数控车床刀具半径补偿.doc

苏州技师学院技师论文车床刀具半径补偿学生姓名：戴 成 龙年 级：08 大 1专 业：数控车技师指导老师：李 振 杰 院 系：机电工程系提交日期：2011年9月车床刀具半径补偿【摘 要】数控机床在加工过程中，其所控制的是刀具中心的轨迹。因此在数控编程时，可以根据刀具中心的轨迹进行编程，这种编程方法称为刀具中心编程。粗加工中由于留有余量，对零件的尺寸精度影响不大，对简单图形可采用刀具中心轨迹编程。但是当零件加工部分形状较为复杂时，如果选用刀具中心编程，就会给计算关键点带来很大工作量，而且往往由于关键点的计算误差影响机床的插补运算，进而产生报警，使加工无法正常进行。因此可以利用理论轮廓编程，即按图形的轮廓进行编程。采用理论轮廓编程，需要在系统中预先设定偏置参数，数控系统会自动计算刀具中心轨迹，使刀具偏离图形轮廓一个刀具值，从而使刀具能加工到图形的实际轮廓，这种功能即为刀具半径补偿功能。【关键词】数控车床 数控车刀 刀具半径补偿引言 伴随着科学技术的发展，机械产品日趋精密、复杂。特别是航空航天、军工等行业的需要，促进了数控行业的飞速发展。而且大量的轴类、盘类及套类零件的生产，需要到数控车床去完成。因此在生产加工当中，刀尖的半径补偿问题就必定成为我们必定需要考虑的问题。 1、数控车床相对于普通车床而言，最大的优势及有了准确的轮廓控制功能，即曲线加工。在其加工程序中必须添加刀具半径补偿。2、在刀具半径补偿过程当中经常会出现一些意想不到问题，作为一名不甘落后的青年机械人员，总有一些不得不说的话。在毕业论文写作的过程当中受到培训教师李老师的耐心指导在此表示衷心感谢！由于本人水平有限，时间仓促，因此在论文写作的过程当中，难免有错误存在，敬请各位专家批评指教。一刀具半径补偿1 何为存在刀尖半径补偿数控车床刀具补偿功能包括刀具位置补偿和刀具圆弧半径补偿两方面。(1)刀具位置补偿刀具磨损或重新安装刀具引起的刀具位置变化，建立、执行刀具位置补偿后，其加工程序不需要重新编制。办法是测出每把刀具的位置并输入到指定的存储器内，程序执行刀具补偿指令后，刀具的实际位置就代替了原来位置。 （2）刀具圆弧半径补偿在数控车削加工中，为了提高刀具的使用寿命和降低工件表面粗糙度，车刀刀尖被磨成半径不大的圆弧（刀尖AB圆弧），如图1所示。但为了对刀方便，常以假想刀尖P点来对刀。如果没有刀尖圆弧半径补偿，在车削锥面或圆弧时，会产生欠切或过切现象现象。如图2所示：当零件精度要求较高且有锥面或圆弧时，解决办法为：计算刀尖圆弧中心轨迹尺寸，然后按此编程，进行局部补偿计算，其偏移量即刀尖半径补偿。从图1中可知：在实际生产中，理想刀尖p实际是由z向刀尖位置和X轴向刀尖位置相交形成的理想点，而实际是一圆弧点。常用刀具中多为0.2、0.4、0.6、0.8、1.0等多种。在生产中，如果均需人为计算将添加了大量的计算准备时间，为减少工人的计算量，在经济型数控车床或更高级的数控系统中，添加了自动刀具半径补偿功能。指令如下：G40: 取消刀尖半径补偿G41; 刀具半径左补偿G42：刀具半径右补偿2刀尖半径补偿调用原则（1）站在刀具路径上，沿切削方向从垂直于基面的第三轴正方向向负方看去，刀具在工件的右侧用G42刀具在工件的左侧用G41（2）G41、G42指令应和G01、G00一起调用，并在切削玩轮廓后用G40指令取消刀尖半径补偿。（3）在有锥面或圆弧加工时，必须在精车锥面或圆弧前一程序段或之前添加刀具半径补偿。（4）必须在刀具补偿界面对应位置准确填入刀尖半径值，作为CNC装置自动计算移动补偿量的依据。（5）必须在刀具补偿界面对应位置准确填入假想刀尖的补偿号，作为刀具半径准确方位补正的依据。其对应的位置关系有10种，其方位如下：其中图3为前置刀架、图4为后置刀架，9号刀位和0刀位为刀尖点和圆弧圆心位置重合。