數(shù)控銑床與加工中心刀具補償講解

數(shù)控銑床與加工中心刀刀具補償可分為刀具長度補償和刀具半徑補償容方法已在前面章節(jié)中作了詳細(xì)說明本章擬用另外一種指令格對刀具長度補償功能進行介紹的于進一步強調(diào)不同的數(shù)控系統(tǒng)對同一編程功能可能采用不同的指令格式。5.4.1刀具半徑補償G41、G42、G40刀具半徑補償有兩種補償方式，分別稱B型刀補C型刀補B型補在工件輪廓的拐角處用圓弧過渡這樣在外拐角由于補償過程中刀具切削刃始終與工件尖角接觸工件上尖角變鈍，在內(nèi)拐角處會則引起過切C型刀補采用了比較復(fù)雜的刀偏矢量計算的數(shù)學(xué)模型，徹底消除B型刀補存在的不足。下面僅討型刀補。(1).指令格式指令格式：G17/G18/G19G00/G01G41/G42G41：刀具半徑左補償G42：刀具半徑右補償半徑補償僅能在規(guī)定的坐標(biāo)平面內(nèi)進行，使用平面選擇指G17、或可別選擇XY、或Z平面為補償平面。半補償必須規(guī)定補償號，由補償L存刀具半徑值，則在執(zhí)行上述指令時具自動左(或右(G42)個刀具半徑補償值于刀補的建立必須在包含運動的程序段中完成此以上格式中也入了OO(或GO1)在序結(jié)束前應(yīng)取消補償。具體的判斷方法見本書第二章。(2).刀過程刀具補償包括刀補建立補執(zhí)行和刀補取消這樣三個階段中補建立與刀補取消均應(yīng)在非切削狀態(tài)下進行。程序中含G41或42程序段是建立刀補的程序段，含G40的程序段是取消刀補的程序段執(zhí)行刀補期間刀具始終處于偏置狀態(tài)了在建立刀補和取消刀補時避免發(fā)生過切或撞刀及在刀補執(zhí)行期間掌握刀具在運動段的拐角處的運動情況，有必要對刀補過程作一簡要說明。(3).刀偏置矢量刀具偏置矢量是二維矢量，其大小等D代碼所規(guī)定的偏置量，矢量方向的計算是依照各軸刀具進給情況而于控制單元內(nèi)自動完成的該偏置矢量計算出刀具中心偏離編程軌跡的實際軌跡。偏置計算在由G17、G18G19定的平面內(nèi)進行，該平面稱之為偏置平面。例如在已經(jīng)選擇X平面時對序(或1計算偏置量計算偏置矢量。不在偏置平面內(nèi)的軸的坐標(biāo)值不受偏置的影響。3聯(lián)動控制中，投影到偏置平面上的刀具軌跡才得到偏置補償。(4).刀的建立與刀補的取消刀補的建立是進入切削加工前的一個輔助程序段的取消是加工完成時要寫入到程/

序中的輔助程序段處理得則有利于簡捷快速而又安全地使刀具進入切入位置和加工完了時退出刀具。刀補建立時的核心問題是刀具從何處下刀并進入到工件加工的起始位置，刀補取消時則主要應(yīng)考慮刀具沿何方向退離工件作說明書中討論了各種可能遇到的情況為化敘述下面僅根據(jù)慣的編程方法討論刀補建立與刀補取消的問題使這些方法一般也可以正確地完成刀補建立與刀補取消的過程殊情況下可能出現(xiàn)過切或報警。1)使用GOO或01的運動方式均可完成刀補建立或取消的過程，事實上使G往是出于安全的考慮。而如果不把刀補的建包括刀補的取)建立在加工時Z軸高度上，而采取先建立補償再下刀或先提刀再取消補償?shù)姆椒ǎ瑒t既使GOO的式下建(或取消刀補也是安全的。2)為了便于計算坐標(biāo)，可以按圖-18示兩種方式來建立刀補，圖為線進入方式，圖-18b為法線進入方式。樣取消刀補通常也采用這種切線或法線的方式。圖5-18

