作面板上, 按功能键“OFFSET”, 进入偏置画面; (3) 按画面下方的“刀补”软键; (4) 移动光标到指定的刀号与D代码处; (5) 使用数字键输入刀具半径值; (6) 按“INPUT”键, 刀具半径值输入到D代码中。
6 避免过切、欠切现象
在刀具补偿方式中, 若有连续两个 (含两个) 的程序段中指定了非移动指令, 则会发生过切或欠切现象。这样会对零件和机床造成损害。没有刀具移动的程序段有:M05, S-, G04X-, G10, Z-, G90, G91X0等。
注:在启动偏置之后, 指定一个无刀具移动的程序段, 则不影响偏置方式。
7 刀具补偿建立与撤销对于刀具轨迹的要求
刀具补偿建立时, 程序轨迹与刀具补偿进行状态的前进方向密切相关。刀具补偿建立的运动方向与刀具半径建立后的第一程序段的切线方向应控制在90°<α≤180°之间。之所以要控制在90°<α≤180°之间, 是由于超出范围后有可能出现过切现象。以下为刀具补偿建立的运动方向与刀具半径补偿建立后的第一程序段的方向之间夹角<90°和大于180°时刀具轨迹的分析。
从图1可以看出:当0°<α<90°时, 建立不过切, 取消过切;当90°≤α≤180°时, 建立和取消都不过切;当180°<α<270°时, 建立过切, 取消不过切。 (注:上述结论在DXK32数控铣床上已经验证) 。
另外, 由于刀具补偿的矢量是与开始补偿的第一程序段开始的方向垂直 (法向) , 在实际加工过程中, 为了控制零件表面质量, 建议刀具补偿的建立与撤销尽可能不取法向, 即α≠90°。而应从切向建立与撤销, 才能更好地满足加工要求。
参考文献
[1]彼得·斯密斯.数控编程手册[M].北京:化学工业出版社, 2005, 4.
刀具半径补偿设定 篇2
关键词：数控车削 刀具补偿 运用 加工误差
一、刀具半径补偿的原因
数控车床总是按刀尖对刀，为了提高刀具的使用寿命和降低加工工件的表面粗糙度，通常将刀尖磨成半径不大的圆弧（一般圆弧半径R是0.2～1.6 之间，球头车刀可达4mm），如图1 所示，但在实际的切削加工中，编程都是按照假想的刀尖来编程，即利用刀具的刀位点来编程，而不是实际的刀尖圆弧，而在车床刀具补偿设定的画面中，包括刀具位置补偿、刀尖半径补偿、假想刀尖位置序号。即除了输入刀具位置，刀头圆角半径外，还应输入假想刀尖相对于圆头刀中心的位置，这是因为内、外圆车刀或左、右偏刀的刀尖位置不同（如图2 所示），这样在加工圆锥面和圆弧面的过程中，会因实际切削点和理想切削点的不同而造成刀具少切或过切现象，造成实际的刀具轨迹偏离编程轨迹，进而影响到零件的加工精度，为保证加工质量，必须引入刀具的半径补偿。
二、刀具半径补偿的原理
图3
数控车床中的刀具半径补偿一般是通过刀具圆角半径补偿器来实现，编程人员在按零件轮廓编程时，将假想的刀具圆角半径均设为零值，编程时以零件的轮廓来进行，但在进行加工之前，在数控车床相应的刀具补偿号输入刀具圆弧半径值，则在实际的加工中，数控系统会自动根据加工程序和刀具圆弧半径计算出理想的刀具的运动轨迹，使刀具偏离轮廓一个刀具半径值进行刀具的圆角半径的补偿，从而完成零件的加工。早期的数控系统在确定刀具中心轨迹时，都采用读一段、算一段、再走一段的B 功能刀具半径补偿（简称B 刀补）控制方法，它仅根据程序段的编程轮廓尺寸进行刀具半径补偿。将零件外形的轨迹偏移一个刀尖半径的方法就是B 型刀具补偿方式，这种方法简单，但只能在执行一程序段完成后，才处理下一程序段的运动轨迹，因此在两程序的交点处会产生过切等现象。为解决上述问题、消除误差，因此有必要再建立C 型刀具补偿方式。C 型刀具补偿方式在读入一程序段时，并不马上执行，而是再读入下一程序段，根据两个程序段交点连接的情况计算相应的运动轨迹。由于读取两个程序段进行预处理，因此C 型刀具补偿方式在轮廓上能进行更精确的补偿（如图3 所示）。CNC 系统大多采用直线过渡的C 刀补方式。
三、数控车削刀具半径补偿的指令格式及注意事项
采用刀具半径补偿功能时，先将刀具的半径值预先存入存储器中，执行刀具半径补偿后，数控系统自动计算，并按照计算结果自动补偿刀具。车刀刀具补偿功能由程序中指定的T 代码来实现。T 代码由字母T后面跟4 位（或2 位）数码组成，其中前两位为刀具号，后两位为刀具补偿号，刀具补偿号实际上是刀补偿寄存器的地址号，该寄存中存放有刀具的X 轴偏置和Z 轴偏置量（各把刀具长度、宽度不同）刀尖圆弧半径及假想刀尖位置序号。刀具半径左补偿（G41）指刀具偏向编程加工轨迹运动方向的左方，刀具半径右补偿（G42）指刀具偏向编程加工轨迹运动方向的右方，取消刀具半径补偿用G40 指令，如图4 所示为前置刀架和后置刀架中刀具半径补偿指令的判定。
