簡單零件的加工刀具補償功能

1、項目3簡單零件地加工3 (刀具補償功能)12 / 10一、零件圖樣03OO20 R200革圖2.3.1 零件圖如圖2.3.1,該零件由？30、？50夕卜圓、R20球頭、R8圓弧凹槽、錐面組成.整個零件已 經(jīng)粗加工完畢，本項目僅對其進行精加工操作零件加工分兩次裝夾(調(diào)頭)完成，編程原點均設(shè)置在工件右端面地中心.該工件采用三爪卡盤裝夾定位 例中圓弧和圓錐面地各項加工精度 指令進行編程與加工精加工車刀二、工藝分析，因粗加工已完成,精加工工藝如表3.1.1所示.為保證本，在精加工時，需采用圓弧車刀并運用刀尖圓弧半徑補償 T01為刀尖圓弧半徑為R0.5地93°硬質(zhì)合金外圓車刀，T02為R3地圓

2、弧車刀表2.3.1加工工藝表-T 心口、 工步號工步內(nèi)容刀具切削用量切削深度(mm)主軸轉(zhuǎn)速(r/mi n)進給速度(mm/mi n)1車端面T01600302精加工錐面T010.61000403鉆頂尖孔，頂尖4加工R8內(nèi)凹圓弧槽T025調(diào)頭裝夾，車端面，保證尺寸T013精加工球頭、？30外圓T0160030三、程序編制（一）刀具補償功能1、刀具補償功能數(shù)控程序是針對刀具上地某一點（即刀位點），按工件輪廓尺寸編制地車刀地刀位點一般為理想狀態(tài)下地假想刀尖點或刀尖圓弧圓心點但實際加工中地車刀，由于工藝或其他要求，刀尖往往不是一理想點，而是一段圓弧，切削加工時，刀具切削點在刀尖圓弧上變動 在 切削內(nèi)

3、孔、外圓及端面時，刀尖不影響加工尺寸和形狀；但在切削錐面和圓弧時，會造成過沒有補償?shù)牡毒咻S謹工件沒有補償?shù)牡毒哕壽E有補償?shù)牡毒哕壽E欠切欠切沒有刀具半徑補償加工的形狀X向?qū)Φ饵c 假想刀尖位置切或欠切現(xiàn)象，如圖232所示，此時，可以用刀具補償功能來消除誤差，數(shù)控機床根據(jù)刀具實 際尺寸，自動改變機床坐標軸或刀具刀位點位置，使實際加工輪廓和編程軌跡一致圖2.3.2刀尖圓角造成地過切和欠切刀具補償功能是數(shù)控車床地主要功能之一它分為兩類：刀具地偏置（即刀具長度補償）和刀尖圓弧半徑補償2、刀位點地概念所謂刀位點是指編制程序和加工時，用于表示刀具特征地點，也是對刀和加工地基準點 數(shù)控車刀地刀位點如圖 233所

4、示，尖形車刀地刀位點通常是指刀具地刀尖；圓弧形車刀地 刀位點是指圓弧刃地圓心；成形刀具地刀位點也通常是指刀尖3、刀具地偏置（1）刀具偏置地含義刀具偏置是用來補償假定刀具長度與基準刀具長度之差地功能當車刀刀尖位置與編程位置（工件輪廓）存在差值時，可以通過刀具補償值地設(shè)定，使刀具在X、Z軸方向上加以補償，它是操作者控制工件尺寸地重要手段之一刀具地偏置可以根據(jù)實際需要分別或同時對刀具軸向和徑向地偏移量實行修正在程序中必須事先編入刀具及其刀具號（例如在粗加工結(jié)束后精加工開始前，在程序中專門輸入“T0101 ”），每個刀補號地X向補償值或Z向補償值根據(jù)實際需要由操作者輸入 ，當程序在 執(zhí)行如“ T010

