1、第11章刀尖半径补偿编程及加工 知识 技能目标刀具几何补偿和磨损补偿设置刀具几何补偿和磨损补偿的目的刀具几何补偿和磨损补偿的原理刀尖半径补偿刀尖半径补偿原因刀尖圆弧半径补偿指令操作实训小结 知识 技能目标 知识目标掌握刀具半径补偿指令的含义技能目标掌握刀具半径补偿指令的正确使用方法 设置刀具几何补偿和磨损补偿的目的 在编程时 设定刀架上各刀在工作位置时 其刀尖位置是一致的 在实际加工时 加工一个工件通常要使用多把刀具 但由于刀具的几何形状及安装的不同 其刀尖位置是不一致的 其相对于工件原点的距离也是不同的 另外 因为每把刀具在加工过程中都有不同程度的磨损 而磨损后刀具的刀尖位置与编程位置存在差
2、值 因此需要将各刀具的位置值进行比较或设定 称为刀具偏置补偿 图11 1刀具的偏置补偿如图11 1所示 在对刀时 确定一把刀为标准刀具 又称基准刀 并以其刀尖位置A为依据建立坐标系 这样 当其他各刀转到加工位置时 刀尖位置B相对标准刀刀尖位置A就会出现偏置 原来建立的坐标系就不再适用 因此应对非标准刀具相对于标准刀具之间的偏置值 x z进行补偿 使刀尖位置B移至位置A 标准刀偏置值为车床回到车床零点时 工件坐标系零点相对于工作位上标准刀刀尖位置的有向距离 当需要用多把刀加工工件时 编程过程中以其中一把刀为基准刀 事先测出这把刀的刀尖位置和要使用的各刀具的刀尖位置差 并把已测定的这些值设定在CN
3、C刀具偏置表中 这样在更换刀具时 采用刀具偏置补偿功能后 不变更程序也可以加工不同零件 刀具补偿功能由程序中指定的T代码来实现 T代码后的4位数码中 前2位为刀具号 后2位为刀具补偿号 刀具补偿号实际上是刀具补偿寄存器的地址号 该寄存器中放有刀具的几何偏置量和磨损偏置量 X轴偏置和Z轴偏置 如图11 2所示 当车刀刀尖位置与编程位置存在差值时 可以通过刀具补偿值的设定 使刀具在X Z轴方向加以补偿 它是操作者控制工件尺寸的重要手段之一 当刀具磨损后或工件尺寸有误差时 只要修改每把刀具相应存储器中的数值即可 例如 某工件加工后 外圆直径比要求的直径大 或小 了0 02mm 则可以用U 0 02
4、或0 02 修改相应存储器中的数值 当长度方向尺寸有偏差时 修改方法类同 由此可见 刀具偏移可以根据实际需要分别或同时对刀具轴向和径向的偏移量实行修正 修正的方法是在程序中事先给定各刀具及其刀具补偿号 每个刀具补偿号中的X向刀补值和Z向刀补值 由操作者按实际需要输入数控装置 每当程序调用这一刀具补偿号时 该刀补值就生效 使刀尖从偏离位置恢复到编程轨迹上 从而实现刀具偏移量的修正 刀具几何补偿和磨损补偿的原理 图11 2刀具补偿寄存器画面 刀尖半径补偿原因 数控车床是按车刀刀尖对刀的 在实际加工中 由于刀具产生磨损及精加工时车刀刀尖磨成半径不大的圆弧 因此车刀的刀尖不可能绝对尖 总有一个小圆弧
5、所以对刀刀尖的位置是一个假想刀尖A 如图11 3所示 编程时是按假想刀尖轨迹编程 即工件轮廓与假想刀尖A重合 车削时实际起作用的切削刃却是圆弧各切点 这样就引起加工表面形状误差 车内外圆柱 端面时无误差产生 实际切削刃的轨迹与工件轮廓轨迹一致 车锥面时 工件轮廓 即编程轨迹 与实际形状 实际切削刃 有误差 如图11 4所示 同样 车削外圆弧面也产生误差 如图11 5所示 若工件要求不高或留有精加工余量 可忽略此误差 否则应考虑刀尖圆弧半径对工件形状的影响 为保持工件轮廓形状 加工时不允许刀具中心轨迹与被加工工件轮廓重合 而应与工件轮廓偏移一个半径值R 这种偏移称为刀尖半径补偿 采用刀尖半径补偿
