加工中心刀具补偿问题

加工中心刀具补偿问题（共8篇）

加工中心刀具补偿问题 篇1

刀具长度补偿功能和刀具半径补偿功能是目前数控系统一般都具备的基本功能。长度补偿主要解决用不同长度的刀具加工同一零件的问题;半径补偿可以让程序员只需按零件轮廓编程, 而不必考虑刀具中心轨迹, 简化了编程。正确、灵活运用刀具补偿功能够更好地发挥数控机床的性能。

1 刀具长度补偿

1.1 刀具长度补偿的分类及执行过程

刀具长度补偿分为正向补偿和负向补偿两类, 分别用指令“G43H＿Z＿”和“G44H＿Z＿”实现。正向补偿是把编程的Z坐标加上由H代码指定的长度偏置寄存器中预设的数值作为刀具实际到达的Z坐标;负向补偿是把编程的Z坐标减去相应长度偏置寄存器预设的数值作为刀具实际到达的Z坐标。长度偏置寄存器中预设的数值可以为正也可为负。由此会出现以下两种相同的情况:一是指令G43、H设正值等同于指令G44、H设负值的效果;二是指令G43、H设负值等同于指令G44、H设正值的效果。一般情况下为了避免指令输入或使用时失误, 操作者大多习惯只用指令G43、H设正值或负值的情况。在这种情况下, 当前Z轴运行的坐标就是程序里的Z值与H代码里的偏置值之和。例如在H1里设偏置值为20, 在H2里设设偏置值为-20, 当执行指令“G43 H1 Z100”时, Z轴实际运行到Z 1 2 0处;而当执行指令“G43 H2 Z100”时, Z轴实际运行到Z80处。当H代码后面设的值为0即H00时, 可以取消刀具长度补偿, 与另一个撤销长度补偿指令G49等同。在机床回参考点时, 除非使用G28、G27、G30等指令, 否则应撤销长度补偿。为了安全起见, 在一把刀加工结束或程序结束前也应撤销长度补偿。

1.2 刀具长度补偿的具体应用

利用刀具长度补偿功能简化编程, 编程时忽略不同长度的刀具对编程数值的影响, 只要以一把假想长度的标准刀具进行编程。在没有对刀仪的情况下, 一般采用指令G43、H只设负值的方法。分别把加工所需要的刀具装入主轴, Z轴回参考点后, 手动 (轮) 使刀具前端抵至工件Z0平面, 把此时机床坐标系里的Z坐标直接作为每把刀的刀具长度补偿值, 而工件坐标系 (G54～G59) 中的Z值要置零。在记下长度补偿值时一定要注意切换到综合坐标显示状态找出机械坐标值, 否则很容易出事故。有时为了不使刀尖直接与工作接触, 可以在工作表面上放置Z轴设定仪、量块或塞尺, 此时也要注意刀具长度补偿值应减去它们的长度。对于铣刀、钻头等通常都以刀尖对刀, 而对于倒角刀具可以直接以被倒角的孔口与刀刃实际接触点作为对刀点, 这可简化倒角角度与Z轴进给长度的换算。当零件深度方向加工精度要求比较高时, 深度方向应分为粗、精两个加工工步, 可以预先在长度补偿的磨损里放一正的余量, 粗加工后通过检测深度修改此磨损值再精加工以达到零件给定要求。

2 刀具半径补偿

2.1 刀具半径补偿的分类及执行过程

利用铣刀在加工中心上进行零件内、外轮廓铣削加工时, 由于存在刀具半径, 使刀具的中心轨迹与工件轮廓 (即编程轮廓) 不重合。如果数控系统不具备刀具半径补偿功能, 只能按刀心轨迹编程, 其计算过程是相当复杂的。而运用刀具半径补偿功能可以解决上述的繁琐复杂的问题。所谓刀具半径补偿就是数控装置根据零件轮廓编制的程序和预先设定的半径偏置值, 能够实时、自动生成刀具中心轨迹的功能。这样可以使编程人员直接根据零件图纸进行编程, 而不必考虑刀具半径尺寸因素。

