长度补偿值（共4篇）
长度补偿值 篇1
摘要：加工中心在进行多刀加工时, 由于刀具长短不一, 要用到刀具长度补偿指令解决刀具长短不一的问题。文章论述了加工中心进行长度补偿时的测量与设定方法, 并把各种方法的优缺点进行了比较, 为更好的选用各种方法提供了帮助。
关键词：加工中心,长度补偿值,测量,设定,优缺点比较
加工中心长度补偿值测量与设定方法是加工中心比较重要的操作内容之一, 也是加工中心与数控铣床操作的主要区别之一。加工中心的单刀加工的对刀方法及多刀加工时的X、Y向的数值设定方法与数控铣床相同, 这里不在赘述。在这里只介绍加工中心多刀加工时的对刀方法及长度补偿值的设定方法, 以及它们的优缺点比较。
加工中心的长度补偿值测量与设定方法一般有以下三种方法:
(一) 机上对刀方法一
这种方法是通过对刀依次确定每把刀具与工件在机床坐标系中的相互位置关系。具体操作步骤如下 (如图1) :
1.把刀具长度进行比较, 找出最长的刀作为基准刀 (之所以用最长的刀作为基准刀是因为加补偿时刀具向下运动, 而取消补偿时刀具向上运动, 不易与工件发生碰撞, 若选择短刀为基准刀则反之, 若刀具抬起的高度不够, 则与工件易发生碰撞) , 进行Z向对刀, 并把此时的对刀值 (C) 作为工件坐标系的Z值, 此时H03=0 (如图2所示) 。
2.把T01、T02号刀具依次装在主轴, 通过对刀确定A、B的值作为长度补偿值。具体的操作方法是当T03号刀具的刀尖在工件坐标系的Z向原点时, 相对坐标系清零, 然后把T01、T02号刀具分别移到工件坐标系的Z向原点, 读取此时的相对坐标系坐标值, 即为长度补偿的设定值。
3.把确定的长度补偿值填入设定页面, 正负号由程序中的G43、G44来确定, 当采用G43时长度补偿为负值。
根据实际教学经验, 这种对刀方法同学们理解起来较易, 掌握起来较快, 对刀效率和精
度较高, 投资少;但更换零件后, 若基准刀具发生变化则又要重新对刀, 而且工艺文件编写不便, 对生产组织有一定影响。
(二) 机上对刀方法二
1.XY方向找正设定同数控铣床, 将G54中的XY项输入偏置值, Z项置零 (如图3所示) 。
2.将用于加工的T1, 换上主轴, 用块规找正Z向, 松紧合适后读取机床坐标系Z项值Z1, 扣除块规高度后, 填入长度补偿值H1中。
3.将T2装上主轴, 用块规找正, 读取Z2, 扣除块规高度后填入H2中……。
4.依次类推, 将所有刀具Ti用块规找正, 将Zi扣除块规高度后填入Hi中。
5.编程时, 采用如下方法补偿:
在实际教学中, 普遍反映这种方法不好理解, 而且在程序结束时若使用G49 Z+…… (Z值为正) 机床Z向必然产生超程, 若更换零件后只要零件的装夹高度发生变化就需重新设定长度补偿值, 同第一种方法一样, 工艺文件编写不便, 对生产组织有一定影响;但这种方法操作简单, 对刀精度和效率高。
(三) 机外刀具预调+机上对刀
这种方法是先在机床外利用刀具预调仪精确测量每把刀具的轴向和径向尺寸, 把每把刀的轴向长度尺寸作为长度补偿值, 然后在机床上用任意一把刀具进行Z向对刀 (如图1-4所示工件坐标系的Z向设定值为此时的机床坐标系的显示值+刀具长度) , 确定工件坐标系。每把刀的长度补偿值填入对应的补偿页面即可。
这种方法较易理解而且对刀精度和效率高, 便于工艺文件的编写及生产组织, 而且更换工件后不须重新测量设定每把刀的长度补偿值;但需购置刀具预调仪投资较大, 而且每把刀使用时必须加长度补偿, 若取消长度补偿后应注意抬起一个刀长, 否则易产生撞刀事故。
参考文献
[1]武汉华中数控股份有限公司.世纪星铣削数控装置编程说明书[M].武汉:2006.
[2]北京发那科机电有限公司.FANUC0iMate-Mc操作说明书[M].北京:2006.
[3]方沂.数控机床编程与操作[M].北京:国防工业出版社, 1999.
