數(shù)控銑削加工中刀具半徑補(bǔ)償問(wèn)題探討

摘 要:使用立銑刀在數(shù)控銑床或數(shù)控加工中心上加工工件時(shí)，可以清楚看出刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡與工件已加工輪廓不重合，在加工中就會(huì)產(chǎn)生很大的加工誤差。因此，實(shí)際加工時(shí)必須合理建立和靈活運(yùn)用刀具補(bǔ)償指令。本文就數(shù)控銑床加工中如何應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償作一些探討。

關(guān)鍵詞:刀具半徑補(bǔ)償 刀具補(bǔ)償指令 加工誤差

中圖分類(lèi)號(hào):D99 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2011)03(c)-0103-01

1 數(shù)控銑床刀具補(bǔ)償原理

刀具半徑補(bǔ)償即根據(jù)按零件輪廓編制的程序和預(yù)先設(shè)定的偏置參數(shù)，實(shí)時(shí)自動(dòng)生成刀具中心軌跡的功能成為刀具半徑補(bǔ)償功能。用銑刀銑削工件的輪廓時(shí)，刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡并不是加工工件的實(shí)際輪廓。加工內(nèi)輪廓時(shí)，刀具中心要向工件的內(nèi)側(cè)偏移一個(gè)距離;而加工外輪廓時(shí)，同樣刀具中心也要向工件的外側(cè)偏移一個(gè)距離。由于數(shù)控系統(tǒng)控制的是刀心軌跡，因此編程時(shí)要根據(jù)零件輪廓尺寸計(jì)算出刀心軌跡。注意到零件輪廓可能需要粗銑、半精銑和精銑三個(gè)工步，由于每個(gè)工步加工余量不同，因此它們都有相應(yīng)的刀心軌跡。另外刀具磨損后，也需要重新計(jì)算刀心軌跡，這樣勢(shì)必增加編程的復(fù)雜性。為了解決這個(gè)問(wèn)題，數(shù)控系統(tǒng)中專門(mén)設(shè)計(jì)了若干存儲(chǔ)單元，存放各個(gè)工步的加工余量及刀具磨損量。數(shù)控編程時(shí)，只需依照刀具半徑值編寫(xiě)公稱刀心軌跡。加工余量和刀具磨損引起的刀心軌跡變化，由系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算，進(jìn)而生成數(shù)控程序。進(jìn)一步地，如果將刀具半徑值也寄存在存儲(chǔ)單元中，就可使編程工作簡(jiǎn)化成只按零件尺寸編程。這樣既簡(jiǎn)化了編程計(jì)算，又增加了程序的可讀性。 根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)，沿刀具運(yùn)動(dòng)方向看，當(dāng)?shù)毒咧行脑诠ぜ喞覀?cè)時(shí)，稱為右刀補(bǔ)，用G42表示，反之稱為左刀補(bǔ)，用G41表示。

加工中心、數(shù)控銑床的數(shù)控系統(tǒng)，刀具補(bǔ)償功能包括刀具半徑補(bǔ)償、長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)鹊毒哐a(bǔ)償功能。

(1)刀具半徑補(bǔ)償(C4l、C42、G40)刀具的半徑值預(yù)先存人存儲(chǔ)器Dxx中，xx為存儲(chǔ)器號(hào)。執(zhí)行刀具半徑補(bǔ)償后，數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算，并使刀具按照計(jì)算結(jié)果自動(dòng)補(bǔ)償。使用中需注意:建立、取消刀補(bǔ)時(shí)，即使用G41、G42、G40指令的程序段必須使用G00或G01指令，不得使用G02或G03，當(dāng)?shù)毒甙霃窖a(bǔ)償取負(fù)值時(shí)，C4l和C42的功能互換。

(2)刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償(G43、G44、C49)。利用刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償(043、G44)指令可以不改變程序而隨時(shí)補(bǔ)償?shù)毒唛L(zhǎng)度的變化，補(bǔ)償量存入由H碼指令的存儲(chǔ)器中。G43表示存儲(chǔ)器中補(bǔ)償量與程序指令的終點(diǎn)坐標(biāo)值相加，G44表示相減，取消刀具長(zhǎng)度偏置可用G49指令或H00指令。存儲(chǔ)器中補(bǔ)償量的數(shù)值，可用MDI或DPLN先存人存儲(chǔ)器，也可用程序段指令G10P05R18，0表示在05號(hào)存儲(chǔ)器中的補(bǔ)償量為18ram。