刀具半径补偿可以分为B类补偿和C类补偿。B类补偿只能实现在本程序段内的刀具半径补偿, 不能处理程序段间的过渡, 它采用读一段、算一段、执行一段的控制方法, 无法预计到由于刀具半径所造成下一段加工轨迹对本程序段加工轨迹的影响, 因此目前一般较少使用。C类补偿功能可以实现自动拐角过渡, 只要给出轮廓的程序数据, 数控系统就能自动地进行拐角处的刀具中心轨迹交点的计算。它可用于具有内、外拐角轮廓的加工。本文主要讨论C类半径补偿的情况。

刀具半径补偿的执行过程一般可分为三个步骤进行, 即刀补的建立, 刀补的执行及刀补的撤消, 如图1所示。刀补的建立指刀具从起点接近工件时, 刀具中心从起点与编程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏离一个偏置量的过程;刀补的执行是指在左补偿或右补偿程序段后, 程序进入补偿模式, 刀具中心与编程轨迹始终相距一个偏置量, 直到刀补取消的过程;刀补的取消是指刀具离开工件, 刀具中心过渡到与编程轨迹重合的过程。根据ISO标准, 沿刀具前进方向当刀具中心位于编程轮廓左侧时, 称为左补偿, 反之为右补偿, 分别用指令G41和G42指定。

2.2刀具半径补偿的实际应用及注意事项

2.2.1刀具半径的实际应用

(1) 刀具因磨损、重磨或更换而使刀具直径改变时, 不必修改程序, 只需在刀具半径参数设置中输入变化后的刀具半径即可, 如图2所示:A为一把半径为r1的立铣刀, B为一把半径为r2的立铣刀。加工时先用r1的立铣刀粗加工, 然后用r2的立铣刀精加工。虽然两者的直径不同, 但利用刀具半径补偿功能自动改变刀心与编程轮廓的位置加工出如图实线轮廓, 实现用同一程序加工, 大大节省了编程工作量。

(2) 利用同一把刀具、同一个程序进行粗精加工。如图3所示:刀具半径为r, 精加工余量为m (单边) , 粗加工时输入刀具半径值为 (r+m) , 则加工出图中虚线轮廓。精加工时通过预先检测, 根据检测结果修改半径补偿值, 理论上为r, 则加工出图中实线轮廓。例如图3中刀具半径为5, 精加工余量为0.5 (单边) , 首先在刀具补偿表中输入刀具半径5.5, 粗加工后测量尺寸为41, 要求加工尺寸为40, 则修改刀具半径为5或者刀具半径仍为5.5, 在半径磨损里输入-0.5执行同一程序, 可以去除0.5的加工余量。以上未考虑公差因素。

(3) 在刀具半径补偿中, 若把刀具半径设为负值, 在走刀轨迹情况方向不变的情况下, 相当于把程序中补偿位置指令G41和G42互换, 即加工零件外侧的刀具变为内侧加工。利用此特性在加工薄壁类零件或凹凸模时, 可以先编制一侧加工程序, 然后把半径补偿值改为负值, 需考虑壁厚, 再改变下刀点位置, 可以进行用一个程序加工两侧。以上应用由于改变了补偿方向, 而改变了顺铣或逆铣的铣削方式, 在表面粗糙度上略有影响。

(4) 利用可编程数据输入指令G 1 0可以对半径补偿进行赋值, 此值可为一变量。该指令可以满足在程序中变化刀具半径补偿值实现刀具中心轨迹和编程轮廓的相对位置在加工过程中不断变化。如图4所示, 要对零件轮廓进行倒圆加工, 一般情况可用自动编程软件进行编程。但利用G10也能很方便得编制加工程序, 效果也较好。

2.2.2刀具半径使用注意事项

刀具半径补偿的确给编程带来很便, 但在具体应用中有不少需要注意的地方。

(1) 撤销半径补偿只能用G00或G01指令, 而不能用G02或G03指令。

(2) 不能在半径补偿生效的情况下变换加工平面。

(3) 建立刀补与撤销刀补须成对使用。G41/G42与G40之间的程序段不得出现镜像、偏移等转移加工指令。

(4) 应首先建立刀具长度补偿, 然后再建立刀具半径补偿。

(5) 在G 1 8平面指定半径补偿时, G41/G42的补偿方向与常规相反。

(6) 建立或撤销半径补偿一般应加工入过渡段, 这样可避免过切或欠切。

(7) 建立半径补偿状态的刀具在加工外轮廓上凸圆弧 (G41 G02或G42 G03时) , 刀补值没有限制。在加工内轮廓圆弧 (G41 G03或G42 G02) 时, 半径补偿值应小于轮廓上最小凹圆弧的曲率半径, 否则系统报警。