[4]全国数控培训网络天津分中心.数控编程[M].北京机械工业出版社, 1996.
[5]于春生.数控机床编程及应用[M].高等教育出版社, 2001.
减小投影长度变形值方法的研究 篇2
1 投影变形
众所周知, 地图是平面的, 而我们测量的元素是在地球椭球面上的, 也就是说地球椭球面上诸元素必须通过数学方法投影到某个平面, 以实现地图投影。由于地球椭球面是不可展曲面, 为使不产生裂口和重复, 不论采用哪种常规投影方式, 必然会产生一定的投影变形。
测量是在地面上进行的, 而大地计算是在参考椭球面上进行的, 因此, 必须把地面上的观测值换算到参考椭球面上, 然后再从参考椭球面上投影到平面上, 所以投影变形主要包括两部分:
(1) 地面换算至参考椭球面, 即高程归化变形。
(2) 参考椭球面投影到高斯平面, 即高斯正行投影变形。
1.1 高程归化变形
实测边长归化至参考椭球面上时, 近似关系式为:
式中:
D——归算边的长度;
H——归算边高出参考椭球的平均高程;
R——归算边方向参考椭球法截弧的曲率半径。
由式 (1) 中看出△D总为负值, 这表明地面观测长度归化到参考椭球面总是变短的, 而且变形值与归算边高出参考椭球的平均高程成正比。
1.2 高斯正行投影变形
参考椭球面长度归化归化至高斯平面上的长度变形关系式为:
式中:
ym——归算边两端点横坐标平均值;
R——参考椭球面在归算边中点的平均曲率半径。
由式 (2) 中看出△D总为正值, 这表明参考椭球面上的长度归化至高斯平面上总是变长的, 而且变形值与横坐标平均值的平方成正比。
1.3 投影变形综合分析
通过以上分析表明, 投影变形主要由两部分组成, 因此长度综合变形值为
由式 (3) 中我们可以看出, 高程归化投影变形与高斯正行投影变形符号相反, 所以在一定区域内, 两种变形可以相互抵偿。
2 减小投影变形值的方法
2.1 选择适当的投影面
不改变测区的中央经线, 而是针对测区的平均高程, 选择合适的高程参考面作为抵偿投影面, 使得在该高程参考面上, 高程归化投影变形抵消高斯正行投影的变形。
令△D=0, 由式3可求得
该方法的优点是不改变国家统一的高斯正行投影的中央子午线, 缺点是测区高程变化较大的地区, 使用统一的参考面, 不能使所有的地区投影变形都能满足要求。
2.2 选择适当的中央经线
不改变测区的高程投影面, 而是对中央经线作适当移动, 以抵消高程归化投影变形。
令△D=0, 由式3可求得
该方法的优点是不改变归化高程面, 只改变测区的中央经线, 缺点是在东西走向跨越较大的测区往往很难令投影变形满足要求。
2.3 选择适当的投影面和中央经线
通过既改变测区的高程参考面, 又移动中央经线来抵消两项投影变形。
令D=0, 即
如果测区基本为东西走向, 肯定不能采用国家统一的高斯正行投影3度带平面直角坐标系, 单独的使用前两种方法也满足不了要求, 这时, 则可以采用本方法, 同时改变测区的高程参考面和移动中央经线, 选择中央子午线为经度的整度数, 带宽取1度, 其高程投影面选在设计高程以下, 中央子午线附近不低于159米, 边缘地区在59~376m范围内, 二者共有范围为59~159m。这样不论在中央子午线附近, 或者在中央子午线边缘, 其投影变形都能满足要求。在实际应用时, 1度带宽往往不能覆盖测区, 这时, 需要设立第二坐标系甚至第三坐标系, 相邻坐标系应设置10km的重叠区, 以保证设计及施工的顺利进行。
显然, 这种方法综合了前两种方法的长处, 这种坐标系能更有效、更灵活的实现两种投影变形的抵偿。
结语
随着各种工程项目对勘测设计和施工放样的精度要求越来越严格, 对投影变形的要求越来越高, 因此对坐标系统的选择显得尤为重要。本文对投影变形的产生及解决方法提出了几种方法, 具有一定的实际意义。但是, 我们通过这种方法求得的坐标可能与当地坐标存在一定的间隙, 工程项目与外部衔接的时候应引起注意
摘要：2008年施行的《工程测量规范》提出了平面控制网的坐标系统应满足测区内投影长度变形不大于25mm/km的要求, 国家统一的3度带高斯正行投影平面直角坐标系已经很难满足要求。本文对投影变形进行了分析, 提出了减小投影变形的几种方法。
关键词：投影变形,投影面,任意带,高斯投影
参考文献
[1]孔祥元, 郭际明, 刘宗泉.大地测量学[M].武汉:武汉大学出版社, 2001.
