加工长度

2024-09-20

加工长度（精选3篇）

加工长度篇1

1 刀具长度补偿的概念

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) .

[3]魏兴.控机床加工中的刀具补偿.制造与自动化, 2005 (3) .

加工长度篇2

数控铣床或加工中心所使用的刀具,每把刀具的长度不一定相同,同时由于刀具的磨损或其他原因引起刀具长度发生变化,使用刀具长度补偿指令,可以不必通过重新调整刀具或重新对刀,而是通过刀具长度补偿来补偿长度方向的误差让机床达到程序中的指定位置。

2 刀具长度补偿指令

以FANUC系统为例,刀具长度补偿指令为G43,G44,G49。G43为刀具长度正补偿;G44为刀具长度负补偿;G49为撤销刀具长度补偿指令。刀具长度补偿的指令格式如下:

刀具长度补偿建立的编程格式:

G00(或G01)G43(或G44)Z_H xx;

刀具长度补偿取消的编程格式:

G00(或G01)G43(或G44)Z_H00;或G00(或G01)G49Z_;

其中,G43为刀具长度正向补偿指令;G44为刀具长度负向补偿指令;G49为撤销刀具长度补偿指令Z_为指令中指定的终止位置;H后面为00至99的任意两位数字,该数字为长度补偿值的补偿号,补偿量要预先设置在CRT/MDI操作面板中对应的长度补偿号对应的位置。当数控装置读到该程序段时,数控装置会到H所指定的刀具长度补偿地址内读取长度补偿值,并参与刀具轨迹的运算。

如图1所示,当执行G43长度补偿指令时,刀具刀位点实际到达点位置等于指令中指定点的位置与长度补偿寄存器中的补偿值相加,相当于把刀具抬起一个长度补偿值的高度,可以理解为G54中设置的Z对刀值(如图2所示)与长度补偿值相加,使机床认为Z对刀值向Z正方向抬起一个长度补偿值,即机床认为工件原点向Z轴正方向偏移了一个长度补偿值。同理,当执行G44长度补偿指令时,刀具刀位点实际到达点位置等于指令中指定点的位置与长度补偿寄存器中的补偿值相减,相当于把刀具向下伸长一个长度补偿值的高度,可以理解为G54中设置的Z对刀值(如图2所示)与长度补偿值相减,使机床认为Z对刀值向Z负方向偏移一个长度补偿值,即机床认为工件原点向Z轴负方向偏移了一个长度补偿值。另外,长度补偿值也可以设负值,当用G43指令中对应的补偿值设为负值相当于G44指令中对应的补偿值设为正值的效果,同理,当用G44指令中对应的补偿值设为负值相当于G43指令中对应的补偿值设为正值的效果。

3 刀具长度补偿在数控铣床中的应用

在数控铣床上加工零件,运用刀具长度补偿功能主要有以下几个方面的应用:

3.1 刀具长度补偿功能可以实现对零件深度的精确控制

设编程原点在工件上表面的对称中心,编程中可以在Z轴移动到Z5.0过程中运用刀具长度补偿指令,加工前按数控铣正常对刀设置G54坐标系,H01中不设置补偿量,在实际测量尺寸后,把高度误差值设置在H01对应的寄存器位置,重新运行一次程序即可实现对零件深度的精确控制。例如,某工件的深度为30±0.02mm,由于对刀或刀具磨损等误差加工后的实测深度为29.92mm,如果程序中用G00G43Z5.0H01指令,则实测之后设置的H01中的值设置为-0.08,如果程序中用G00G44Z5.0H01指令,则实测之后设置的H01中的值设置为+0.08。

3.2 利用刀具长度补偿可以实现分层加工

例如某一零件要加工深度为20mm,实际加工过程中,考虑到保护刀具及机床刚度等因素,需要分层加工,设每层加工5mm深度,编程原点在工件上表面,可以在下刀到Z-20的程序段中建立G43的长度补偿,即G01G43 Z-20H01F100;先按正常对刀设定G54坐标系中的对刀值,在第一层加工中,将HO1中的值设置为15,在第二层加工中,将HO1中的值设置为10,在第三层加工中,将HO1中的值设置为5,在第四层加工中,将HO1中的值设置为0。(加工完第三层后测量深度是否有误差,如果有误差相应的进行误差补偿控制深度方向的精度。)