6、功能后 编程者仍按工件轮廓编程 数控系统计算刀尖轨迹 并按刀尖轨迹运动 从而消除了刀尖圆弧半径对工件形状的影响 如图11 6所示 图11 3刀尖图 图11 4车削圆锥产生的误差 图11 5车削圆弧面产生的误差 图11 6半径补偿后的刀具轨迹 刀尖圆弧半径补偿指令 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制零件加工程序时 不需要计算刀具中心运动轨迹 而只按零件轮廓编程 使用刀具半径补偿指令 并在控制面板上手工输入刀尖圆弧半径 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 即执行刀具半径补偿后 刀具自动偏离工件轮廓一个刀具半径值 从而加工
7、出所要求的工件轮廓 当刀具磨损或刀具重磨后 刀具半径变小 这时只需手工输入改变后的刀具半径 而不需要修改已编好的程序或纸带 刀尖圆弧半径补偿是通过G41 G42 G40代码及T代码指定的刀尖圆弧半径补偿号 加入或取消半径补偿 G41 刀具半径左补偿 即站在第三轴指向上 沿刀具运动方向看 刀具位于工件左侧时的刀具半径补偿 如图11 7所示 G42 刀具半径右补偿 即站在第三轴指向上 沿刀具运动方向看 刀具位于工件右侧时的刀具半径补偿 如图11 7所示 G40 刀具半径补偿取消 即使用该指令后 使G41 G42指令无效 编程格式 X U Z W 图11 7左刀补和右刀补 综合零件编程与加工 案例1
8、1 1 加工如图11 11所示零件 工艺条件 工件材质为45 钢或铝 毛坯为直径30mm 长105mm的棒料 图11 11综合零件 解答过程 解答过程 零件图工艺分析数值计算工件参考程序与加工操作过程安全操作和注意事项 零件图工艺分析 1 技术要求分析 如图11 11所示 零件包括圆柱面 圆锥面 凹凸圆弧 螺纹 沟槽 倒角等加工 零件材料为45 钢或铝 2 确定装夹方案 定位基准 加工起点 换刀点 毛坯为棒料 用三爪自定心卡盘夹紧定位 工件零点设在工件右端面 加工起点和换刀点可以设为同一点 在工件的右前方距工件右端面100mm X向距轴心线50mm的位置 3 制定加工工艺路线 确定刀具及切削用
9、量 加工刀具的确定如表11 1所示 加工方案的制定如表11 2所示 数值计算 1 设定程序原点 以工件右端面与轴线的交点为程序原点建立工件坐标系 2 计算各节点位置坐标值 略 工件参考程序与加工操作过程 1 工件的参考程序如表11 3所示 2 输入程序 3 数控编程模拟软件对加工刀具轨迹仿真 或数控系统图形仿真加工 进行程序校验及修整 4 安装刀具 对刀操作 建立工件坐标系 5 启动程序 自动加工 6 停车后 按图纸要求检测工件 对工件进行误差与质量分析 续表 续表 续表 安全操作和注意事项 1 对刀时 切槽刀左刀尖作为编程的刀位点 2 设定循环起点时要注意循环中快进时不能撞刀 小结 粗加工轴类零件的圆柱 圆弧 圆锥面时 一般不考虑刀尖圆弧半径补偿 有刀具半径补偿功能的数控系统编制零件加工程序时 不需要计算刀具中心运动轨迹 而只按零件轮廓编程 但要注意分清楚刀具补偿方向 在使用刀具半径补偿指令时 要注意正确的使用方法 同时刀尖圆弧补偿号与刀具偏置补偿号对应 对不具备刀具补偿功能的数控系统 能正确分析和计算刀具中心运动轨迹