(8) 利用修改半径补偿值进行粗精加工时, 要注意是单面加工还是双面加工。

(9) 在半径补偿进行时, 在指定的平面内如果连续出现两条或两条以上第三轴移动指令或其他非移动指令如辅助功能指令、暂停指令、参数计算等, 则易产生过切或欠切现象。

3 结束语

刀具长度补偿和半径补偿功能确实能给编程带来很多方便, 但在具体使用时要特别注意其工作过程和工作条件, 避免过切和其他意外事故。

摘要：刀具补偿功能包括刀具长度补偿和刀具半径补偿, 是数控机床十分重要的一项功能。本文对数控铣加工中心的刀具长度补偿及刀具半径补偿进行了研究。

关键词：数控加工,刀具长度补偿,刀具半径补偿

参考文献

[1]王平.数控机床与编程实用教程[M].北京:化学工业出版社.2002

[2]于涛, 范云霄.数控控制技术与数控机床[M].北京:中国计量出版社.2004.

[3]顾京.数控机床加工程序编制[M].北京:机械工业出版社.2001

加工中心刀具补偿问题 篇2

关键词：数控铣床 刀具半径补偿 过切 对策

中图分类号：TG65 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）07（a）-0071-02

刀具半径补偿使用不当会引起过切等现象，影响到零件加工质量，甚至造成零件废品[1]。该文借助生产加工实例，分析说明了由于刀具半径补偿方法使用不当引起过切等现象形成废品的原因并给出了解决对策。

1 刀具半径补偿

1.1 刀具半径补偿的目的

当数控系统具备刀具半径补偿功能时，编程只需按工件轮廓线进行，数控系统会自动计算刀心轨迹坐标，使刀具偏离工件轮廓一个半径值，即进行半径补偿[2]。根据数控系统规定，当刀具中心轨迹在编程轨迹前进方向的左边时，称为刀具半径左补偿，用G41表示；刀具中心轨迹在编程轨迹前进方向的右边时，称为刀具半径右补偿，用G42表示；取消刀具半径补偿用G40表示[3]。

1.2 使用刀具半径补偿不当常见的问题

（1）在指定平面G54～G59（如XY平面）内的半径补偿，若有另一坐标轴（Z轴）移动。如：刀具起始点O点，高度为100mm处，加工轮廓深度为10mm，刀具半径补偿在起始点处开始，若接近工件及切削工件时有Z轴移动，将会出现过切现象。

（2）加工半径小于刀具半径补偿的内圆弧：当程序给定的内圆弧半径小于刀具半径补偿时，向圆弧圆心方向的半径补偿将会导致过切。所以只有“过度内圆角R≥刀具半径+加工余量（或修正量）”情况下才可正常切削。

（3）被铣削槽底宽小于刀具直径。如果刀具半径补偿使刀具中心向编程路径反方向运动，将会导致过切。在这种情况下，机床会报警并停留在该程序段的起始点。

（4）无移动类指令。在补偿模式下使用无坐标轴移动类指令有可能导致两个或两个以上语句没有坐标移动，出现过切现象。

（5）建立刀补和取消刀补的位置和时机的设置错误。建立刀补不能在加工轮廓上执行，只能在切线切入工件前完成，如果在轮廓上执行就有可能产生过切。加工凸模时在轮廓外执行；加工凹模时在轮廓内执行。取消刀补则在切线切出后才执行，如果在轮廓上执行取消刀补就有可能产生过切[4]。

2 生产实例分析

2.1 零件结构分析

零件主要包括凸台、平面、凹槽、凸凹圆弧及圆孔等。在加工该类复杂零件时， 正确采用刀具半径补偿编程， 可以防止零件表面产生过切或欠切现象， 确保工件的尺寸和形状精度。