5、1 ”后,系統(tǒng)就調(diào)用了補償值，使刀尖從偏離位置恢復到編程軌跡上 ，從而實現(xiàn)刀 具偏移量地修正.刀具偏置分為刀具幾何補償和刀具磨損補償兩種.由于刀具地幾何形狀不同和刀具安裝位置不同而產(chǎn)生地刀具補償稱為刀具幾何補償，由刀具刀尖地磨損產(chǎn)生地刀具補償則稱為刀具磨損補償（即“磨耗”）.以下敘述地刀具補償主要指刀具幾何補償 .例題1 如圖2.3.4所示，以 1號刀作為基準刀具，工件原點采用G54設(shè)定，則其他刀具 與基準刀具地長度差值 （比基準刀具短用負值表示） 及換刀后刀具從刀位點到 A點地移動 距離見下表.刀具補償值表（單位：mm）刀具項目T01 （基準刀具）T02T04X （直徑）ZX （直徑）ZX

6、（直徑）Z長度差值001051010刀具移動距離203030251020當換為2號刀后，由于2號刀在X直徑方向比基準刀具短 10mm，而在Z方向比基準刀 具長5mm，因此，與基準刀具相比，2號刀具地刀位點從換刀點移動到 A點時，在X方向要多 移動10mm，而在Z方向要少移動5mm.4號刀具移動地距離計算方法與 2號刀具相同.T01T04圖234 刀具偏移FANUC系統(tǒng)地刀具幾何偏置參數(shù)設(shè)置如圖2.3.5所示，圖中地代碼“ T”指刀具切削沿類型,不是指刀具號，也不是指刀補號如要進行刀具磨損偏置設(shè)置則按下“摩耗”鍵進入相 應地設(shè)置畫面.工具補正/形狀0001 NDOOOo o O o o O o

7、Hu Oo.0.0.00o0.5.0.10.0.0.0.0.z DOO 000 000 000 000 ODO 000 000R0.0000,0001. 500D.0000.0000.000 山000T00030000現(xiàn)在位置純對坐標）X50. 000Z30.000【摩耗形狀】【工件移動j圖 2.3.5刀具補償參數(shù)設(shè)定畫面（2）利用刀具幾何補償進行對刀操作 對刀操作地定義調(diào)整每把刀地刀位點，使其盡量重合于某一理想基準點，這一過程稱為對刀.采用G54設(shè)定工件坐標系后進行對刀時 ，必須精確測量各刀具安裝后相對于基準刀具地刀具長度差值，給對刀帶來了諸多不便 ，而且基準刀具地對刀誤差還會直接影響其他刀

8、 具地加工精度當采用G50或G92設(shè)定工件坐標系后進行對刀時,原設(shè)定地坐標系如遇關(guān)機即丟失，并且程序起點還不能為任意位置所以，在數(shù)控車床地對刀操作中，目前普遍采用刀具幾何偏置地方法進行 對刀操作地過程直接利用刀具幾何偏置進行對刀操作地過程如圖2.3.6所示，首先手動操作加工端面，記錄下這時刀位點地 Z向機械坐標值（圖中z值，機械坐標值為相 對于機床原點地坐標值）再用手動操作方式加工外圓，記錄下這時刀位點地 X向機械坐標 值（圖中xi值），停機測量工件直徑 D，用公式x=xD計算出主軸中心地機械坐標值再將 x、z值輸入相應地刀具幾何偏置存儲器中，完成該刀具地對刀操作其余刀具地對刀操作與上述方法相

9、似，不過一般不采用試切法進行 ，而是用刀具地刀位點靠到工件表面即記錄下相應地 z及x1尺寸，通過測量計算后將相應地 x、z值輸入相應 地刀具幾何偏置存儲器中工件坐標系原點Mt機床原點$工件坐標系原點機床原點圖236數(shù)控車床地對刀過程4、刀尖圓弧半徑補償（1）刀尖圓弧半徑補償?shù)囟x在實際加工中，由于刀具產(chǎn)生磨損及精加工時常將車刀刀尖磨成半徑不大地圓弧，這時地刀位點為刀尖圓弧地圓心 為確保工件輪廓形狀，加工時刀具刀尖圓弧地圓心軌跡不能與 被加工工件輪廓重合，而應與工件輪廓偏移一個半徑值R，這種偏移稱為刀具半徑補償所以，在數(shù)控系統(tǒng)編程時，不需要計算刀具中心運動軌跡，而只按零件輪廓編程，通過在 程序中