以下是FUNUC 系统在运用刀具半徑补偿时的注意事项总结：
（1）由于G40、G41、G42 只能用G00、G01 结合编程，不允许与G02、G03 等其他指令结合编程，否则报警；
（2）在编入G40、G41、G42 的G00、G01 前后两个程序段中，X、Z 值至少有一个值发生变化，否则产生报警；
（3）在调用新的刀具前，必须取消刀具补偿，否则产生报警；
（4）在G42 指令模式中，不允许有两个连续的非移动指令，否则刀具在前面程序段终点的垂直位置停止，且产生过切或欠切现象，非移动指令包括：M、S、G04、G96 等等；
（5）在G74～G76、G90～G92 固定循环指令中不用刀尖半径补偿，因为是端面或轴径固定循环，所以不需要刀补；
（6）如果补偿量为负值，则在程序上G41 和G42 互相转化，如果刀具中心沿工件外侧的话，则它会沿工件内侧移动，反之亦然；
（7）如果在补偿模式中，改变补偿量只有在重新运行程序后，新的补偿才有效；
（8）在录入（MDI）方式下，不执行刀具半径补偿；
（9）在调用子程序前（即执行M98 前），系统必须在补偿取消模式，进入子程序后，可以起动补偿，但在返回主程序前（即执行M99 前），必须为补偿取消模式，否则报警；
（10）在远离工件处建立、取消刀补。
四、刀具半径补偿的运用实例
下面通过一个典型的实例来分析刀具半径补偿在车削时的运用
图5 所示的带圆弧轮廓的工件，在加工程序中如果不引入刀具的半径补偿，在进行加工时，在R5 和R15 轮廓及过渡圆弧处，必然造成刀具的实际轨迹和零件轮廓偏离的现象，进而引起加工误差，但这些误差光靠改变刀具角度是无法避免的，必须引入刀具的半径补偿，即在N5程序段内，刀具工进开始接触工件时开始引入刀具半径右补偿G42，在N10 程序段内，利用G40 取消刀具半径补偿，这样才能有效避免少切、过切或干涉现象，确保零件的加工精度。
五、结束语
在实际的加工中，刀具半径补偿是保证零件加工质量的重要手段，选择合适的加工刀具和补偿值，在零件精度的保证上起到事半功倍的效果，尤其是当零件的精度要求较高的时候，显得尤为重要。生产实践表明，灵活应用刀具半径补偿功能，合理设置刀具半径补偿值，给我们的编程和加工带来很大的方便，能大大地提高工作效率，在数控加工中有着重要的意义。
参考文献
[1]韩鸿鸾.数控机床加工程序的编制.机械工业出版社，2009.
[2]谢晓红.数控车削编程与加工技术.北京：电子工业出版社，2008.
[3]王明红.数控技术.北京：清华大学出版社，2009.
[4]关雄飞.数控加工工艺与编程.北京：机械工业出版社，2011.
[5]周芸.数控机床编程与实训技术.北京：中国人事出版社，2011.
[6]鲁淑叶.零件数控车削加工.国防工业出版社，2011.
刀具半径补偿常见错误及问题分析 篇3
关键词：数控编程,数控加工,刀具半径补偿
数控加工具有加工精度高、效率高、质量稳定等特点, 而合理掌握刀具补偿方法, 灵活应用刀具补偿功能, 合理设置刀具半径补偿值, 是保证精度和质量稳定的重要因素, 在数控编程的教学过程中, 学生经常的出现一些刀具半径补偿功能应用上的错误, 因此, 有必要对数控加工的刀具半径补偿方法进行探讨。
1 刀具半径补偿原理
数控机床在加工过程中, 它所控制的是刀具中心的轨迹, 在数控编程时, 可以根据刀具中心的轨迹进行编程, 这种编程方法称为刀具中心编程, 粗加工中由于留有余量对零件的尺寸精度影响不大, 对简单图形可采用刀具中心轨迹编程。而当零件加工部分形状较为复杂时, 如果选用刀具中心编程会给计算关键点带来很多工作量, 而且往往造成由于关键点计算误差影响机床的插补运算, 进而产生报警, 使加工无法正常进行, 那么我们可以利用理论轮廓编程, 即按图形的实际轮廓进行编程。
采用理论轮廊编程, 在系统中预先设定偏置参数, 数控系统就会自动计算刀具中心轨迹, 使刀具偏离工作轮廓一个刀具半径值, 从而使得刀具加工到实际轮廊, 这种功能即为刀具补偿功能。
2 刀具补偿的过程
数控系统的刀具补偿是将计算刀具中心轨迹的过程交由CNC系统执行, 编程时不考虑刀具半径, 直接根据零件的办廓形状进行编程, 而实际的刀具半径则放在一个可编程刀具半径的偏置寄存器中, 在加工过程中, CNC系统根据零件程序和刀具偏置寄存器中的刀具半径自动计算刀具中心轨迹, 完成对零件的加工, 当刀具半径发生变化时, 不需要修改零件程序, 只需修改刀具半径寄存器中的刀具直径值。