2.2 产生过切现象

该零件的底板部分如图1所示。在加工该外轮廓过程中采用刀具半径左补偿，为了提高表面质量，保证零件曲面的平滑过渡，刀具沿零件轮廓延长线切入与切出。

数控程序如下：

O0001

…

G00X-100Y-90；

G41G01X-60.0Y-70.0F120D01；

Z5.0；

G01Z-4.0F100；

Y30；

G02X-40Y50R20；

G01X40；

G02X60Y30R20；

G01Y-50；

G40G01X-80；

G00X-100Y-90；

…

M30；

但加工后，由于刀具半径补偿方法不当引起了过切现象，成为废品。

2.3 分析解决对策

（1）分析原因。

产品检验：加工轨迹（即A-B-C-D-E-F-G-H-I）如图2所示，铣掉了阴影部分，在零件表面形成了过切，使零件造成废品。

观察过切现象出现在该加工工件的B-D段和 H-I段，推测出现该过切现象的原因是：①刀具半径补偿在起始点处开始，接近工件及切削工件时有Z轴移动；②建立刀补和取消刀补的位置和时机的设置错误。经查看加工程序发现：

O0001

…

G00X-100Y-90；

G41G01X-60.0Y-70.0F120D01； 在切入工件前完成建立刀补

Z5.0；

G01Z-4.0F100；

接近工件时有Z轴移动

Y30；

G02X-40Y50R20；

G01X40；

G02X60Y30R20；

G01Y-50；

G40G01X-80；

取消刀补过早

G00X-100Y-90；

…

M30；

分析研究表明：刀具虽然在切入工件前已完成刀补的建立，但“在接近工件时有Z轴的移动”，所以引起过切现象，铣掉了B-D段的阴影面积，而H-I段的阴影面积被铣掉的原因是“取消刀补过早”，使零件造成废品。

（2）解决措施。

修改数控程序如下：

O0002

…

G00X-100Y-90；

Z5.0；

G01Z-12.0F100；

G41G01X-60.0Y-70.0F120D01；

Y30；

G02X-40Y50R20；

G01X40；

G02X60Y30R20；

G01Y-50；

X-80；

G40G01X-100Y-90；

…

M30；

实践证明：可采用O2程序加工零件，刀具半径补偿加工轮廓如图3所示，避免了过切现象的产生。

解决该轮廓加工中引起过切现象的措施是：

①只需把刀补程序段：“G41G01X-60.0Y-70.0F120D01；”放置在Z轴移动程序段：“G01Z-12.0F100；”之后，就能避免B-D段过切现象；②取消刀补时，刀具必须在完全离开毛坯件I点后方可取消刀补，可避免退刀时引起的 H-I段过切现象。

3 结论

数控机床加工中， 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。使用刀具半径补偿功能，能减少数控编程中的繁琐计算，为程序编制提供方便。然而，在加工中使用刀具半径补偿功能时，可能造成加工过切等现象，影响到工件加工质量。该文通过工件加工过程中，刀具半径补偿使用不当出现过切现象的实例，对其形成废品的原因进行了分析并提出避免产生过切问题的对策，以提高工件的加工精度。

参考文献

[1]王甫，岳宏梅.建立和取消刀补引起的过切现象及对策[J].制造业信息化，2009（11）：108-109.

[2]杨卫群.数控工艺员培训教程[M].北京：清华大学出版社，2002.

[3]顾京.数控加工编程与操作[M].北京：高等教育出版社，2003.

[4]罗斐.数控铣削加工中过切现象浅析[J].机械管理开发，2010（6）：76-77.

加工中心刀具长度补偿的应用探讨 篇3

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) .

浅谈车床加工刀具半径补偿与应用 篇4

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.

