刀具半径补偿的应用（精选8篇）
刀具半径补偿的应用 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.
刀具半径补偿的应用 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.
刀具半径补偿在数控铣削中的应用 篇3
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.
刀具半径补偿的应用 篇4
编制数控车床加工程序时,理论上是将车刀刀尖作为一点来考虑,但实际上刀尖处存在圆角。当用按理论刀尖点编出的程序进行端面、外径、内径等与轴线平行或垂直的表面加工时,是不会产生误差的;但在进行倒角、锥面及圆弧切削时,则会产生少切或过切现象,这时就需用到刀具半径补偿功能。下面就这一问题进行阐述。
2 刀具半径补偿的应用
2.1 不具备刀具半径补偿功能。
有些数控系统不具备半径补偿功能,因此,当零件精度要求较高且又有圆锥或圆弧表面时,要么按刀尖圆弧中心编程,要么在局部补偿计算,来消除刀具半径引起的误差。
(1)按假想的刀尖编程。数控车床总是按“假想刀尖”点对刀,使刀尖位置与程序中的起刀点重合。圆头刀假想刀尖是图1(b)中的p点,相当于图1(a)中尖头刀的刀尖点。
a.按假想的刀尖编程加工锥面。若按假想刀尖加工图2所示锥面,则产生欠切的区域P1P2CD,在X方向和Z方向分别产生误差△X和△Z。
其中:△X=2r/(1+cotθ/2);
r——刀尖圆弧半径;
θ——锥面与轴线夹角。
因此,可直接按假想刀尖轨迹P3P4编程,在X方向和Z方向予以补偿△X和△Z即可。
b.按假想的刀尖编程加工圆弧。若按假想刀尖编程加工半径为R的凸凹圆弧AB时,图3中的粗实线轮廓应按图中虚线参数进行编程,但要求在加工前通过刀补开关给X方向和Z方向一个补偿量r(±)。
(2)按刀心轨迹编程。不具备刀具半径补偿功能的数控系统,除按假想刀尖轨迹数据编程外,还可以按刀尖轨迹编程。图4所示的手柄零件由3段圆弧组成,可按轮廓轨迹的等距线,即按图中的刀心轨迹编程。
用假想刀尖轨迹和刀心轨迹编程方法的共同缺点是当刀具磨损或重磨后,需要重新计算编程参数,否则会产生加工误差。
2.2 具备刀具半径补偿功能时的刀具半径补偿。
一般数控装置都有刀具半径补偿功能,为编制程序提供了方便。有刀具半径补偿功能的数控系统,编程时不需要计算刀具中心的运动轨迹,只按零件轮廓编程。使用刀具半径补偿指令(G41/G42,G40),并在控制面板上手工输入刀具半径,数控装置便能自动地计算出刀具中心轨迹,并按刀具中心轨迹运动。
(1)假定刀尖位置方向。具备刀具半径补偿的数控系统,除利用刀具半径补偿指令外,还应根据刀具在切削时所摆的位置,选择假想刀尖的方位,确定补偿量。假想刀尖的方位有8种位置可以选择(图5)。
箭头表示刀尖方向,如果按刀尖圆弧中心编程,则选用0或9。
(2)刀具补偿量的确定。对应每一个刀具补偿号,都有一组偏置量X、Z、刀尖半径量R和刀尖方位号T。根据装刀位置、刀具形状确定刀尖方位号。通过机床面板上的功能键OFFSET分别设定、修改这些参数,数控加工中,根据相应的指令进行调用,提高零件的加工精度。
刀具半径是否补偿以及采用何种方式补偿,是由G指令中的G40、G41、G42决定的:
G40——刀具半径补偿取消,即使用该指令后,G41、G42无效。
G41——刀具半径左补偿,即沿刀具运动方向看,刀具位于工件左侧时的刀具半径补偿。
G42——刀具半径右补偿,即沿刀具运动方向看,刀具位于工件右侧时的刀具半径补偿。
结束语:以上通过车刀刀尖半径对加工工件的影响的分析可知,要保证零件加工精度,在数控加工尤其精加工一定要进行车刀刀尖半径补偿。可以简化程序,使得由于换刀或刀具磨损带来刀具尺寸参数变化时,虽仍用原程序,却还可以加工出合乎尺寸要求的零件。
摘要：车刀刀尖在理论上是一点,但实际上刀尖处存在圆角,造成零件的加工误差,需对刀尖圆弧半径进行补偿,确保零件的加工精度。
关键词：数控车床加工,刀具半径补偿,应用
参考文献
[1]张超英,罗学科.数控机床加工工艺、编程及操作实训[M].北京:高等教育出版社,2003.
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.