现代CNC系统一般都设有16, 32, 64或更多个可编程刀具偏置寄存器, 并对刀具进行编号, 专供刀具补偿之用, 进行数控编程时, 只需调用刀具补偿参数所对应的寄存器编号即可加工, 在加工时, CNC系统将该编号对应的刀具半径值从寄存器中取出, 对刀具中心轨迹进行补偿计算, 生成实际的刀具中心轨迹, 刀补执行时, 采用交点运算方式, 即每段开始前先行读入两段, 计算其交点, 自动按启动阶段的矢量作出每个前进方向的左侧或右侧加上刀补矢量路径。
3 具半径补偿在应用中的错误分析
(1) 刀具半径建立指令的正确使用方法。
建立刀具补偿指令用G41或G42, 取消刀具补偿指令用G40
其中G41为左刀补, 在加工外轮廓时为顺时针加工, 内轮廓时相反;G42为右刀补, 在加工外轮廓时为逆时针加工, 内轮廓时相反。
首先应指明补偿平面, 数控系统一般默认为G17, 可省略, 若要在YZ, XZ平面进行补偿时需指明, 不可省略, 而且刀具半径补偿的建立与取消只能用G00或G01。
(2) 刀具补偿撤消时同样存在不能用G02或G03取消刀具补偿, 如程序%1234中N70段改为N70 G40 G00 X0 Y0 M5时, 程序执行到此条时仍然报警。
(3) 空运行到刀具补偿时注意进刀位置。从加工直线边切入工件, 刀具补偿指令中终点坐标应和被加工段位于同一直线上, 以避免过切现象而报警, 所谓过切是指刀具空行程运行中, 系统认为切削内轮廓产生刀具干涉现象。
(4) 加工内轮廓时, 内轮廓两直线夹角小于90度, 采用半径补偿指令手工编程, 会产生过切。
(5) 加工内圆轮廓时, 设定刀具半径不应大于工作轮廓中的半么, 否则系统将提示“过切或有碰撞危险, 刀具干涉等。
4 实例分析
毛坯为120mm×60mm×10mm板材, 5mm深的外轮廓已粗加工过。双边留2余量, 要求加工出如图4所示的轮廓及20mm的也, 工件为铝 (在此只以加工轮廓为例) , 如图1所示。
5 结论
(1) 采用刀半径补偿便于控控制零件精度, 当发现零件尺寸产生过切或不足时, 只需修改刀具寄存器地址中刀具半径数值, 方便控制尺寸精度。 (2) 采用刀具半径补偿便于简化编程, 直接采用理论轮廊, 特别是对于复杂内外轮廓编程会大大简化计算。 (3) 利用刀补指令使粗、精加工程序简化, 刀补数值的大小取决于刀补寄存器地址数值, 利用刀补指令编程后, 可采用同一程序, 同一把刀具, 完成不同的切削余量加工, 也就是说采用同一把刀具完成粗、精加工时, 不修改程序, 不编写新程序, 就可以完成全部加工。
6 结束语
铣削时刀具半径补偿的CAM操作 篇4
关键词：铣削,刀具半径,补偿,CAM操作
1 刀具半径补偿的提出
用立铣刀在数控机床上加工工件, 刀具中心运动轨迹与工件轮廓不重合, 如图1所示。这是因为工件轮廓是立铣刀刀位点运动轨迹包络所形成的。立铣刀的中心称为刀具的刀位点, 刀位点的运动轨迹即代表刀具的运动轨迹。
数控编程有手工编程中和自动编程两种。铣削加工的手工编程时, 通常是以工件轮廓尺寸编制加工程序的, 在程序编制中建有刀具半径补偿功能指令。目前, 在数控铣机床或数控加工中心的数控系统都具有刀具半径补偿功能, 均可按工件轮廓尺寸进行编制程序。加工程序运行中建立、执行刀具半径补偿后, 数控系统会进行自动计算, 刀位点自动调整到刀具运动轨迹上。利用刀具半径补偿功能, 按工件轮廓尺寸进行程序的编制, 方便直接;应用CAD/CAM软件进行铣削加工的自动编时, 由于编程软件会自动根据所使用的铣刀半径计算出刀具的运动轨迹, 因此在自动编程的CAM后处理时, 一般不输出带有刀具半径补偿的功能指令。
2 数控铣削时的刀具补偿
刀具半径补偿指令 (G41、G42、G40) 。刀具半径左补偿 (G41) 指刀具偏向编程加工轨迹运动方向的左方, 刀具半径右补偿 (G42) 指刀具偏向编程加工轨迹运动方向的右方。取消刀具半径补偿用G40。刀具的半径值预先存入数控铣床或加工中心的存储器DXX中, XX为存储器号。执行刀具半径补偿后, 数控系统自动计算, 并使刀具按照计算结果自动补偿。
3 数控铣削的CAM操作
CAM (Compute Automatic Manufacturing) 是计算机辅助制造的含义。CAM操作是利用计算机和相应的CAD/CAM (如UG、PRO/E、Mastercam等) 软件自动完成数控加工程序编制的操作。如图2所示。