[2]高成发.GPS测量[M].北京:人民交通出版社, 2000.
巧用长度补偿简化数控编程 篇3
通常在数控铣床 (加工中心) 上加工一个零件要使用多把刀具, 由于每把刀具长度不同, 所以每次换刀后, 刀具Z方向移动时, 需要对刀具进行长度补偿, 让不同长度的刀具在编程时Z方向坐标统一。
长度补偿只是和Z坐标有关, 它不像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变, 对于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, 我们要钻一个深为30mm的孔, 然后攻丝深为20mm, 分别用一把长为150mm的钻头和一把长为250mm的丝锥。先用钻头钻孔深30mm, 此时机床已经设定工件零点, 当换上丝锥攻丝时, 如果两把刀都从设定零点开始加工, 丝锥因为比钻头长而攻丝过长, 损坏刀具和工件。此时如果设定刀具补偿, 把丝锥和钻头的长度进行补偿, 此时机床零点设定之后, 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坐标已经自动向Z+ (或Z-) 补偿了丝锥的长度, 保证加工零点的正确。即引入刀具长度补偿的主要目的是为了让不一样长的刀具一样长。也就是说, 使用刀具长度补偿指令, 在编程时就不必考虑刀具的实际长度及各把刀具不同的长度尺寸。加工时, 用MDI方式输入刀具的长度尺寸, 即可正确加工。当由于刀具磨损、更换刀具等原因引起刀具长度尺寸变化时, 只要修改刀具长度补偿量, 而不必调整程序或刀具。
二、刀具长度补偿指令
1. 建立刀具长度补偿。
式中:G17～G19─坐标平面选择指令。
G43─正向补偿, 即把编程的Z值加上H代码指定的偏值寄存器中预设的数值后作为CNC实际执行的Z坐标移动值。
G44─负向补偿, 即将编程的Z值减去H代码指定的偏值寄存器中预设的数值后作为CNC实际执行的Z坐标移动值。
X、Y、Z─建立刀具长度补偿时目标点坐标。
H─刀具长度补偿号。
一般情况下, 为避免指令输入或使用时失误, 可根据操作者习惯采用两种方式:
(1) 只用指令G43, H设正值或负值;
(2) H只设正值, 用指令G43或G44。
一般使用第一种, 即用G43指令, 通过H设正值或负值来达到向Z+或Z-补偿的目的。刀具长度补偿是通过执行含有G43 (G44) 和H指令来实现的, 同时我们给出一个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。
2. 取消长度补偿。
指令格式:G49或H00;
G49是取消G43 (G44) 指令的。在实际加工中可以不使用这个指令, 因为每把刀具都有自己的长度补偿, 当换刀时, 利用G43 (G44) H指令赋予了自己的刀长补偿而自动取消了前一把刀具的长度补偿。
H00里的值永远为零, 即补偿为零, 故达到取消长度补偿的效果。
三、确定刀具长度补偿的三种方式
刀具长度补偿值和G54中的Z值有关。
用刀具的实际长度作为刀长的补偿 (推荐使用这种方式) 。
使用刀长作为补偿就是使用对刀仪测量刀具的长度, 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。此时G54中的Z值应为主轴回零后, 主轴锥孔底面至工件上表面的距离 (工件上表面一般为工件坐标系的Z0面) 。
四、指令应用注意事项
1. G43、G44指令是模态指令。
2. 刀具长度补偿的偏置轴为垂直于G17、G18或G19指定平面的轴。
3. H00～H99为刀具补偿号, H00意味着取消刀具补偿。刀具补偿值在加工或试运行之前须设定在补偿存储器中。
4. 一般情况下, G43、G44指令应该写的位置是在程序里换刀之后的第一句Z向移动, 这样会减少由于大意而出现的一些错误。
五、结束语
长度补偿在加工中心上应用非常广泛, 掌握了长度补偿的原理之后, 再确定具体的补偿值就没有问题了, 工人可以根据需要采用其中任何一种。实际中, 利用长度补偿还可实现Z向分层铣削及深度方向的尺寸控制。