10、使用刀具半徑編程指令 ，在“刀具刀補設(shè)置”窗口中設(shè)置好刀具半徑 ，數(shù)控系統(tǒng)在自 動運行時就能自動計算出刀具中心軌跡 ，即刀具自動偏離工件輪廓一個刀具半徑值 ，從而加 工出所要求地工件輪廓（2）假想刀尖與刀尖圓弧半徑在理想狀態(tài)下，我們總是將尖形車刀地刀位點假想成一個點，該點即為假想刀尖（如圖237中地A點），在對刀時也是以假想刀尖進行對刀但實際加工中地車刀，由于工藝或其他要求,刀尖往往不是一個理想地點 ，而是一段圓?。ㄈ鐖D 237中地BC圓?。┧^刀尖圓弧半徑是指車刀刀尖圓弧所構(gòu)成地假想圓半徑（圖237中地r）在實際加工中，所有車刀均有大小不等或近似地刀尖圓弧，假想刀尖是不存在地圖237假想刀尖

11、示意圖（3）未使用刀尖圓弧半徑補償時地加工誤差分析用圓弧刀尖地外圓車刀切削加工時，圓弧刃車刀（圖2.3.8）地對刀點分別為B點和C點，所形成地假想刀位點為A點,但在實際加工過程中，刀具切削點在刀尖圓弧上變動，從而在加工過程中可能產(chǎn)生過切或欠切現(xiàn)象因此，采用圓弧刃車刀在不使用刀尖圓弧半徑補償功能地情況下，加工工件會出現(xiàn)以下幾種誤差情況 加工臺階面或端面時，對加工表面地尺寸和形狀影響不大，但在端面地中心位置和臺階地清角位置會產(chǎn)生殘留誤差，如圖2.3.8a所示圖2.3.8未使用刀尖圓弧補償功能時地誤差分析 加工圓錐面時，對圓錐地錐度不會產(chǎn)生影響，但對錐面地大小端尺寸會產(chǎn)生較大地 影響，通常情況下，會

12、使外錐面地尺寸變大（如圖 2.3.8b所示），而使內(nèi)錐面地尺寸變小. 加工圓弧時，會對圓弧地圓度和圓弧半徑產(chǎn)生影響.加工外凸圓弧時，會使加工后地圓弧半徑變小（如圖 2.3.8c所示），加工內(nèi)凹圓弧時，會使加工后地圓弧半徑變大（如圖 2.3.8d 所示）.（4）使用刀具圓弧半徑補償功能時地拐角過渡根據(jù)刀具半徑補償在工件拐角處過渡方式地不同，刀具半徑補償通常分成 B型刀補和C型刀補兩種補償方式.如圖2.3.9a 所示，B型刀補在工件輪廓地拐角處采用圓弧過渡（圖中 圓弧DE .采用此種刀補方式會使工件上尖角變鈍，刀具磨損加劇，甚至在工件地內(nèi)拐角處還會引起過切現(xiàn)象.如圖2.3.9b所示，C型刀補采用了

13、較為復雜地刀偏計算，計算出拐角處地交點（圖中地 B點），使刀具在工件輪廓拐角處地過渡采用了直線過渡地方式（如圖中地 直線AB與BC），從而徹底解決了 B型刀補存在地不足.圖（5）刀尖圓弧半徑補償指令指令格式：G41G01GOOX(U)_ Z(W)_G42G01GOOX(U)_ Z(W)_G40G01GOOIIEyx.r D"L刀具E(a)239X(U)_ Z(W)_ I_ K_刀具中芯軌跡刀具工件輪廓C（b）刀具半徑補償?shù)毓战沁^渡刀具半徑補償圖 2.3.1Oa）后置到架工件前置刀架指令說明G41-刀具半徑左補償指令時地刀具半徑補償如圖2.3.1O所示.G42-刀具半徑右補償指令，即沿