通常, 用CAD/CAM软件进行零件的CAM操作时, 编程软件会根据铣削加工操作类型、零件的几何体 (模型) 、刀具的直径、加工方法 (粗铣、半精铣、精铣) 中所留余量等自动计算并生成出刀具的运动轨迹。所以, 在生成的刀轨进行后置处理时, 一般不要求生成建立刀具半径补偿和取消刀具半径补偿指令。
在数控铣床或加工中心上铣削工件时, 特别是进行首件调试和刀具磨损后影响工件精度时, 用CAD/CAM软件进行零件的CAM操作, 同样也有如何保证零件尺寸精度控制的问题。在实际生产中, 零件的尺寸分别有深度尺寸和形状尺寸两方面的精度要求。零件的深度尺寸精度可调整刀具长度补偿值保证;而形状尺寸精度则需在精加工轮廓形状的CAM操作的后置处理时, 输出带有建立刀具半径补偿和取消刀具半径补偿指令, 通过调整刀具半径补偿值来保证。
4 数控铣削的CAM操作实例
如图3所示, 十字型轴节零件的十字形铣削。本例运用UGNX6.0软件。选用D10立铣刀, 加工工艺:粗铣 (底面不留余量, 侧面留精铣余量0.5mm) , 后置处理时, 不生成建立刀具半径补偿和取消刀具半径补偿指令, 如图4、图5、图6所示;精铣侧面, 输出带有建立刀具半径补偿和取消刀具半径补偿指令, 完成零件的铣削加工, 如图7、图8、图9所示。
5 结束语
随着中国的制造业快速发展, UG、PRO/E、Mastercam等CAD/CAM软件在制造业中得到广泛使用。其中, UG加工制造 (Manufacturing) 模块具有简便实用, 功能齐全, 运算快等优势, 在数控加工行业的大部分程序设计技术员都在使用。本文中的实例只是涉及到UG软件中CAM操作的一小部分。在实际应用时, 可针对不同的铣削零件, 根据其加工要求, 进行工艺分析, 从UG软件的CAM加工模块中选择最好的解决方案。
参考文献
[1]何华妺《.UGNX4.0数控编程实例详解》、[M].人民邮电出版社, 2008, 1.
浅谈车床加工刀具半径补偿与应用 篇5
在实际加工过程中, 车床的刀尖要呈半径不大的圆弧, 这样才能提高刀具的使用寿命和工件表面的加工精度。但是在编制程序时, 刀尖被看作是个理想的假想点, 对圆弧车刀而言, 刀位点即圆弧的圆心。如果不使用补偿功能, 编程时必须要计算出圆弧刀刃的实际运动轨迹中心, 这样会让系统计算量大, 运算复杂, 而且无法保证工件的加工精度。另外, 如果刀尖的强度小、磨损快, 那么刀刃很容易向圆弧形方向转变, 造成加工的偏差现象。在近几年, 随着国内诸多生产线将刀具补偿技术大范围应用, 使车床提高了加工精度和编程效率, 并且使用刀尖圆弧半径补偿和刀具位置补偿功能, 能够消除加工过程中对零件切削形状误差的影响, 因此值得在生产一线推广。
1 刀具半径补偿概述
在实际加工中, 当刀尖半径发生变化后, 如刀具磨损、刃磨、更换刀具等, 编程人员会首先通过对工件的外形尺寸和刀具半径的计算, 然后才能得出刀具中心运动轨迹的中心, 实际操作过程耗费人力、物力, 且计算结果的精确性性不高。当操作人员需要更换刀具时, 要重新计算刀具半径, 找到刀具的运动轨迹中心, 如果工件外形简单则工作量不大, 但是若遇到外形复杂的, 加工难度将变得非常大。实际生产加工时, 根据加工精度要求, 在不同的阶段必须求出刀具相应的轨迹运动中心, 这样加工成本也进一步提高。面对这样的种种问题, 我们提出一种刀具半径补偿的方法, 不用修改原来的编程, 只需改变刀具参数中的R值就可以解决这一问题, 并且操作非常方便。在数控车床中, 编制刀具半径补偿的程序具有一定的难度, 但是在其加工应用中将带来很多便利, 补偿的实际效果也非常有效, 具有便于操作, 节约成本等优势。
2 车床加工刀具半径补偿应用
2.1 刀尖圆弧半径补偿
为了保证刀尖的强度, 降低加工表面的粗糙度, 所以多数车床中刀具的刀尖不可能是一个点, 而是一段半径为0.4—1.6mm圆弧。但是在数控编程中, 通常都会针对刀具上的一个点 (即刀位点) , 根据工件的轮廓尺寸编制相应的程序, 而较为理想的刀位点一般是假想的理想点或者刀尖的圆弧中心的位置。当加工端面或者圆柱面时, 刀尖的圆弧不会影响加工尺寸和形状, 但是清角处会有残留物质;在加工锥面时, 刀尖会对锥面的大小端有一定影响, 可能会出现过切或者少切现象, 而这些都是刀尖圆弧半径引起加工误差的原因。