意義:數(shù)控銑床中，刀具半徑偏置量預(yù)先寄存在指定的寄存器中，運(yùn)用刀具半徑補(bǔ)償指令，通過(guò)調(diào)整刀具半徑補(bǔ)償值來(lái)補(bǔ)償?shù)毒叩哪p量等，以消除由于刀具磨損等引起的加工誤差。同時(shí)即使更換刀具或進(jìn)行了刀具重磨。只要加工輪廓不變、加工坐標(biāo)系不變，就完全可以使用原來(lái)的程序。同時(shí)作為應(yīng)用還可以通過(guò)調(diào)整刀具半徑補(bǔ)償量，來(lái)使用同一程序進(jìn)行同一輪廓同一條件下的粗、精加工。

2 刀具半徑補(bǔ)償?shù)膱?zhí)行過(guò)程

2.1 刀補(bǔ)建立

刀具接近工件，根據(jù)G41或G42所指定的刀補(bǔ)方向，控制刀具中心從與編程軌跡重合過(guò)渡到與編程軌跡偏離一個(gè)刀具半徑。當(dāng)N4程序段中寫(xiě)上G41和D01指令后，運(yùn)算裝置立即同時(shí)先讀入N6、N8兩段，在N4段的終點(diǎn)(N6段始點(diǎn))，作出一個(gè)矢量，該矢量的方向與下一段的前進(jìn)方向垂直向左，大小等于刀補(bǔ)值(即D01的值)。刀具中心在執(zhí)行這一段(N4段)時(shí)，就移向該矢量的終點(diǎn)。在該段中，動(dòng)作指令只能采用G00或G01，不能用G02或G03。

2.2 刀補(bǔ)執(zhí)行

控制刀具中心的軌跡始終垂直偏移編程軌跡一個(gè)刀具半徑值的距離。從N6開(kāi)始進(jìn)入刀補(bǔ)狀態(tài)，在此狀態(tài)下，G01、G02、G03、G00都可用。

2.3 刀補(bǔ)撤消

在刀具撤離工作表面返回到起刀點(diǎn)的過(guò)程中，根據(jù)刀補(bǔ)取消前G41或G42的情況，刀具中心軌跡與編程軌跡相距一個(gè)刀具半徑值過(guò)渡到與編程軌跡重合。當(dāng)N14程序段中用到G40指令時(shí)，則在N12段的終點(diǎn)(N14段的始點(diǎn))，作出一個(gè)矢量，它的方向是與N12段前進(jìn)方向的垂直朝左、大小為刀補(bǔ)值。刀具中心就停止在這矢量的終點(diǎn)，然后從這一位置開(kāi)始，一邊取消刀補(bǔ)一邊移向N14段的終點(diǎn)。此時(shí)也只能用G01或G00，而不能用G02或G03等。

前面闡述了靈活應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償功能、合理設(shè)置刀具半徑補(bǔ)償值在數(shù)控加工中的重要意義，然而在實(shí)際使用時(shí)必須注意以下幾個(gè)事項(xiàng)。

(1)C41、C42、G40必須在G00或G01模式下使用。(2)為保證工件、刀具安全，建立和取消刀補(bǔ)宜采用C01方式，若用G00，則應(yīng)先建刀補(bǔ)再下刀，先抬刀再取消刀補(bǔ)。并且補(bǔ)償方向與進(jìn)、退刀位置在同一側(cè)。(3)C41、C42不能重復(fù)使用，并且在使用時(shí)不允許有兩句連續(xù)的非移動(dòng)指令。(4)使用G41、G42時(shí)應(yīng)避免過(guò)切削現(xiàn)象(5)應(yīng)用G41、G42時(shí)應(yīng)指定G17、G18、G19平面，尤其是XZ平面和YZ平面，必須指定G18、G19，但XY平面G17可以省略，因?yàn)樗窍到y(tǒng)缺省的平面。(6)補(bǔ)償平面的切換必須在補(bǔ)償取消方式下進(jìn)行，否則會(huì)出現(xiàn)補(bǔ)償錯(cuò)誤。

3 結(jié)語(yǔ)

因?yàn)榈毒甙霃窖a(bǔ)償是一個(gè)比較難以理解和使用的一個(gè)指令，所以在編程中很多編程者不愿使用它。但是我們一旦理解和掌握了它，使用起來(lái)對(duì)我們的編程和加工將帶來(lái)很大的方便?？傊?，刀補(bǔ)在數(shù)控加工中有著相當(dāng)重要的作用，應(yīng)充分理解掌握刀補(bǔ)原理，并加以正確運(yùn)用，熟記這些注意事項(xiàng)，在編制程序中可以大大簡(jiǎn)化編程工作，使數(shù)控加工程序簡(jiǎn)捷易懂、準(zhǔn)確有效。

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