兩種刀補建立方式

圖5-19

內(nèi)圓輪廓的補償3)在不便于直接沿著工件的輪廓切向切入和切向切出時增加一個圓弧輔助程序段如5-19所示的內(nèi)圓輪廓形狀采用銑圓法加工編程時根據(jù)孔加工的余量大小及刀具尺寸等情況一適當(dāng)大小的弧半r由此求出圓心A的坐標(biāo)和圓弧上B、E點的坐標(biāo)。加工時先讓刀具定到大圓的圓心并下刀至孔深。若孔加工的編程軌跡O→A→→→→→→→，于--B建立刀補A--E取消刀補，則實際加工的刀心運動軌跡為→→′C′→D′→C′→′→→，這樣就能十分方便地實現(xiàn)切向切入與切向切出，使加工時不致于在內(nèi)孔C點處產(chǎn)生明顯的刀痕。實際處理時，BAC與EAC的值也可根據(jù)需要3°、45°或0°，以減少空刀時間，但計算略繁。對于外形輪廓的加工采直段實現(xiàn)切向切入與切向切出有困難時可采用這種增加輔助圓弧程序段的辦法。(5).執(zhí)行型補過程中的刀心動軌跡為了能對刀補執(zhí)行過程中程跡與刀心運動軌跡的關(guān)系有一個初步的了解5-20示出了幾種用G42編時典型的型補編程軌跡與刀心運動軌跡之間的關(guān)系，圖a為≥180°由直線段到直線段在拐角處的轉(zhuǎn)接情況具內(nèi)側(cè)運動S點轉(zhuǎn)到后一段加工拐角處不產(chǎn)生過切；圖b為90°≤α≤180°直線段到圓弧段的轉(zhuǎn)接情況；圖C為1°≤α≤90°由圓弧段到直線段在拐角的轉(zhuǎn)接情況。由圖不難看C型補在拐角處一律采用直線轉(zhuǎn)接的型式，通過伸長直線段或增加直線段的方法實現(xiàn)轉(zhuǎn)接，這就避免B型刀補采用圓弧轉(zhuǎn)接帶來的不足使用G41則刀具中心軌跡在編程軌跡的左側(cè)理方法與上述一致。2/8

圖5-20C型補過程的刀心運動軌跡(6).使用刀具半徑補償注意事項1)、G42、G40不能和02、G03一起程序段中使用，只能或一使用，且刀具必須要移動。2)在程序中用G42指令建立右刀，銑削時對于工件將產(chǎn)生逆銑效果，故常用于粗銑；用41指令建立左刀補，銑削時于工件將產(chǎn)生順銑效果，故常用于精銑。3)一般情況下具徑補償量應(yīng)為正值果償值為負(fù)41和G正相互替換。通常在模具加工中利用這一特點，可用同一程序加工同一公稱尺寸的內(nèi)外兩個型面。4)在補償狀態(tài)下，銑刀的直線移量及銑削內(nèi)側(cè)圓弧的半徑值要大于或等于刀具半徑，否則補償時會產(chǎn)生干涉，系統(tǒng)在執(zhí)行相應(yīng)程序段時將會產(chǎn)生報告，并停止執(zhí)行。5)若程序中建立了半徑補償，在工完成后必須G40令將補償狀態(tài)取消，使銑刀的中心點回復(fù)到實際的坐標(biāo)點上。亦即執(zhí)G40指令時，系統(tǒng)會將向左或向右的補償值，往相反的方向釋放時銑刀會移動一銑刀半徑值以使G40令時最好是銑刀已遠(yuǎn)離工件。(7).刀具半徑補償?shù)膽?yīng)用①編程時直接按工件輪廓尺寸編程具在因磨損重或更換后直徑會發(fā)生改變但不必修改程序，只需改變半徑補償參數(shù)。②刀具半徑補償值不一定等于刀具半徑值一加工程序采用同一刀具可通過修改刀補的辦法實現(xiàn)對工件輪廓的粗加工時也可通過修改半徑補償值獲得所需要的尺寸精度?！纠?-3】：如圖5-21為立和取消刀具半徑補償示例。程序如下：G17G90G54GOOXOY0；→G41GOOX30.0Y15.0D01；→，建左刀)G01Y50.0；(P)X65.O；(P→P)Y25.0；(P→P)X20.0；(P→P)G40G00XOYO；(P→P撤銷刀)3/8