摘要：在数控加工中心多刀加工时, 由于各把刀具长度不一, 系统为了解决这一问题, 一般采用刀具长度补偿。针对刀具长度问题进行多方探讨, 给出若干原则和建议, 并对长度补偿值确定的几种方法进行讨论。
加工中心刀具长度补偿的应用探讨 篇4
刀具长度补偿是数控机床一项非常重要的概念。一般在使用数控机床尤其是加工中心的加工过程中, 通常会用换刀指令选择不同的刀具, 这就使刀具的长度发生变化, 造成了非基准刀的刀位点起始位置和基准刀的刀位点起始位置不重合。在编程过程中, 若对刀具长度的变化不作适当处理, 就会造成零件报废、甚至撞刀。为此, 在数控加工中引入了刀具长度补偿的概念, 以提高编程的工作效率。我们在对一个零件编程的时候, 首先要指定零件的编程中心, 然后才能建立工件编程坐标系, 而此坐标系只是一个工件坐标系, 零点一般在工件上。长度补偿只是和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变, 对于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, 我们要钻一个深为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, 此时机床已经设定工件零点, 当换上丝锥攻丝时, 如果两把刀都从设定零点开始加工, 丝锥因为比钻头长而攻丝过长, 损坏刀具和工件。此时如果设定刀具补偿, 把丝锥和钻头的长度进行补偿, 此时机床零点设定之后, 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坐标已经自动向Z+ (或Z-) 补偿了丝锥的长度, 保证了加工零点的正确。由此可见, 在建立、执行刀具长度补偿后, 由数控系统自动计算、自动调整刀位点到刀具的运动轨迹。当刀具磨损或更换后, 加工程序不变, 只须更改程序中刀具长度补偿的数值即可。
2 刀具长度补偿功能的执行过程
刀具长度补偿的执行过程一般分三步 。 (1) 建立刀具长度补偿。刀具由起刀点接近工件, 刀具长度补偿方向由G43 或G44确定, 在原来的程序中Z坐标的基础上伸长或缩短一个刀具长度补偿值。 (2) 进行刀具长度补偿。一旦建立了刀具长度补偿, 则一直维持该状态, 直到取消刀具长度补偿为止。在刀具补偿进行期间, 刀具中心Z坐标始终偏离程序中Z坐标一个刀具长度补偿值的距离。 (3) 撤消刀具长度补偿。刀具撤离工件, 回到退刀点, 用G49命令取消刀具长度补偿。
3 刀具长度补偿功能的应用
如图1所示我们要加工两个Φ20mm的孔 (用1号刀) 和一个Φ10mm (用2号刀) 的孔, 分别用一把长度50mm直径20mm的1号刀 (基准刀) 和长度100mm直径10mm的2号刀加工。在该工件的加工过程中需要用两把不同的刀具, 而此时机床已经设定了工件零点, 当换刀加工另一个孔时, 如果2号刀也从设定零点开始加工, 2号刀因为比1号刀长, 所以会导致刀具和工件相撞。此时如果设定刀具补偿, 把1号刀和2号刀的长度进行补偿, 此时机床零点设定之后, 即使是1号刀和2号刀长度不同, 因补偿的存在, 在调用2号刀工作时, 零点Z坐标已经自动向Z+ (或Z-) 补偿了2号刀的长度, 保证了加工零点的正确。具体的加工程序如下: (以主轴轴端作为起刀点, 设置H01= 50mm, H02= 100mm, )
N10 G92 X0 Y0 Z0;
N20 G90 G00 X60.0 Y70.0 Z150.0;
N30 T01 M06;
N40 G43 Z-32.0 H01;
N50 G01 Z-53.0 F120;
N60 G04 P2000;
N70 G01 Z-32.0;
N80 X140.0 Y50.0;
N90 G01 Z-55.0 F120;
N100 G04 P2000;
N110 G49 G00 Z-32.0;
N120 M00;
N130 G92 X0 Y0 Z0;
N140 G90 G00 X90.0 Y30.0 Z150.0;
N150 T02 M06;
N160 G43 Z-32.0 H02;
N170 G01 Z-70.0 F120;
N180 G04 P2000;
