數(shù)控加工中的刀具補償方法介紹

數(shù)控加工中的刀具補償方法介紹

數(shù)控加工中的刀具補償

　　一、刀具補償?shù)奶岢?/span>

　　用立銑刀在數(shù)控機床上加工工件(如圖1所示)，可以清楚看出刀具中心運動軌計與工件輪廓不重合，這是因為工件輪廓是立銑刀運動包絡形成的。立銑刀的中心稱為刀具的刀位點(4、5坐標數(shù)控機床稱為刀位矢量)，刀位點的運動軌計即代表刀具的運動軌跡。在數(shù)控加工中，是按工件輪廓尺寸編制程序，還是按刀位點的運動軌跡尺寸編制程序，這要根據(jù)具體情況來處理。

　　圖1 數(shù)控機床立銑刀加工

　　在全功能數(shù)控機床中，數(shù)控系統(tǒng)有刀具補償功能，可按工件輪廓尺寸進行編制程序，建立、執(zhí)行刀補后，數(shù)控系統(tǒng)自動計算，刀位點自動調(diào)整到刀具運動軌跡上。直接利用工件尺寸編制加工程序，刀具磨損，更換加工程序不變，因此使用簡單、方便。

　　經(jīng)濟型數(shù)控機床結構簡單，售價低，在生產(chǎn)企業(yè)中有一定的擁有量。在經(jīng)濟型數(shù)控機床系統(tǒng)中，如果沒有刀具補償功能，只能按刀位點的運動軌跡尺寸編制加工程序，這就要求先根據(jù)工件輪廓尺寸和刀具直徑計算出刀位點的軌跡尺寸。因此計算量大、復雜，且刀具磨損、更換需重新計算刀位點的軌跡尺寸，重新編制加工程序。

　　二、全功能數(shù)控機床系統(tǒng)中刀具補償

　　1.數(shù)控車床刀具補償

　　數(shù)控車床刀具補償功能包括刀具位置補償和刀具圓弧半徑補償兩方面。在加工程序中用T功能指定，TXXXX中前兩個XX為刀具號，后兩個XX為刀具補償號，如T0202。如果刀具補償號為00，則表示取消刀補。

　　(1)刀具位置補償　刀具磨損或重新安裝刀具引起的刀具位置變化，建立、執(zhí)行刀具位置補償后，其加工程序不需要重新編制。辦法是測出每把刀具的位置并輸入到指定的存儲器內(nèi)，程序執(zhí)行刀具補償指令后，刀具的實際位置就代替了原來位置。

　　如圖2所示的加工情況，如果沒有刀具補償，刀具從0點移動到1點，對應程序段是N60 G00 C45 X93 T0200，如果刀具補償是X=+3，Z=+4，并存入對應補償存儲器中，執(zhí)行刀補后，刀具將從0點移動到2點，而不是1點，對應程序段是N60 G00 X45 Z93 T0202。

　　圖2 某加工狀態(tài)

　　(2)刀具圓弧半徑補償　編制數(shù)控車床加工程序時，車刀刀尖被看作是一個點(假想刀尖P點)，但實際上為了提高刀具的使用壽命和降低工件表面粗糙度，車刀刀尖被磨成半徑不大的圓弧(刀尖AB圓弧)，如圖3所示，這必將產(chǎn)生加工工件的形狀誤差。另一方面，刀尖圓弧所處位置，車刀的形狀對工件加工也將產(chǎn)生影響，而這些可采用刀具圓弧半徑補償來解決。車刀的形狀和位置參數(shù)稱為刀尖方位，如圖4所示，用參數(shù)0～9表示，P點為理論刀尖點。

　　圖3 刀尖圓弧

　　圖4 刀尖方位

　　(3)刀補參數(shù)　每一個刀具補償號對應刀具位置補償(X和Z值)和刀具圓弧半徑補償(R和T值)共4個參數(shù)，在加工之前輸入到對應的存儲器，CRT上顯示如圖5所示。在自動執(zhí)行過程中，數(shù)控系統(tǒng)按該存儲器中的X、Z、R、T的數(shù)值，自動修正刀具的位置誤差和自動進行刀尖圓弧半徑補償。