圖5-21

刀具半徑補償示例

圖5-22

刀具走刀路線圖【例5-4】：如圖5-22所，試編制加工程序，已知立銑刀Φ16mm,半補償號為0101000；(序號G17G90G54GOOX0Y0；(②Z5.0M03；(③G41G00X60.0Y30.0；(④→A)G01Z-27.0F2000；⑤)Y80.0F120；(⑥→B)G03X100.0R40.0；(⑦→C)G01；(⑧→D)Y60，；(⑨→E)G02X160.0Y40.0R20，；(⑩→F)G01XS0.0；(11FG)GOOZ5.0；(12)G40XOYOM05；(GO)G91G28Z0；(Z回參考)M30；(程序結(jié))5.4.2刀具長度補償G43、G44、G49刀具長度補償是用來補償假定的刀具長度與實際的刀具長度之間的差值，系統(tǒng)規(guī)定Z軸之外其他軸也可以使用刀具度補償同時規(guī)定長度補償只能同時加在一個軸上要對補償軸進行切換，必須先取消對前面軸的補償。1．指令格式：G43α___H___(α指、Y、任意一)，刀具長度補償“＋”G44α___H___刀具長度補償“－”。G49或00：取消刀具長度補償。以上指令中GG44指令偏移方向用指令偏置量存儲器的偏置號行程序前，需在與地址所應(yīng)的偏置量存儲器中相的偏置值軸償為例令GOOG43Z100.0H01；H01中存入-200.0，則執(zhí)行該指令時，將坐值與01中所存“-200.”行+”運算，100.0+(-200.0)=-100并將所求結(jié)果作Z軸移動值，取消長度補償用49或H00。指令中忽略了坐標(biāo)軸，則隱含軸且為0。2．刀具自參考點下刀時的補償題一般情況下加工中心機床總是從參考點換刀的．對于立式加工中心而言，在使G54～G59工件坐標(biāo)系時若僅于Y方偏G54坐標(biāo)原點位置Z軸方向不偏置則軸方向上刀具刀位點與工件坐標(biāo)系中=0平之間的差值可以全部由刀具長度補償加以解決，這是操作者在設(shè)置偏置值時一種常用的方法。此G54的0平與機床坐標(biāo)系的0平面是一致的，即G54的0平面通過z軸方向機床參點人員在編寫程序時全然不管操作者是怎樣設(shè)置補償值的將54的Z0平面規(guī)定工件某一高度的位置上作人員不作軸向上的工件零點偏置的操作將部差值包軸工件零點偏置值與裝刀后主軸前端面到刀具刀位點的距離讓度補償功能一并加以解決。以圖5-23為說明。設(shè)編程時編程員希望刀具自參考點下刀到工件坐標(biāo)系中Z40.的位置，則程序段可以寫GGOOG43Z40.；操作人員在安裝刀具和工件后，直接測量主軸自參考點下移時刀位點(補償面20面的距離，若實測刀位點Z軸參考點出發(fā)到達程序中92Z0平面位移為320，直接將該值存于01存儲器中，執(zhí)行該程序段時，刀具按4/8

40.+(-320.)＝即按Z=-280.下刀與預(yù)期的下刀點完全一致。圖5-23G43、G49應(yīng)用這種程序編寫的一般形式為：G90G49G54GOOX___Y___；G43H___Z___M03S___；……G90G49G28Z0.T01M06……我們可以采用工件零點偏置值與刀具長度補償值分別測量輸入的方法中①所示的長度值負(fù))為工件零點偏置值存入工件零點偏置存儲器中將中②所示的長度值(正值作為刀具長度補償值存入01儲器中，其效果是完全一樣的。如果采用機外預(yù)調(diào)刀具對刀，則后一種方法可能更為方便?！纠?-5立式加工中心上銑如5-24示的工件上表面和外輪廓別用Φ25mm面銑刀和Φ立銑刀，走刀路線和切削用量如和-26所示，在配FANUCOM系統(tǒng)的立式加工中心上加工。試編制加工程序。建立如圖所示工件坐標(biāo)系，編制加工程序如下：圖5-24

工件簡圖

圖5-25XY平面走路徑5/8

01000；N100；

圖5-26Z軸向刀具走刀路線程號程初始設(shè))G17G90G40G49G21；代碼初始設(shè)定)G91G28；軸回參考點T01；M06；

(選T01號刀(主換上最初使用的號刀)N101(PACE；(頂面程)T02；(選擇T02號刀G90G54GOOX70.0Y-45.0S230①G43Z5.0H01；②)G01Z0F2000；③)X-310.0F275()GOOY-135.0；

(⑤)C01X70.0；(⑥GOOZ5.0M05；⑦)G91G28；()G90X150.0Y200.0；(⑨)G49；M06；

(取消長度補償(換T02號刀N102(ENDMILL)(銑輪廓程)T01；

(選擇01號刀G90G54COOX20.0Y20.0S400(⑩)G43Z5.01H02M03；(11)Z-32.0F2000M08；(12)G41G01XOY1O.0D22；(13)Y-120.0；

(14)X-120.0Y-180.0；(15)X-240.0；Y-90.O；

(16)(17)G02X150.0Y0R90.0；(18)G01X10.0；(19)GOOZ5.0M09；(20)6/8

G40X20.0Y20.0M05；(21)G91G28；(22)G90X150.0Y200.0；(23)G49；M30；5.4.3刀具位置偏置(G45、G46、G47、G48)指令格式：X___/Y___D___F___

取長度補償)程結(jié))刀具位置偏置是為了加工出規(guī)定的長度而設(shè)置的圖所示共四種指令該令是非模態(tài)代碼：G45___沿刀具運動方向上增加一偏移e見5-27a)C46___沿刀具運動方向上減少一偏移e見5-27b)G47___沿刀具運動方向上增加兩偏移e見5-27c)G48___沿刀具運動方向上減少兩偏移e見5-27d)圖5-27

刀具位置補償偏置【例5-6】：加工如圖5-28所，使用立銑刀銑削工件側(cè)面，工件輪廓形狀如圖中實線所示，立銑刀直20m，補償值10mm將此值存D01中。圖5-28G45～用實例加工程序如下：N01G91G46GOOX40Y34D01；(量