针对这些误差状况, 我们要选择相应的刀具半径补偿指令来避免带来的损失。通常刀具半径补偿指令有G40、G41、G42 三个, 其中, G40 是取消刀具半径补偿, G41 是刀具半径左补偿 (在刀具前进方向左侧补偿) , G42 是刀具右补偿 (在刀具前进方向左侧补偿) , G41/G42 不带任何参数, 刀尖圆弧补偿号和刀具偏置补偿号一一对应, 一般我们可以用G00/G01 指令建立或者取消刀尖圆弧补偿。在补偿过程中, 数控机床会根据半径补偿指令 (G41/G42) 和刀具圆弧半径值等信息, 自动计算出刀位点的移动轨迹, 并且按照计算结果偏移一个补偿量, 来达到加工精度。
2.2 刀具位置补偿
实际加工时, 车床会存在多把刀具, 因为一把刀具是根本无法满足加工要求的。在补偿过程中, 系统会找出多个刀尖相对于基准刀尖点的偏移量, 与此同时程序会将这一信息存入相应的刀补地址中。接着通过T指令, 刀具的位置补偿从非基准刀尖偏移到基准刀尖位置, 其中T XX XX为刀具位置补偿指令, 前两位是目前的刀具补偿号, 后两位是刀补地址号;如果补偿完毕则要立即取消指令, 取消指令为T XX 00。另外, 若刀具磨损或者安装刀具引起的位置变化则不需要重新编程, 因为其车床程序可以自动建立和执行位置补偿功能。
具体补偿流程中, 程序会利用T指令使补偿号和补偿量相对应, 操作相应的磨损补偿动作, 进而补偿X、Z的磨损补偿量, 让各程序的终点相加得到位置。
在程序段中, 单独使用T指令功能, 可使刀架移动以便控制磨损补偿量, 但在G00 方式中, 刀架是快速移动的, 不易被控制。因此, 在移动磨损量后, 刀架在参考点位置很有可能引起坐标超程。
另外, 针对刀具出现几何形状的补偿动作, 笔者在实际操作中得出两种处理方法:一种是变更坐标值, 不移动刀具, 在基准点位置加上或者减去T指令指定的几何形状对应的补偿量, 以改变刀位点的坐标值, 然后让系统从该点移动刀具;另外一种是对参数设定, 直接加上或者减去补偿量对其进行补偿。
3 数控车床中刀具半径补偿应用的注意事项
为了使刀具更好地在数控车床中刀具补偿应用, 我们必须注意以下几个问题:
首先, 刀具补偿的建立和取消必须在之前的辅助程序就应该完成, 不可以在加工零件时完成这个指令, 这一点非常关键。
其次, 如果需要我们修改刀具半径值时, 只要储存刀具半径的值, 而不需要修改原来的程序, 即可将刀具半径的补偿值储存在数控车床系统中。
第三, 一般情况下, 工件静止, 刀具运动, 顺着刀具前进方向左侧补偿为左补偿, 顺着刀具前进方向右侧补偿为右补偿。
第四, 在加工过程中, 刀具半径必须小于进刀线和退刀线的长度, 这样才能防止过切现象的发生。
4 结语
在数控车床加工中, 刀尖是圆弧形状的, 工件轮廓和和刀位点的轨迹并不是重合的, 虽然可以根据工件轮廓和刀位点计算出实际的运动轨迹, 但是计算过程非常复杂。因此在生产中, 引入刀尖圆弧半径补偿和刀具位置补偿技术, 是提高工件的加工精度和加工效率的重要保证。
参考文献
[1]付承云.数控车床编程与操作应知应会[M].北京:机械工业出版社, 2007:112-114.
刀具半径补偿在数控铣削中的应用 篇6
零件铣削加工时如果不考虑刀具半径值,按照零件轮廓进行程序编辑是比较方便的,但实际加工时,刀具是以中心轨迹铣削的,如不考虑刀具半径值,会导致加工出的零件尺寸与实际尺寸不一致。为了能够使加工程序更加简单,零件尺寸符合要求,那么就需要合理地使用刀具半径补偿功能。刀具半径补偿功能不仅节约了编程时间,还可以利用同一程序来完成粗、精铣削加工。
1 刀具半径补偿指令的选择
铣刀在铣削加工时刀具半径有两种补偿方式:刀具半径左补偿和刀具半径右补偿。当外轮廓顺时针铣削加工、内轮廓逆时针铣削加工时,称为刀具半径左补偿,用G41表示,如图1所示。当外轮廓逆时针铣削加工、内轮廓顺时针铣削加工时,称为刀具半径右补偿,用G42表示,如图2所示。
2 刀具半径补偿指令的应用
2.1 外轮廓刀具半径补偿
2.1.1 外轮廓切向进刀和退刀
图3为外轮廓切向进刀和退刀示意图,其具体操作步骤如下:
(1)刀具定位到位置1处,与位置2保持大于一个刀具半径的距离。
(2)刀具从位置1到位置2时,施加半径补偿G41。
(3)顺时针完成整个铣削路径。
(4)刀具从位置5铣削到位置6时,施加半径补偿取消G40。
2.1.2 外轮廓圆弧进刀和退刀
图4为外轮廊圆弧进刀和退刀示意图,其具体操作步骤如下:
(1)刀具定位到位置1处,保证切入、切出弧的半径必须大于所用刀具的半径。
(2)刀具从位置1到位置2时,施加刀具半径补偿G41。