加工中心刀具补偿问题 篇5

关键词：刀具半径补偿,加工轮廓,程序编制,数控车削

1刀具长度补偿

刀具长度补偿也称为刀具几何位置及磨损补偿。在车削加工过程中,经常使用多把刀具,如外圆车刀、切槽刀、螺纹刀、内孔刀等,编程原点通常取刀架中心,也就是把刀架中心作为程序的起点,刀具实际移动轨迹由刀具位置补偿值来控制。刀具位置补偿包括刀具几何补偿值和磨损补偿值两种,常将几何偏移量和磨损偏移量二者合起来补偿,即为总补偿,用“T xx xx”表示,如“T0101”前面的“01”表示刀具为1号刀,后面的“01”为刀具形状和磨损补偿号 。

2刀具半径补偿

2.1 刀尖圆弧引起的误差分析

在理想状态下,总是将尖形车刀的刀位点假想成一个点,该点即为假想刀尖(图1中的P点),在对刀时也是以假想刀尖进行对刀。但是在实际加工中,刀尖一般情况下都不是一个点,而是一段圆弧,如图1中的弧AB。利用带有圆弧刀尖的外圆车刀加工工件时,圆弧车刀的对刀点分别是A点和B点,假想刀位点为P点。在实际加工时,刀具是利用圆弧刃来进行切削,切削点在刀尖圆弧上不断变动,因而会产生过切或欠切现象。

数控车削加工过程中,若不采用刀尖圆弧半径补偿功能,而直接利用圆弧刃车刀进行切削加工,则工件出现的误差主要有以下几种:

(1)加工圆柱面和端面。刀尖圆弧半径对加工工件表面的形状和尺寸没有影响,但是在台阶的清角位置和端面的中心位置会产生残留误差,如图2(a)所示。

(2)加工圆锥面。刀尖圆弧半径不会对圆锥的锥度产生任何影响,但对锥面的大小端直径尺寸影响很大,一般情况下,刀尖圆弧半径会使外圆锥面尺寸增大(见图2(b)),内圆锥面尺寸减小。

(3)加工圆弧面。刀尖圆弧半径对所加工圆弧的圆度和半径会产生非常大的影响。加工外凸圆弧会使加工后的圆弧半径减小,如图2(c)所示。加工内凹圆弧会使加工后的圆弧半径增大,如图2(d)所示。

2.2 刀具圆弧半径补偿原理

数控车床在进行连续轮廓加工时,通过数控装置的自动补偿功能可以解决刀尖圆弧半径所造成的过切或欠切问题。

数控系统采用直接转接或交角转接的方法进行刀具半径补偿,本程序段与下一程序段刀具中心轨迹的交点坐标值可被数控系统自动计算出来。前、后两段编程轨迹的连接方式不同,相应的转接方式也不同,包括直线与直线的转接、圆弧与圆弧的转接、直线与圆弧的转接、圆弧与直线的转接。

将程序段的轮廓轨迹、刀具半径都当作矢量,主要是为了便于计算刀具中心轨迹的交点坐标,正确地分析各种编程情况。直线段的矢量方向是从起点指向终点,圆弧起点和终点的半径为矢量,方向由圆心指向起点或终点;刀具半径的矢量方向是由工件加工程序段的轮廓指向刀具圆心,与刀具半径的大小是相等的,并且在加工过程中始终保持与程序轮廓轨迹相垂直。

2.3 刀具半径补偿技术

2.3.1 刀具半径补偿的方法

数控编程时,一般使用刀具半径补偿指令G41、G42和G40,按照零件的实际加工轮廓编制程序,在机床控制面板上手工输入刀具半径和刀尖圆弧方位号。机床加工工件时,数控系统就会根据程序、输入的半径值和刀尖圆弧方位号自动地计算出刀具中心的轨迹,并按刀具中心的轨迹进行运动。当刀具半径补偿功能生效后,刀具会自动偏离工件实际轮廓一个刀具半径值,从而加工出符合要求的工件轮廓。

2.3.2 刀补半径补偿方向的判断

G41为刀具半径左补偿,即从与插补平面垂直的坐标轴的正方向看向轮廓插补平面,沿着刀具前进的方向看,刀具在工件轮廓的左侧,如图3(a)所示。

G42为刀具半径右补偿,如图3(b)所示。

G40为刀具半径补偿取消,使用该指令后G41、G42指令无效。所以G40必须和G41、G42成对使用。

2.3.3 刀具半径的补偿格式

编程格式如下:

2.3.4 刀具半径补偿的建立和取消

刀具半径补偿的过程分为如下3步:

(1)刀补的建立:该过程从原来的假想刀尖过渡到始终与编程轨迹偏离一个刀具半径r的刀尖圆弧的圆心,如图4(a)所示。

(2)刀补进行中:当含有G41、G42指令的程序段被执行后,刀具中心与编程轨迹始终相距一个刀具半径。

(3)刀补的取消:当刀具离开工件时,刀位点应从始终与编程轨迹偏离一个刀具半径r的刀尖圆弧的圆心过渡回假想刀尖,如图4(b)所示。

2.3.5 刀尖位置的确定

在使用刀具半径补偿功能的过程中,正确地选择假想刀尖方位也是非常重要的,选择时要依据切削时刀具所处的位置,这样数控系统便可根据假想刀尖方位确定补偿量的大小。可供选择的假想刀尖方位有9种,如图5所示,其中箭头表示刀尖方向,“o”代表刀位点,“+”代表刀尖圆弧圆心。

2.4 刀尖圆弧半径补偿措施

为了避免出现过切或欠切现象,确保零件的加工精度,刀尖圆弧半径补偿的具体措施主要有:

①刀具半径补偿指令G41、G42和G40只有在G00、G01状态下才可以运用,否则会出现语法错误;②在起刀程序段中,不要切入工件轮廓,以免对工件产生误切;③必须把刀尖圆弧半径值在刀具补偿界面内(刀具偏置所在内存区)的刀尖半径处输入,系统会自动计算出刀具移动的补偿量;④刀尖圆弧半径的数值一定要小于G41或G42的过渡直线段长度,并且在X轴的切削移动量应大于2倍的刀尖圆弧半径;⑤假想刀尖方位号一定要在刀具补偿界面内的假想刀尖位置处正确填入,以作为刀尖圆弧半径补偿的依据,否则刀具轨迹会出现错误;⑥利用刀尖圆弧中心编程时,假想刀尖方位号设为0或9;⑦在若干个刀具半径补偿程序段内,如果其中有2个以上不运动的程序段时,刀具可能会对工件下一个轮廓产生过切。

3刀具半径补偿编程实例

编写如图6所示工件的精加工程序,采用了刀具半径补偿指令。其程序如下:

undefined

4结束语

通过对数控车削加工中刀具补偿技术的研究可知,要在数控车床上加工出复杂和高精度的零件,提高零件的加工质量和加工效率,必须要进行刀尖圆弧半径补偿。实际加工中,由于数控系统种类繁多,采取的方法也各不相同,有些是在编程时就要考虑半径补偿,有些则是在机床操作中进行补偿。

参考文献

[1]方沂.数控机床编程与操作[M].北京:国防工业出版社,1999.

[2]杨有军.数字控制技术与数控机床[M].北京:机械工业出版社,2002.

[3]于春生.数控机床编程及应用[M].北京:高等教育出版社,2001.

加工中心刀具补偿问题 篇6

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.

加工中心刀具补偿问题 篇7

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.

刀具补偿在数控加工中的应用 篇8

刀具半径补偿的概念。因为有了刀具半径补偿, 我们在编程时可以不要考虑太多刀具的直径大小。以铣刀铣削外轮廓为例, 在没有使用半径补偿时, 编程人员必须依次算出刀具中心各点的坐标, 然后才能进行编程。当刀具直径发生变化时, 各点的坐标必然也会发生变化, 程序中的坐标点需重新进行计算, 这样使得每一次刀具变化都要重新计算重新编程, 大大增加了编程工作量。同样的情况如果使用了刀具半径补偿, 编程人员不必计算刀具的实际中心轨迹, 只需根据工件的轮廓计算出图纸上各点的坐标值然后编出程序, 再把刀具半径作为补偿量放在半径补偿寄存器里。数控装置能自动计算出刀具中心轨迹, 不管刀具半径如何变化, 我们只需更改刀具半径补偿值, 就可以控制工件外形尺寸的大小, 对上述程序基本不用作修改。

