数控铣床与加工中心刀具补偿讲解.pdf
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1、1 / 9 数控铣床与加工中心 5.4 刀具补偿和偏置功能 刀具补偿可分为刀具长度补偿和刀具半径补偿,其内容和方法已在前面章节中作了详 细说明,本章拟用另外一种指令格式对刀具长度补偿功能进行介绍,目的在于进一步强调 不同的数控系统对同一编程功能可能采用不同的指令格式。b5E2RGbCAP 5.4.1 刀具半径补偿 G41 、G42 、G40 刀具半径补偿有两种补偿方式,分别称为B型刀补和 C型刀补。 B型刀补在工件轮廓的拐 角处用圆弧过渡,这样在外拐角处,由于补偿过程中刀具切削刃始终与工件尖角接触,使 工件上尖角变钝,在内拐角处会则引起过切。C型刀补采用了比较复杂的刀偏矢量计算的数 学模型,彻
2、底消除了B型刀补存在的不足。下面仅讨论C型刀补。p1EanqFDPw (1. 指令格式 指令格式: G17/G18/G19 G00/G01 G41/G42 G41 :刀具半径左补偿 G42 :刀具半径右补偿 半径补偿仅能在规定的坐标平面内进行,使用平面选择指令G17、G18 或G19可分别选择 XY 、 ZX或YZ平面为补偿平面。半径补偿必须规定补偿号,由补偿号L存入刀具半径值,则在 执行上述指令时,刀具可自动左偏(G41或右偏 (G42一个刀具半径补偿值。由于刀补的建 立必须在包含运动的程序段中完成,因此以上格式中,也写入了GOO( 或GO1 。在程序结束 前应取消补偿。具体的判断方法见本书
3、第二章。DXDiTa9E3d (2.刀补过程 刀具补偿包括刀补建立,刀补执行和刀补取消这样三个阶段,其中刀补建立与刀补取 消均应在非切削状态下进行。程序中含有G41 或G42的程序段是建立刀补的程序段,含有G40 的程序段是取消刀补的程序段,在执行刀补期间刀具始终处于偏置状态。为了在建立刀补 和取消刀补时,避免发生过切或撞刀,以及在刀补执行期间掌握刀具在运动段的拐角处的 运动情况,有必要对刀补过程作一简要说明。RTCrpUDGiT (3.刀具偏置矢量 刀具偏置矢量是二维矢量,其大小等于D代码所规定的偏置量,矢量方向的计算是依照 各轴刀具进给情况而于控制单元内自动完成的。通过该偏置矢量计算出刀具
4、中心偏离编程 轨迹的实际轨迹。偏置计算在由G17、G18和G19 确定的平面内进行,该平面称之为偏置平 面。5PCzVD7HxA 例如在已经选择了XY 平面时,仅对程序中(X、Y或(1 、 J计算偏置量,并计算偏置矢 量。不在偏置平面内的轴的坐标值不受偏置的影响。在3轴联动控制中,投影到偏置平面上 的刀具轨迹才得到偏置补偿。jLBHrnAILg (4.刀补的建立与刀补的取消 2 / 9 刀补的建立是进入切削加工前的一个辅助程序段,刀补的取消是加工完成时要写入到 程序中的辅助程序段,如果处理得好则有利于简捷快速而又安全地使刀具进入切入位置和 加工完了时退出刀具。刀补建立时的核心问题是刀具从何处下
5、刀并进入到工件加工的起始 位置,刀补取消时则主要应考虑刀具沿何方向退离工件。系统操作说明书中讨论了各种可 能遇到的情况,为简化叙述,下面仅根据习惯的编程方法讨论刀补建立与刀补取消的问 题。不使用这些方法一般也可以正确地完成刀补建立与刀补取消的过程,但特殊情况下可 能出现过切或报警。xHAQX74J0X 1使用 GOO 或G01的运动方式均可完成刀补建立或取消的过程,事实上使用G01往往是出 于安全的考虑。而如果不把刀补的建立( 包括刀补的取消建立在加工时的Z轴高度上,而采 取先建立补偿再下刀或先提刀再取消补偿的方法,则既使在GOO 的方式下建立 ( 或取消 刀补 也是安全的。LDAYtRyKf