(3)位置2到位置3圆弧切入后,顺时针完成整圆的铣削。
(4)位置4到位置5圆弧切出后,从位置5到位置6时,施加半径补偿取消G40。
2.2 内轮廓刀具半径补偿
2.2.1 内轮廓直线进刀和退刀
图5为内轮廓直线进刀和退刀示意图,其具体操作步骤如下:
(1)从位置1到位置2,施加刀具半径补偿G41,位置1到2的距离至少要大于一个刀具半径的距离。位置1不需要是圆弧的中心。
(2)逆时针完成整圆铣削。
(3)刀具从位置3铣削到位置4时,施加半径补偿取消G40。
2.2.2 内轮廓圆弧进刀和退刀
图6为内轮廓圆弧进刀和退刀示意图,其具体操作步骤如下:
(1)切入弧和切出弧必须大于所用刀具的半径。
(2)刀具从位置1到位置2时,施加刀具半径补偿G41。
(3)位置2到位置3圆弧切入后,逆时针完成整圆铣削。
(4)位置4到位置5圆弧切出后,从位置5到位置6时,施加半径补偿取消G40。
3 刀具半径补偿指令功能
选择不同直径铣刀,使用同一个加工程序,利用刀具半径补偿的功能可直接按照零件轮廓进行程序编辑。在零件铣削加工时,如果刀具半径发生了改变,加工程序也不需要重新修改,只需要在相应的刀具表中调整刀具半径值即可。如图7所示,刀具1、刀具2两者刀具半径不同,分别为r1、r2,在实际应用时只要将所使用的刀具与刀具表中的刀具半径对应即可。
选择的刀具直径相同,使用同一个加工程序,可以对零件轮廓进行粗、精铣削加工,如图8所示。零件轮廓的精加工余量为Δ,使用的刀具实际半径为r,粗铣轮廓时,刀具半径补偿量为r+Δ,则能加工出比实际尺寸大的零件轮廓;精铣轮廓时,刀具和加工程序不变,刀具半径补偿量为r,则能加工出实际尺寸的零件轮廓。若在铣削过程中刀具发生磨损,根据实际轮廓测量的尺寸值来改变补偿量r的数值。
选择的刀具直径相同,使用同一个加工程序,可以加工出同一尺寸的内、外两个轮廓零件(如相同尺寸的凸模和凹模),如图9所示。在外轮廓零件铣削加工时,刀具半径补偿量为r,铣削刀具沿轨迹A进行外轮廓铣削加工。在内轮廓零件铣削加工时,刀具半径补偿量为-r,铣削刀具沿轨迹B进行内轮廓铣削加工。
4 结语
刀具半径补偿功能在数控铣削加工中得到了广泛应用,熟练使用该功能可以大大减轻编程工作量,简化加工程序,在零件粗、精铣削加工和尺寸精度控制等方面发挥重要作用。
参考文献
[1]贾永臣.补偿在数控加工中的合理应用[J].中国科技信息,2007(21):86-88.
[2]张慨.刀具半径补偿在数控加工中的应用分析[J].中国科技纵横,2010(22):292-293.
[3]耿金良.数控机床刀具补偿的应用[J].中国科技博览,2011(36):8-9.
刀具半径补偿设定 篇7
1 刀具半径补偿值的应用分析
在带有环形槽零件的编程加工中,如果槽两边的曲线形状有差异,就应对它们进行编程加工。一般来说,环形槽的宽带是比较小的,因此,在编程加工中,刀具半径的补偿顺序和加工起始点的位置确定都应与一般凹槽的编程加工有所不同。
以编程方式加工一般凹槽时,应先进给下刀,再在直线移动的过程中为道具建立相应的半径补充,接着再进入工件轮廓加工中第1个程序段,然后再对轮廓逐段加工,直至轮廓加工完毕。最后,在直线的逐渐移动过程中,慢慢有效取消刀具半径的补偿,抬刀后即可完成整个加工过程。
通常情况下,环形槽的宽带都比较小,而对其进行编程加工时,铣刀会在一定程度上受到其直径的限制(槽宽通常仅比铣刀大1~2 mm)。如果在槽宽中心点所在位置进给下刀,并采取直线运动方式向工件的轮廓靠近,那么,建立刀具半径补偿G41或G42,并在轮廓起始点处于轨迹切向垂直时,此刀具半径的补偿路径通常为0.5~1 mm。但是,这个长度无法保证轮廓形状的准确性。为了有效解决这个问题,实践发现,在编写环形槽的加工程序时,应使其轮廓加工的起始点所在位置和建立刀补的过程顺序与一般凹槽有所区别。
在具体工作中,采取的是在空间为刀具建立补偿的方法,具体措施是:编程时,先给刀具建立半径补偿,接着再进给下刀,接下来的程序与一般凹槽编程的加工相同。采取这样的方法可以在很大程度上防止加工轮廓因刀补路径短而发生偏差。在此编程过程中,为刀具建立半径补偿G41或G42后,不是进入工件轮廓加工的第1个程序段,而是进给下刀。因此,建立刀具的半径补偿后,为了保证零件轮廓加工完成后其在轮廓加工的起始点所在位置的正确性,接近轮廓的起始点不能是起始点的常规位置,而应是在轮廓起始点处于刀具进给轨迹所在的垂直方向并与之相距一个刀具半径补偿值的位置。