刀具半径补偿的指令。刀具半径补偿是通过指令G41、G42来执行的, 基本格式为G41/G42G00/G01X_Y_H_;其中H为补偿量代码。补偿有两个方向:当沿着刀具切削方向看, 刀具在工件轮廓的左侧是刀具半径左补偿用G41, 反之则是刀具半径右补偿用G42。取消补偿用G40;刀具半径补偿的应用。在应用G41、G42进行半径补偿时, 应特别注意使补偿有效的刀具移动方向与坐标。刀具半径补偿的起刀位置很重要, 如果使用不当刀具所加工的路径容易出错, 将会影响加工的零件形状。正确的走刀应该是在刀具没有切削工件之前让半径补偿有效, 然后再进行正常的切削。同样的道理在取消刀具半径补偿时, 也应该是在切削完毕离开工件之后。

二、刀具长度补偿

刀具长度补偿的概念。数控铣床上刀具长度补偿只是和Z坐标有关, 对于X、Y平面内的编程零点, 由于刀具是由主轴锥孔定位决定, 因此X、Y平面内的编程零点位置是固定不变的。对于Z坐标的编程零点就不一样了。在铣床上应用的每一把刀具长度都是不同的, 例如, 我们要钻一个深度为40mm的孔, 然后将其进行攻丝, 攻丝深度设为30mm, 加工刀具假设为一把长为250mm的钻头和一把长为350mm的丝锥。首先用钻头钻削出40mm深的孔, 机床以其为基准设定了相应的工件零点, 当采用丝锥攻丝时, 如果按照设定的工件零点开始加工, 则由于两把刀具长度不同, 从而使得攻丝过长, 损坏了刀具和工件。此时如果采用刀具长度补偿, 那么当工件零点设定之后, 即使丝锥和钻头长度不同, 在调用丝锥工作时, 零点Z坐标已经自动向Z+ (或Z-) 补偿了丝锥与钻头的长度差, 保证了加工零点的正确, 这样就不会损坏刀具和工件了。

刀具长度补偿的指令。刀具长度补偿一般通过含有G43 (G44) 和H指令来实现的, 格式为指令格式为G43G01 Z_H_;或G44 G01 Z_H_。其中G43表示刀具长度正补偿, 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, 也就是说实际执行的Z坐标值为Z'=Z_+ (H_) ;而G44则正好相反, 实际执行的Z坐标值为Z'=Z_- (H_) 。其中H可设正值或负值, 我们可以将这两个指令通过H的正负值设定进行统一, 即只用G43和G44其中之一。加工结束后要取消刀具长度补偿, 用指令G49实现;刀具长度补偿的应用: (1) 用刀具的实际长度作为刀具长度的补偿 (推荐使用这种方式) 。使用刀具的实际长度作为补偿就是使用对刀仪测量刀具的长度, 然后把测量出来的数值输入到刀具长度补偿寄存器中, 作为刀具长度补偿。以避免加工不同的工件时不断地修改刀具长度偏置值, 减少由此产生的操作失误。 (2) 以其中一把较长的刀作为标准刀具, , 这个标准刀具的长度补偿值为0, 其余刀具实际长度与标准刀具长度的差值作为这些刀具的长度补偿数值, 输入到其所采用的H代码地址内。 (3) 利用每把刀具到工件坐标系原点的距离作为各把刀的刀长补偿, 该值一般为负;此时用于设定工件坐标系偏置的G54的Z值为0。以上是在数控加工中常用的两种补偿方式, 它给我们的编程和加工带来很大的方便。

摘要：在上世纪早期的数控加工中, 编程人员根据刀具的理论路线和实际路线的相对关系来进行编程, 容易产生错误。刀具补偿的概念出现以后, 在数控加工中发挥了巨大的作用, 有效提高了编程的工作效率。数控加工中常用的两种补偿是刀具半径补偿和刀具长度补偿, 这两种补偿为我们解决了加工中因刀具形状而产生的问题。

关键词：数控加工,半径补偿,长度补偿

参考文献

[1]王志平.机床数控技术应用[M].高等教育出版社, 2003.

[2]叶伯生, 戴永清.数控加工编程与操作[M].华中科技大学出版社, 2005.