刀具半径补偿的应用 篇6
1 宏指令编程及刀具补偿设置的必要性
一般来说, 在数控程序编制中程序字为一常量, 一个程序只能描述一个几何形状, 缺乏灵活性和通用性。针对这种情况, 数控机床提供了一种编程方式即宏编程, 在程序中使用变量, 通过对变量进行赋值及处理的方法达到程序功能, 这种有变量的程序叫宏程序。宏程序的最大特点是:在用户宏程序主体中, 可以使用变量及用户宏程序命令, 还可以进行变量间的运算以及在变量中设定实际值。这样就可以把类似的工件集中在同一组里, 在每一组里使用变量, 事先做出用户宏程序主体, 加工一组工件时只要给变量赋实际值即可, 无需逐一编程。
同时, 在实际的数控铣削加工中, 为了考虑编程与计算的方便性, 以及粗精加工都能使用同一个程序, 可以在程序中引入刀具半径补偿的方式, 通过调整刀具半径值的大小来调整精加工中刀具的轨迹, 从而达到精铣之后的精度要求。
2 实例应用
实例:正五边形顶边倒圆角。
如图1所示为一正五边形加工零件图, 要求顶边倒圆角R5。毛坯为105×105×40铝方体, 工件原点选在上表面中心。
2.1 分析图形, 确定编程加工方法
1) 机床:选择FANUC0i系统, 2.5轴以上联动的数铣机床;
2) 夹具:选用精度平口虎钳;
3) 刀具:选用8端面立铣刀;
4) 加工方式:采用分层进给方式, 先粗精铣外轮廓、圆台及五边形, 然后再倒圆角R5;
5) 编程:工件上平面中心为工件坐标原点, 外轮廓、圆台均使用刀具半径补偿方式编程以控制刀具路径, 并保证精铣后的质量 (程序略) , 铣五边形时可以使用极坐标方式并结合刀具半径补偿编写, 程序如下:
2.2 编倒圆角宏程序
通过上面程序分析可知, 倒五边形圆角时若使用刀具半径补偿方式并从90°尖点处Y向进刀同时加上刀补时极易造成90°尖点过切, 而且每下一次刀都需要重复建立与取消刀具半径补偿, 很容易出现系统报警, 因而在倒圆角时建议采用刀具轨迹并结合宏指令编程, 程序如下:
00012;N1;M6 T3;G0 G90 G54 X-50 Y120 Z200;G43 H3Z50;M13 S1600 Z10;G1 Z-5 F800;#1=0;N20#1=#1+1;#2=5SIN[#1];#3=40-5+5SIN[#1]+4;G1 Z[#2]F1000;G17 G16G90;G1 X[#3]Y90;Y18;Y306;Y234;Y162;Y90;G15;IF[#1LE90]GOTO20;G1Z5F2000;G0X-50Y120;G49Z200;M30
此程序若用于粗加工, 只需要将#3中的刀具半径值“4”改为“4+所需余量”即可。对比00011与00012两程序可以看到:刀补建立的核心问题是刀具从何处下刀并进入到工件的起始位置, 刀补取消时主要应考虑刀具沿何方向退离工件[2], 若出现刀具建立位置出错, 极易造成过切、欠切等问题, 因而在实际应用中特别是在宏程序中使用需要根据当时情形酌情选择。
3 结束语
从以上实例中可以看出, 宏程序是使用CNC设备行之有效的一种编程方法, 特别适用于批量小、形状复杂而交货期又短的产品加工。而刀补功能的主要作用在于简化编程, 即利用刀补后可直接按零件的轮廓尺寸编程。此外, 如果熟悉掌握了刀补的功能, 则还可以利用刀补功能满足编程和加工工艺的一些特殊要求, 辅之以变量组合的用户宏程序的应用, 给实际生产带来极大方便。
参考文献
[1]王华侨.用户子程序及宏程序在模具数控铣削加工编程中的应用[J].模具工业, 2005.
刀具半径补偿的应用 篇7
使用数控机床在进行零件加工时, 刀具的运动轨迹不仅受加工工序控制, 而且还与所使用的刀具的半径和长度有关。在加工过程中, 由于刀具的磨损, 实际尺寸与编程时规定的刀具尺寸不一致, 以及更换刀具等原因, 都会影响最终加工尺寸, 造成加工误差。为了消除误差, 数控系统设置了刀具补偿功能。在数控加工中正确、灵活地运用刀具补偿功能, 可以保证产品的加工质量, 提高生产效率。
本文主要介绍刀具半径补偿功能在数控加工中的灵活运用。
1 刀具半径补偿功能介绍
1.1 什么是刀具半径补偿
数控机床在进行加工时, 它所控制的是刀具中心的轨迹, 为了方便起见, 用户总是按零件轮廓编制加工程序, 即视刀具半径为零, 以工件的轮廓表面尺寸作为编程轨迹进行编程。因而在实际加工过程中, 在进行内轮廓加工时, 刀具中心必须向零件的内侧偏移一个刀具半径值;在进行外轮廓加工时, 刀具中心必须向零件的外侧偏移一个刀具半径值, 这就是刀具半径补偿。这种根据按零件轮廓编制的程序和预先设定的偏置参数, 数控装置能实时自动生成刀具中心轨迹的功能称为刀具半径补偿功能。