下面,结合图1详细分析环形槽零件的编程加工过程。在此零件中,上环形槽的宽带为6 mm,所选择铣刀的直径为5 mm。为了使编程加工更加便利,分别将环形槽的外侧轮廓和里侧轮廓的加工编写成2个子程序L200和L100。
以下为环形槽加工过程中最主要的加工程序(以SIEMENS数控系统为例,下同):
上述程序为环形槽中精加工中部分比较重要的程序,其中,零件中心点是整个工件坐标系的原点,D1是刀具半径的补偿值,长度为2.5 mm。在加工环形槽的里侧面、外侧面时,不是以零件的轮廓点(里侧X-14.0,Y0.0,外侧X-20.0,Y0.0)所在的常规位置作为加工的起始点,而是以与之相距2.5 mm的位置,即刀具半径补偿值(里侧X-16.5,Y0.0,外侧X-17.5,Y0.0)的位置为实际起始点。
详细分析上述例子可知,在改变刀具半径补偿的过程中,按照刀补值对零件加工起始点在建立刀补后的常规位置进行修订后,能够有效解决零件加工轮廓中所发生的偏差问题。但需注意的是,在此过程中,必须结合实际情况灵活应用刀具半径补偿值。
2 左、右刀具半径正负取值和补偿的应用
据相关实践可知,应在补偿平面内沿着刀具进给所在方向来判别刀具半径左、右补偿指令G41、G42的方向,在轮廓的左边和右边,刀具使用的分别是左补偿和右补偿。因此,在加工内、外轮廓的零件时,如果刀具沿着内轮廓逆时针、外轮廓顺时针所在方向进给加工时,应使用左补偿G41;如果刀具沿着内轮廓顺时针、外轮廓逆时针方向开展进给加工作业,则应使用右补偿G42。
因此,结合左、右刀补指令的功能特点,在加工有外轮廓与内轮廓且内、外轮廓曲线相同的零件时,如果刀具沿着轮廓的逆时针方向进给,则使用左刀补指令G41(或右刀补指令G42的负值)编程加工内轮廓,并使用右刀补指令G42编程加工外轮廓;如果刀具在进给过程中沿着轮廓顺时针所在的方向,则使用右刀补指令G42(或使用左刀补指令G41的负值)编程加工内轮廓,并使用左刀补指令G41,则可编程加工外轮廓。
从某个角度来说,凹、凸配合形状的2个零件的加工和与之形状相同的内、外轮廓的加工是相同的。在编程过程中,可以按照刀具的逆时针或顺时针方向进给加工轮廓形状,只需单独编写一个子程序,即可把其分别应用于2个零件的内、外轮廓的编程加工中。此时,只需在子程序调用之前正确选择刀具半径补偿指令G41或G42,并决定取正值还是负值,从而实现编程加工。对于内、外形状轮廓都相同的薄壁件,也可通过上述方法对其进行编程加工,但需注意的是,应与进刀补值和薄壁的厚度值进行合理、有效的结合。
图2为薄壁凸台零件的编程加工示意图,此零件的厚度为3 mm,所选择铣刀的直径是10 mm。
根据刀具在顺时针方向的进给情况,把内轮廓形状加工的具体过程编写成一个子程序L300。以下为编程加工过程中比较重要的部分:
上述程序都是此薄壁零件中比较重要的加工部分,零件中心点是工件坐标系的原点,通过右刀具半径补偿G42指令对内轮廓进行编程加工后,可选择以下2种方式建立刀补,以对外轮廓进行编程加工:①用右刀具半径补偿G42指令,此时取负值为刀补值;②用左刀具半径补偿G41指令,此时取正值为刀补值。在此需要注意的是,刀补值应为薄壁厚度3 mm与刀具半径5 mm之和,即-8 mm或8 mm。
3 在控制尺寸加工精度方面的应用
在零件自动加工的过程中,通常都是使用同一(子)程序,且还会以先粗后精的顺序加工。在粗加工的过程中,一般都需要留0.2~0.3 mm的加工余量,因此,应在刀具半径的基础上加0.2~0.3 mm,将其作为刀具半径的补偿值。在精加工时,可以直接把刀具半径作为刀具半径补偿值。一般情况下,在精加工的过程中,需先把刀具半径延长0.1~0.2 mm,再将其作为刀具半径补偿值。当精加工结束后,按照轮廓的具体尺寸对刀具半径补偿值进行适当修改,接着再重新运行精加工程序,使轮廓尺寸能够更好地达到设计标准。在此需要注意的是,修改了刀具半径补偿值后,必须使用修改后的值重新进行精加工。只有这样,才能在最大程度上保证所加工出来的轮廓尺寸符合相关的设计要求,从而有效保证零件的加工精度。
4 结束语
由相关实践可知,刀具半径补偿的主要作用是简化编程加工的程序,其主要根据零件的轮廓尺寸进行相关的编程工作。在开展加工作业之前,操作人员应有效测量刀具的实际半径、长度。此外,还需有效确定补偿中的正负号,然后才能将其作为刀具的补偿参数,并输入到数控系统中,使加工处理的零件能够在一定程度上满足设计要求。
参考文献
[1]徐青青.数控铣削中刀具半径补偿功能的应用研究[J].机电产品开发与创新,2011(06):11-12.