（6）指令刀尖半径补偿G41、G42后，刀具路径必须单方向递增或递减，及指令了刀具路径为Z轴负方向就不可向Z轴正方向走刀。如必须正向走刀，必须提前取消刀尖半径补偿。（7）建立刀尖补偿后，需注意在Z向移动量必须大于刀尖半径，在X轴方向的移动量必须大于二倍刀尖半径（X值为直径值）。3如何避免在刀尖半径校正中产生过切问题在大多数情况下调用刀尖半径补偿不会出现问题，但一旦出现圆弧半径或倒角边边长的二倍小于刀尖圆角半径时，在生产加工当中就会出现过切现象。对于这种问题，我们的解决方案有二：、（1）更换圆弧半径较小的车刀并修改刀具表中半径补偿值。（2）检查程序，检验G41或G42添加位置和在X轴方向的移动量。看是否小于二倍刀尖半径值，若是，修改X方向起点。对于非圆曲线加工，我们多采用宏程序控制，为了提高表面的形状精度和粗糙度。一般情况下采用了较小的步距，而此时刀尖半径补偿就存在无法再置入问题。对此只能使用半径很小的刀具或直接使用尖刀进行加工。（3）对于不方便或不值得的使用G41G42,需要通过计算的方法来完成刀尖半径补偿。锥面编程，如图5所示。假象刀尖P沿AB移动，即P1、 P2 与AB重合然而按AB编程必然产生如图(a)所示ABCD间的残留误差因此应按图（b）所示是刀尖切削点移至AB，并沿AB移动。即假想刀尖点移至P3、P4点。同时在X、Z方向差值X、Z。其中X=2r/（1-cos/2） Z=r（1-cos/2）其中r为刀尖半径。也可在Z向直接均偏移一Z编写。假象刀尖圆弧编程：。车削半径为R的圆弧，由于刀尖半径r的存在，假象刀尖和实际刀尖差值一个r，凸弧半径时竟变成R+r，同理凹弧半径实为R-r。故需注意。多段圆弧相连时，每个圆弧半径都需加或减去一个刀尖半径r。二参考例题由图示可知，该工件不仅仅有凹弧还有凸弧，故有必要采用G73粗车循环对本工件进行粗加工。对表面粗糙度要求很高，在精加工应尽量提高切削速度和降低进给。单边最大切削深度为5不可留轴向偏移量。O0001； G98 M03 S500 T0101; （ 选定转速，通过对刀，建立工件坐标系）G00 X54.0 Z2.0; （选定粗加工循环起点）G73 U5.0 R4; （单边最大切削深度为5不留轴向偏移量）G73 P10 Q20 U0.5 W0 F150; （粗加工进给150每分钟）N10 G00 X40.0;G42 G01 Z0; （ 建立刀尖半径右补偿）X50.0 Z-15.0;Z-20.0;G02 X40.0 Z-30.0 R20.0;G03 X40.0 Z-45.0 R10.0;G01 X50.0;Z-69.66;N20 G40 X52.0; （精加工结束，并取消刀尖半径补偿）G0X100.0Z100.0;M05;M00;M03 S1200 T0101; (提高转速修正刀具位置精度补偿)G00 X54.0 Z2.0;G70 P10 Q20 F80; （精车循环）G00 X100.0 Z100.0;M05; （主轴停）M30; （程序结束）三总结 1在数控加工中，由于刀尖有圆弧,工件轮廓是刀具运动包络形成，因此刀位点的运动轨迹与工件的轮廓是不重合的。所以在实际生产加工当中，只要有锥面，圆弧面的加工不添加刀具半径补偿，就无法加工出尺寸和形状合格的工件。2在全功能数控系统中，可应用其刀具补偿指令，按工件轮廓尺寸，很方便地进行编程加工。在经济型数控系统中，可以根据工件轮廓尺寸、刀具等计算出刀位点的运动轨迹编程，也可按局部补偿的方法来解决数控机床在实际加工过程中是通过控制刀具中心轨迹来实现切削加工任务的。在编程过程中，为了避免复杂的数值计算，一般按零件的实际轮廓来编写数控程序，但刀具具有一定的半径尺寸，如果不考虑刀具半径尺寸，那么加工出来的实