　　圖5 CRT顯示的內(nèi)容

　　2.加工中心、數(shù)控銑床刀具補償

　　加工中心、數(shù)控銑床的數(shù)控系統(tǒng)，刀具補償功能包括刀具半徑補償、夾角補償和長度補償?shù)鹊毒哐a償功能。

　　(1)刀具半徑補償(G41、G42、G40)　刀具的半徑值預先存入存儲器HXX中，XX為存儲器號。執(zhí)行刀具半徑補償后，數(shù)控系統(tǒng)自動計算，并使刀具按照計算結果自動補償。刀具半徑左補償(G41)指刀具偏向編程加工軌跡運動方向的左方(如圖1所示)，刀具半徑右補償(G42)指刀具偏向編程加工軌跡運動方向的右方。取消刀具半徑補償用G40，取消刀具半徑補償也可用H00。

　　使用中需注意：建立、取消刀補時，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?shù)毒甙霃窖a償取負值時，G41和G42的功能互換。

　　刀具半徑補償有B功能和C功能兩種補償形式。由于B功能刀具半徑補償只根據(jù)本段程序進行刀補計算，不能解決程序段之間的過渡問題，要求將工件輪廓處理成圓角過渡，因此工件尖角處工藝性不好，C功能刀具半徑補償能自動處理兩程序段刀具中心軌跡的轉(zhuǎn)接，可完全按照工件輪廓來編程，因此現(xiàn)代CNC數(shù)控機床幾乎都采用C功能刀具半徑補償。這時要求建立刀具半徑補償程序段的后續(xù)兩個程序段必須有指定補償平面的位移指令(G00、G01，G02、G03等)，否則無法建立正確的刀具補償。

　　(2)夾角補償 (G39)　 兩平面相交為夾角，可能產(chǎn)生超程過切，導致加工誤差，可采用夾角補償(G39)來解決。使用夾角補償(G39)指令時需注意，本指令為非模態(tài)的，只在指令的程序段內(nèi)有效，只能在G41和G42指令后才能使用。

　　(3)刀具長度偏置(G43、G44、G49)　利用刀具長度偏置(G43、G44)指令可以不改變程序而隨時補償?shù)毒唛L度的變化，補償量存入由H碼指令的存儲器中。G43表示存儲器中補償量與程序指令的終點坐標值相加，G44表示相減，取消刀具長度偏置可用G49指令或H00指令。程序段N80 G43 Z56 H05與中，假如05存儲器中值為16，則表示終點坐標值為72mm。

　　存儲器中補償量的數(shù)值，可用MDI或DPL預先存入存儲器，也可用程序段指令G10 P05 R16.0表示在05號存儲器中的補償量為16mm。

　　三、經(jīng)濟型數(shù)控機床中刀具軌跡的計算

　　經(jīng)濟型數(shù)控機床系統(tǒng)，如果沒有刀具補償指令，則只能計算出刀位點的運動軌跡尺寸，然后按此編程，或者進行局部補償加工。

　　1.刀具中心(刀位點)軌跡的計算

　　在需要計算刀具中心軌跡的數(shù)控系統(tǒng)中，要算出與零件輪廓的基點和節(jié)點對應的刀具中心上基點和節(jié)點的坐標。圖1所示為用φ8立銑刀加工工件曲線時的刀具中心運動軌跡。可以看出，刀具運動軌跡是零件輪廓的等距線，由零件輪廓和刀具半徑可求出。

　　直線的等距線方程：

　　所求等距線在原直線上邊時，取“+”號，反之取“-”號。

　　圓的等距線方程：

　　所求等距線為外等距線時，取“+”號，反之取“-”號。

　　求解等距線上的基點坐標，只需將相關等距線方程聯(lián)立求解。例求3′點的坐標，2點坐標(40，85)，3點坐標(70，105)。

　　A=y2-y3=-20

　　B=x3-x2=30

　　C=x3y2-ybx2=1750

　　求出圓心坐標為 (85，105)。

　　兩等距線方程聯(lián)立：

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