N190 G49 G01 Z-32.0;
N200 G00 X0 Y0 Z0;
N210 M30
在上述程序中, 我们不难发现, 在编程中坐标值是完全按工件的轮廓尺寸编写的, 而编程的零点并不是刀位点, 那么为何在加工过程中没有发生撞刀呢?这是因为我们使用了刀具长度补偿指令G43, 执行该指令后会使刀具的位置发生变化, 从而避免了事故的发生, 也使我们的编程得以简化。
4 刀具长度补偿指令的使用技巧
4.1 刀具长度补偿的方式
(1) 用刀具的实际长度作为刀长的补偿。
用对刀仪测量刀具的长度, 然后把这个数值输入到刀具长度补偿寄存器中作为刀长的补偿。用该方式进行刀具补偿, 可以避免在加工不同工件时不断地修改刀长偏置, 事实上许多大型的机械加工型企业对数控加工设备的刀具管理都采用建立刀具档案的办法, 既用一个小标牌写上每把刀具的相关参数, 包括刀具的长度、半径等资料。这样即使受刀库容量限制, 需取下刀具而重新安装时, 只需根据刀具标牌上的刀长数值作为刀具长度补偿而无需再测量, 可节省辅助工作时间。另外, 用刀具实际长度作为刀长补偿可以在机床运行加工的同时, 在对刀仪上进行其他刀具的长度测量, 不必占用机床运行时间, 可充分发挥加工中心的效率。
(2) 采用刀尖在Z方向上与编程零点的距离值 (有正负) 作为补偿值。
这种方法适用于一个人操作机床而没有足够时间来用对刀仪测量刀具长度的工作环境。采用这种刀具长度补偿方式, 其补偿值即是主轴从机床Z坐标零点移动到工件编程零点时的刀尖移动距离, 因此补偿值总为负值且很大。当用同一把刀加工其它工件时就需要重新设置刀具长度补偿值。
4.2 刀具长度补偿指令
在长度补偿指令中出现了两个指令G43和G44, 其中G43指令为加补偿值, 也叫正向补偿, 即把编程的Z值加上H代码指定的偏值寄存器中预设的数值后作为CNC实际执行的Z坐标移动值, 此时, 刀具的移动趋势是离开工件。相应的, G44指令是减去预设的补偿值, 也叫负向补偿, 而刀具的移动是趋向工件的。
当指令G43时, 实际执行的Z坐标值为Z’=Z_+ (H_) ;
当指令G44时, 实际执行的Z坐标值为Z’=Z_- (H_) ;
为了便于掌握刀具长度补偿指令的用法, 而不混淆G43、G44造成错误。可使用其中一个指令如G43, 以通过补偿值H正、负数值量的设定, 而达到用一个长度补偿指令实现两个指令的功能。例如H1设20.、H2设-30., 当指令“G43 Z100.H1;”时, Z轴将移动至120.处:而当指令“G43 Z100. H2;”时, Z轴将移动至70.处。另外, 如果将H只设正值, 用指令G43或G44, 也可以达到同样的效果。两种方法的灵活运用, 更好地理解刀具长度补偿指令的使用技巧。至于具体采用那种方式, 可根据操作者的习惯决定。
4.3 注意事项
(1) 在编程格式中, 刀补的建立与取消只能在G00或G01指令下进行, 否则无效。其Z后跟的坐标值为终点坐标值。
(2) 在编程与机床调试时, 一定要清醒地注意到刀具长度 补偿与工件坐标系的变化关系, 以免机床发生事故。在同一程序段内如果既有运动指令又有刀具长度补偿指令, 机床首先执行的是刀具长度补偿指令, 然后再执行运动指令。如程序段:N50 G01 G43 Z-30.0 H01 F150;机床首先执行的是G43指令, 即把工作坐标系Y Z向Z方向上移动一个刀具长度补偿值, 如H01刀具补偿值为-50, 就是平移一个H01中所寄存的代数值, 相当于重新建立了一个新的坐标系Y Z′在执行N50 G01 G43 Z-30.0 H01 F150时, 刀具实际是在新的坐标系中运动, 运动了一个Z轴方向-30mm距离。在编程过程中, 一定要了解刀具长度补偿与工件坐标系的变化关系, 以免产生工件报废和机床安全事故。
综上所述, 正确合理的使用刀具长度补偿功能, 可以使编程人员直接按照工件的轮廓尺寸进行程序编制, 极大的提高了编程的工作效率, 具有较大的实用性和高效性。
参考文献
[1]王爱玲.现代数控编程技术及应用.北:防工业出版社, 2002.
[2]郑军, 秋实, 雪艳.工中心刀具长度补偿功能应用技巧.代制造工程.2003 (3) .