14、刀具運動方向看（假設(shè)工件不動），即沿刀具運動方向看（假設(shè)工件不動），刀具位于工件左側(cè)，刀具位于工件右側(cè)時地刀具半徑補償如圖2.3.10所示.G40-刀具半徑補償取消指令，即使用該指令后，使G41、G42指令無效若要在X（U）和 Z（W）規(guī)定地方向退出刀具，在下圖2.3.11中第一個加工程序段終點取消刀尖半徑補償時，指定如下：G40 X（U）_ Z（W）_ I_ K_ ;這里I和K為下一程序段工件地方向，而且必須在增量 方式下指定和K后跟地數(shù)值應總按半徑值指定圖2.3.11 在包含G40指令地程序段中刀具運動方向不同于工件方向時地刀具運動1）G41/G42不帶參數(shù)，其補償號（代表所用刀具對應地刀

15、尖半徑補償值）由 T代碼指 定.其刀尖圓弧補償號與刀具偏置補償號對應2） 刀尖半徑補償?shù)亟⒑腿∠荒苡肎00或G01指令，不能用G02或G03.3） 注意上手刀和下手刀G41/G42地區(qū)別，見圖2.3.10.（6）圓弧車刀刀具切削沿位置地確定數(shù)控車床采用刀尖圓弧補償功能進行加工時，如果刀具地刀尖形狀和切削時所處地位置（即刀具切削沿位置）不同，那么刀具地補償量與補償方向也不同.根據(jù)各種刀尖形狀及刀尖位置地不同，數(shù)控車刀地刀具切削沿位置共有9種，如圖2.3.12所示，圖中P為假想刀尖點，S為刀具切削沿圓心位置，r為刀尖圓弧半徑.（匚）刀尖點位置圖2.3.12 數(shù)控車床地刀具切削沿位置除9號刀具切

16、削沿外，數(shù)控車床地對刀均是以假想刀位點來進行地，也就是說,在刀具偏置存儲器中或 G54坐標系設(shè)定地值是通過假想刀尖點（圖 2.1.12c中地P點）進行對刀后 所得地機床坐標系中地絕對坐標值（7）刀尖圓弧半徑補償過程刀尖圓弧半徑補償?shù)剡^程分為三步：即刀補地建立（如圖2.3.13第（1）步）、刀補地進行（如圖2.3.13第（2）步）和刀補地取消（如圖 2.3.13第（3）步）.例題2:編制如圖2.3.12所示錐度部分外圓加工程序30 L 150圖2.3.12 例題2解：G42 G00 X60;G01 X120 W-159 F1OO;G40 G90 X300 W150 I40 K-30;刀補地建立刀

17、補地進行刀補地取消，1和K為下一程序段工件地方向，增量方式，半徑值指定（二）參考程序程序內(nèi)容注釋00003;右端精加工程序G98 G40 G21;每分鐘進給，取消刀補，毫米輸入T0101;換1號刀，刀尖圓弧半徑為 R0.5地93。硬質(zhì)合金 外圓車刀，設(shè)刀長補償G00 X100 Z100;快速定位M03 S1000;主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)/分G00 X0 Z2;快速定位至程序起點G42 G01 Z0 F50;采用刀尖圓弧半徑補償加工錐面X20;X30 Z-20;X52;G40 GOO X150 Z20;退刀，取消刀尖圓弧半徑補償，中心鉆鉆頂尖孔MOO M05;程序暫停，主軸停轉(zhuǎn)，手動頂上頂尖T0202;換2號刀,R3地圓弧車刀，設(shè)刀補償M03 S1000;主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速1OOO轉(zhuǎn)/分GOO X52 Z-38;快速定位至內(nèi)凹圓弧加工起刀點G42 GO1 X5O Z-3O;刀尖圓弧半徑補償加工內(nèi)凹圓弧GO2 Z-46 R8;G4O GO1 X52 Z-38;退刀，取消刀尖圓弧半徑補償GOO X1OO Z1OO;退刀M