刀具半径补偿设定 篇8
为了方便编程以及增加程序的通用性，在数控编程中，一般都不考虑加工刀具的实际几何形状，而是将刀具简化为一个基准点(一般是刀具底面的中心点)，并按技术图纸上的零件轮廓编写该中心点的运动轨迹(如图1所示)。但在实际加工中，由于刀具半径的存在，为避免过切(也就是若刀具按编程轨迹走刀，加工外轮廓时，加工出的零件尺寸比图样要求小了一圈;加工内轮廓时，恰好相反)，机床必须根据不同的进给方向，使刀具中心沿编程轨迹偏移一定的补偿值，才能加工出合格的零件。这种根据输入补偿值及编程轨迹，数控系统自动计算刀具中心点实际运动轨迹的功能，称为刀具半径补偿功能，该功能是数控机床必备的重要基本功能之一。合理利用该项功能，通过设置大小不等的补偿值，只用一个程序，就可得到某一表面的不同外围尺寸，轻松地完成零件的粗、精加工。
一、引导公式
在实际加工中，对有较高精度要求的零件表面，我们都是由粗到精分几道加工工步(序)获得。对图2进行分析，不难得出如下的计算公式：刀具半径补偿值(以下简称刀补值)=刀具半径+加工余量。但最后一道工步(序)的精加工，还需考虑上几道工步由于刀具磨损、让刀等因素造成的尺寸误差以及图纸的加工要求。因此，上述公式可修正为：
刀补值=刀具半径+加工余量+修正值(精加工工步计算)
其中：修正值=误差补偿+公差补偿
在FANUC数控系统中，刀具半径补偿分为几何补偿和磨耗补偿。从思考问题的条理性及逻辑性出发，几何补偿值可视为对刀具的识别，其数值等于刀具半径;而磨耗补偿可视为对尺寸精度的控制，其数值的增减可用于控制加工余量，补偿因刀具的磨损、让刀等因素造成的加工误差以及保证图纸的尺寸公差要求。至于正负符号的确定，则遵守数控坐标轴的正负方向判定原则：一律假定刀具运动而工件相对静止，刀具远离工件的方向为正向。为了清晰便捷地计算刀补值，在输入刀补值时，可在数控机床的几何补偿处输入刀具半径，在磨耗处输入加工余量及修正值。
二、实例诠释
下面通过一个简单的实例分析公式的使用方法。如图3所示，使用直径为φ8mm的立铣刀完成40×40的凸台加工，试计算从粗加工至精加工每一工步的刀补值。
1.工艺分析:单边总余量= (60-40) /2=10mm, φ8立铣刀的切削宽度Ae≤d刀× (0.6～0.9) =4.8～7.2mm。粗加工结束后, 需留0.4mm的加工余量给半精加工和精加工。即粗加工应去除9.6mm的余量, 需分两刀完成。为避免刀具的振动, 粗加工第一刀的切削宽度可设大些, 定为6mm, 则第一刀的余量为4mm。第二刀粗加工的余量如上述为0.4mm, 半精加工的余量为0.2mm, 最后一道精加工的余量为0。各工步的加工余量如表所示。
2.刀补值的计算:根据计算公式:刀补值=刀具半径+加工余量+修正值 (精加工工步计算) , 得出刀补值如表1所示;粗加工至半精加工不需考虑修正值。现在我们具体分析最后一道精加工的修正值计算:
首先计算误差补偿值，半精加工后，需对工件进行测量，并根据测量值调整刀具位置(即调整刀补值)。假设测量值为40.30mm，(理想值应为40.20mm，因为留了0.2mm给精加工)，则误差补偿值为：40.30-40.20=0.10mm，单边补偿值则为0.05mm。因为实际值(测量值)大于理想值，所以下一道工步刀具应靠近工件，即刀补值符号为正，数值等于0.05mm。
其次计算公差补偿, 零件的尺寸要求为, 则中间公差= (es+ei) /2= (0-0.039) =-0.02mm, 单边补偿值=-0.01mm。
由此, 精加工的刀补值=刀具半径+加工余量+修正值=4+0+ (-0.05-0.01) =4-0.05
三、使用刀具半径补偿功能的注意事项
前面阐述了如何利用公式灵活应用刀具半径补偿功能，然而在实际加工中，要用好刀补功能，还必须注意以下几个事项：
1.半径补偿模式的建立与取消需结合G00和G01移动指令使用;
2.避免过切现象:建立好刀补, 才能切入工件;离开工件后, 才能撤消刀补。在刀补模式下, 一般不允许存在两段以上的非补偿平面内的移动指令;
3.防止补偿错误报警:较为常见的错误为“大刀补, 小凹弧”。也就是数控系统不认可“杀鸡用牛刀”的工作方式。我们输入的刀补值有多大, 数控系统就认为所使用的刀具有多大。刀补值应小于使用刀补程序段内轮廓的最小曲率半径, 否则机床报警。
结束语
上述刀补值的计算公式是以FANUC系统为实例进行分析计算, 但其同样适用于其他类型的数控系统。该公式全面考虑了从粗加工到精加工影响刀补值的各项实际因素, 思路清晰, 计算简便, 可最大限度地避免由于大脑疲劳或思路混乱造成的人为失误, 极大地提高了操作人员的工作效率。
摘要：在数控加工过程中, 正确合理地使用刀具半径补偿功能是保证零件尺寸精度的重要手段之一, 目前绝大部分数控机床均具备该项功能。本文就该项补偿值的设定提出建设性的通用计算公式, 并通过具体实例, 诠释该公式的使用方法及使用刀补功能时的注意事项。
关键词：刀具半径补偿功能,计算公式,刀补值的符号,注意事项
参考文献
[1]王荣兴.加工中心培训教程.机械工业出版社出版[J].2006.