3.3 利用刀具长度补偿可以减少对刀次数

在数控铣床上加工零件时,当某一零件需要多把刀而共用一个刀柄或多把刀分别装在同一规格的刀柄上时,以第一把刀为基准,测量并记录刀位点与刀柄端部距离,当用第二把刀时,测量第二把刀刀位点与刀柄端部距离,与第一把刀进行比较,在用第二把刀的时候程序中用刀具长度补偿指令,并将两把刀与刀柄端部的距离之差值作为补偿量(注意分析是正值还是负值,不再赘述),只要工件没有重新装夹,第二把刀仍然可以用第一把刀对刀设置的G54坐标系,原理与加工中心中应用刀具长度补偿相同。

4 刀具长度补偿在加工中心中的应用

刀具长度补偿在加工中心中应用较多。由于加工中心加工零件一般需要多把刀,每一把刀的刀具长度不一定相同,因此在建立G54坐标系的时候Z向对刀值不同,但是G54中只能存储一把刀的X、Y、Z的对刀值,要想让多把刀都处在同一G54坐标系中编程,必须借助刀具长度补偿功能。例如:在一个加工程序中同时使用三把刀,它们的长度各不相同。现把第一把刀作为标准刀具,第二把刀和第三把刀分别比第一把刀短20mm和长10mm,若想在同一坐标系统内使三把刀处于同一个Z向高度Z10.0处,问三把刀的长度补偿量及三把刀的刀补程序?以第一把刀为基准对刀,建立G54坐标系,如图3所示,在程序中先用G54指令,第一把刀刀具刀位点到达Z10.0处的程序可以为G00Z10.0;或G00G43(G44)Z10.0H01;第一把刀的长度补偿量H01设为0。若第二把刀具不用长度补偿,在程序中先用G54指令,再用G00Z10.0;程序,第二把刀用的是第一把刀对刀建立的G54坐标系,假想第二把刀与第一把刀长度相同,则到达Z10.0,但实际短了20mm,因此要让第二把刀的刀位点到达Z10.0,必须向Z轴负方向补偿20mm,根据长度补偿原理,可以用G00G43Z10.H02;程序,H02中的补偿值设置为-20,或者用G00G44Z10.H02;H02中的补偿值设置为20。同理,要让第三把刀的刀位点到达Z10.0,必须向Z轴正方向补偿10mm,可以用G00G43Z10.H03;程序,H03中的补偿值设置为10,或者用G00G44Z10.H02;H02中的补偿值设置为-10。

在上述例子中还可以将第一把刀的对刀值X、Y值输入到对应的G54中,G54中Z值设为0,第一把刀对刀值-434.0输入到H01中,第二把刀对刀值输入到H02中,第三把刀对刀值输入到H03中,如图3所示,在程序中开始用G54指令,三把刀再分别用G00G43Z10.0H01;程序、G00G43Z10.0H02;程序和G00G43Z10.0H03;程序。也可以用分别用G44长度补偿指令,但是对应的如图3中的补偿量全部设置为对应的正值。

在加工中心上使用多把刀(假设6把)加工零件,还可以将第一至第六把刀的对刀值分别输入在G54、G55、G56、G57、G58、G59中,在程序中可以不用长度补偿指令,使用第一把刀时程序中要用G54,使用第二把刀时程序中要用G55,依此类推。用此方法最多只能用6把刀,而且程序中如果使用的刀具和调用的坐标系指令不一致,可能会出现撞刀的危险。

5 结论

在用数控铣床、加工中心加工零件中,使用刀具长度补偿功能可以控制Z向尺寸精度,可以实现Z向分层加工,同时,刀具因磨损或加工中心机床换刀具而引起长度改变后,不必重新对刀,不必重新修改程序,只需正确设置对应的补偿值即可,为程序编制和加工提供方便。

参考文献

[1]胡玉祥.数控加工编程与操作[M].大连:大连理工出版社,2006.8:38-39.

加工长度篇3

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