6、E 2为了便于计算坐标,可以按图5-18 所示两种方式来建立刀补,图5-18a 为切线进入方 式 ,图 5-18b 为法线进入方 式。同样取消刀补通常 也采用这种切线或法线 的方式。 Zzz6ZB2Ltk 图5-18 两种刀补建立方式图5-19 内圆轮廓的补偿 3在不便于直接沿着工件的轮廓线切向切入和切向切出时,可再增加一个圆弧辅助程 序段。如图 5-19所示的内圆轮廓形状,采用铣圆法加工。编程时根据孔加工的余量大小及 刀具尺寸等情况,取一个适当大小的圆弧,设半径为r ,并由此求出圆心点A的坐标和圆弧 上B、C、E点的坐标。加工时先让刀具定位到大圆的圆心并下刀至孔深。若孔加工的编程轨 迹为 O
7、 ABC 0CEAO,并于 A-B 段建立刀补,A-E 段取消刀补,则实际加工的 刀心运动轨迹为OAB C D C E AO ,这样就能十分方便地实现切向切 入与切向切出,使加工时不致于在内孔的C点处产生明显的刀痕。实际处理时,BAC 与 EAC 的值也可根据需要取30、 45或 60,以减少空刀时间,但计算略繁。dvzfvkwMI1 对于外形轮廓的加工,若采用直线段实现切向切入与切向切出有困难时,也可以采用 这种增加辅助圆弧程序段的办法。rqyn14ZNXI (5. 执行 C型刀补过程中的刀心运动轨迹 为了能对刀补执行过程中,编程轨迹与刀心运动轨迹的关系有一个初步的了解,图5- 20示出了几
8、种用G42编程时典型的C型刀补编程轨迹与刀心运动轨迹之间的关系,图a为 180由直线段到直线段在拐角处的转接情况,刀具沿内侧运动至S点转到后一段加工,在 拐角处不产生过切;图b为90 180由直线段到圆弧段的转接情况;图C为 1 90时由圆弧段到直线段在拐角处的转接情况。由图不难看出C 型刀补在拐角处一律采用 直线转接的型式,通过伸长直线段或增加直线段的方法实现转接,这就避免了B型刀补采用 圆弧转接带来的不足。如使用G41 时则刀具中心轨迹在编程轨迹的左侧,处理方法与上述一 致。EmxvxOtOco 3 / 9 图5-20 C 型刀补过程的刀心运动轨迹 (6. 使用刀具半径补偿注意事项 1 G
9、41、G42、G40不能和 G02、G03 在一起程序段中使用,只能与GOO 或G01一起使用, 且刀具必须要移动。SixE2yXPq5 2在程序中用 G42 指令建立右刀补,铣削时对于工件将产生逆铣效果,故常用于粗铣; 用G41 指令建立左刀补,铣削时对于工件将产生顺铣效果,故常用于精铣。 3一般情况下,刀具半径补偿量应为正值,如果补偿值为负,则G41和G42正好相互替 换。通常在模具加工中利用这一特点,可用同一程序加工同一公称尺寸的内外两个型面。 6ewMyirQFL 4在补偿状态下,铣刀的直线移动量及铣削内侧圆弧的半径值要大于或等于刀具半 径,否则补偿时会产生干涉,系统在执行相应程序段时
10、将会产生报告,并停止执行。 kavU42VRUs 5若程序中建立了半径补偿,在加工完成后必须用G40指令将补偿状态取消,使铣刀的 中心点回复到实际的坐标点上。亦即执行G40 指令时,系统会将向左或向右的补偿值,往相 反的方向释放,这时铣刀会移动一铣刀半径值。所以使用G40指令时最好是铣刀已远离工 件。y6v3ALoS89 (7. 刀具半径补偿的应用 编程时直接按工件轮廓尺寸编程。刀具在因磨损、重磨或更换后直径会发生改变, 但不必修改程序,只需改变半径补偿参数。M2ub6vSTnP 刀具半径补偿值不一定等于刀具半径值,同一加工程序,采用同一刀具可通过修改 刀补的办法实现对工件轮廓的粗、精加工;同
11、时也可通过修改半径补偿值获得所需要的尺 寸精度。0YujCfmUCw 【例 5-3 】:如图 5-21 为建立和取消刀具半径补偿示例。 程序如下: G17 G90 G54 GOO XO Y0 S400; (O G41 GOO X30.0 Y15.0 D01 M03; (OP1,建立左刀补 G01 Y50.0 F150; (P 1P2 X65.O;(P2P3 Y25.0;(P3P4 X20.0;(P4P5 G40 G00 XO YO M05;(P5P6,撤销刀补 4 / 9 图5-21 刀具半径补偿示例图5-22 刀具走刀路线图 【例 5-4 】:如图 5-22 所示,试编制加工程序,已知立铣刀
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