1.2 刀具半径补偿指令的含义
当刀具在工件的左侧运动时 (顺着刀具前进的方向看) , 用G41指令, 即刀具半径左补偿功能;
当刀具在工件的右侧运动时 (顺着刀具前进的方向看) , 用G42指令, 即刀具半径右补偿功能。
1.3 刀具半径补偿的建立和取消过程
刀具半径补偿的过程分三步:
1) 刀补建立。刀具从起刀点逐渐靠近工件 (应避免刀具碰撞工件) , 在编程轨迹基础上, 刀具中心向左 (G41) 或向右 (G42) 偏离一个偏置量的距离。建立补偿程序段一般在切入工件之前完成。
2) 刀补进行。刀具中心轨迹与编程轨迹始终偏离一个偏置量的距离。
3) 刀补撤消。刀具撤离工件, 使刀具中心轨迹终点与编程轨迹终点 (如起刀点) 重合。撤消补偿程序段一般在切出工件之前完成。
刀补建立和取消的原则:刀具从起刀点到达补偿起始点时不损害工件的外部轮廓, 刀具从加工结束点回到退刀点过程中不损害工件的外部轮廓。
1.4 刀具半径补偿的编程
首先合理确定编程原点, 车削零件的编程原点的X向零点应选在零件的回转中心, Z向零点应选在设计基准、对称平面或右端面。铣削零件的编程零点, X, Y向零点应选在设计基准或工艺基准的端面或孔的中心线上, Z向原点一般选在工件的上表面, 当刀具切入工件时, Z值均为负值, 便于检查程序。
车削程序格式:
铣削程序格式:
2 刀具半径补偿功能的几种运用方式
在数控加工中正确、灵活地运用刀具半径补偿功能可以保证产品的加工尺寸和加工质量, 提高生产效率。笔者在运用刀具半径补偿功能进行数控加工编程的过程中, 发现在以下几种情况下运用刀具半径补偿功能, 可以简化程序, 并提高加工质量和加工效率。
1) 在零件加工过程中, 刀具在加工时会不可避免地出现磨损, 这样刀具的实际半径就会发生变化, 在程序运行的过程中, 刀具的实际运行轨迹会偏离编程轨迹, 导致工件的加工尺寸出现误差, 影响加工质量。此种情况下, 如果运用刀具半径补偿功能, 只需要修改寄存器中的刀具半径补偿值即可, 不需要修改程序, 这样就省去了根据刀具半径实际值计算运动轨迹、频繁修改程序的麻烦。
2) 在零件加工过程中会经常出现更换刀具的情况, 更换刀具时也可以根据上述的道理运用刀具半径补偿功能, 只修改寄存器中的刀具半径补偿值, 不需要修改程序 (注:更换刀具时刀具的长度值也会有变化, 这时也需要修改寄存器中的刀具长度补偿值, 本文主要介绍刀具半径补偿功能) 。
3) 在数控加工中进行工件的粗加工、半精加工、精加工时, 也可以灵活运用刀具半径补偿功能。在粗加工时, 可将刀具半径值加上精加工余量作为刀具半径补偿值输入寄存器;在精加工时, 可将刀具半径值加上修正量作为刀具半径补偿值输入寄存器, 而不需要修改程序, 这样就实现了运用同一程序完成工件的粗加工、精加工, 十分方便。总之, 利用刀具半径补偿功能编写的轮廓加工程序, 与刀具半径无关。这样就避免了频繁计算运动轨迹, 频繁修改程序, 提高了加工效率。
4) 刀具半径补偿功能可以运用于加工工件外部轮廓, 如用铣刀铣工件外壁, 外壁如果是平面、圆柱面或是曲面, 都可以运用刀具半径补偿功能, 条件是工件外壁不能太厚, 最好是薄壁件。
5) 可以运用于加工工件内轮廓, 如用铣刀铣内壁, 铣内圆孔 (通孔) 等。也可以运用于加工内凹槽。如内凹圆弧槽、内凹方形槽等, 可以用圆弧车刀运用刀具半径补偿功能进行精加工。
6) 此外, 刀具半径补偿功能还可以灵活运用于工件倒圆角、倒斜角等。
3 结语
刀具半径补偿功能是随着数控技术的发展产生的, 刀具半径补偿功能的运用省去了编程人员大量复杂的计算过程, 简化了编程, 实现了用同一程序完成多个工序的加工。灵活运用刀具半径补偿功能可以保证产品的加工尺寸和加工质量, 提高编程效率和生产效率。但是在建立和取消刀补功能的过程中, 要正确运用此功能, 否则容易出现刀具碰撞工件, 导致刀具损坏和工件报废的现象。
摘要：随着数控技术的发展, 数控机床的运用越来越广泛, 数控机床需要按照事先编好的程序运行, 而零件程序的编制需要考虑多方面的因素, 如零件的形状、尺寸、材料、技术要求以及加工余量等, 对于数控铣床、车床等使用带有半径的刀具的机床, 还需要考虑刀具的半径值。为了简化计算和编程, 需要运用刀具半径补偿功能。文中介绍了刀具半径补偿功能指令的含义、编程过程中应注意的问题, 以及刀具半径补偿功能在数控加工中的几种灵活应用方式。
铣削时刀具半径补偿的CAM操作 篇8
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.