刀具半径补偿在数控铣削加工中的应用研究.doc

免费注册淘茶商城，每月收入高达5000以上：注册网站：/毕 业 论 文题 目：刀具半径补偿在数控铣削加工中的应用研究系 部：机电工程系专 业：数控技术班 级：数控（2）班学 生：张月梨学 号：08313256指导教师：刘晓秋老师 职称：江 西 理 工 大 学 南 昌 校 区毕 业 设 计（论文）任 务 书机电工程系部 数控 专业 2008 级（ 2011 届）2 班 学生 张月梨题 目：刀具半径补偿功能在数控铣削中的应用研究专题题目原始依据：工作基础：刀具半径补偿功能的研究目前已被广泛应用于数控加工中，同时也是提高数控加工精度，产品质量的一个重要的研究课题。迄今为止，刀具半径补偿功能的研究非常普遍，但是在实际的加工中，却存在很多的问题，因此，还有很大的探索空间。鉴于此，本课题的提出主要是根据在数控铣削中，刀具半径补偿应用所存在的问题进行研究，探讨出原因及提出解决方法研究条件：数控铣削机床、刀具、及编程软件应用环境：数控加工中车床、铣床、加工中心及Mastercam、Proe等编程软件工作目的：通过对刀具半径补偿功能在数控铣削中的应用研究，尽量避免在实际加工中，问题的出现。期望可以达到提高铣削加工中的生产效率，提高产品的质量及精度，并对数控加工产生积极的指导意义的目标。主要内容和要求：此论文的主要研究内容是：1，刀具半径补偿功能的应用（1），在零件的自动加工过程中，刀具的磨损、重磨甚至更换经常发生，应用刀补值的变化可以完全避免在刀具磨损、重磨或更换时重新修改程序的工作。在零件加工过程中，刀具由于磨损而使其半径变小，若造成工件误差超出其工件公差，则不能满足加工要求。假设原来设置的刀补值为某一值，经过一段时间的加工后，刀具半径的变为另一值，此时，可仅修改该刀具的刀补值：由原来的改为变化后的，而不必改变原有的程序即可满足加工要求。（2），改变刀补值实现零件的粗、精加工。刀具半径补偿功能还有一个很重要的用途就是实现零件的粗、精加工。如果人为地使刀具中心与工件轮廓偏置值不是一个刀具半径，而是某一给定值，则可以用来处理粗、精加工问题。在粗加工时，可将刀具实际半径再加上精加工余量作为刀具半径补偿值输入，而在精加工时只输入刀具实际半径值，这样可使粗、精加工采用同一个程序，同一尺寸的刀具。此文将详细介绍其补偿方法。2，刀具半径补偿功能在铣削应用中所产生的问题（1）刀具半径补偿产生过切的几种情况：指定平面内存在二段或二段以上非移动指令段；在两个运动指令之间有两个辅助功能程序段，也可能造成过切等。(2)在补偿开始时，只能用G01或Goo，不能用圆弧插补指令(G02或G03)，否则会产生报警。(3)在补偿进行时，在指定的平面内如果连续有两个或以上的非移动指令(辅助机能或暂停等)。则会产生过切或切削不足。(4)在补偿撤消时，只能用G01或GoO，不能用圆弧插补指令(G02及G03)，否则会产生报警且刀具停止；在“单程序段”方式下，执行一个程序段后停止，再一次按起动按扭，执行下一个程序段而不再读取下一个程序段。3，刀具半径补偿的指定，建立与撤销及使用中的注意事项如在使用事项中应注意以下几点：1）G41( 或G42) 必须与G40 成对使用；2）编入G41、G42、G40 程序段，必须用和G01(G40 程序段亦可用G00，但一般用G01) 功能配合使用，且在使用时不允许有两句连续的非移动指令；3）G41( 或G42) 与G40 之间的程序段不得出现任何转移加工，如镜像、子程序加工等；4）D00 - D99 为刀具补偿号，D00 意味着取消刀具补偿。刀具补偿值在加工或运行之前必须设定在补偿存储器中；5）刀具半径补偿的建立与取消，应在辅助程序段中进行，不能编程在轮廓加工的程序段上。主要指标和具体要求：:查阅课题相关文献15篇以上（期刊5篇以上），并注明出处:通过网络、实地考察等手段了解发展现状与前景:深入了解文献涉及的主要原理、技术方法等进行总结、归纳述评，阐明当前有关的最先成果和动态日程安排：11月25日-12月20日，阅读有关文献资料，进行课题/论文调研；：12月21日-12月25日，撰写选题报告；：12月26日-1月15日，撰写开题报告；：1月1日-3月27日，进行毕业设计，撰写设计说明或毕业论文，整理并修改毕业设计/毕业论文，准备答辩。: 3月28日-4月4月3日，论文审核； : 4月，准备答辩主要参考文献和书目：1程仲文。数控加工编程中刀具补偿常见错误及问题分析。兰州工业高等庄客学校学报,2006,13(1):2-4。2丁晖。刀具半径补偿。哈尔滨职业技术学院，2009，15：1463林翠青。刀具半径补偿在数控铣削中的应用。广州南洋理工职业学院机电工程系，2010，2：2829。4丁静，冯振伟. 刀具半径补偿在数控铣削中的运用。郑州轻工业学院机电工程学院，2009，37（12）：246247。5王 占领.刀具补偿问题初探。陕西理工学院 机电工程系，2005，11：44。6陈小红，顾其俊，孟庆波. 刀具补偿应用研究。浙江机电职业技术学院，2009.3：5054。7程培宝. 刀具补偿在数控编程中的应用研究。宝鸡职业技术学院，2006，25：198。8张吉 玲. 在数控铣床上使用刀补时的几点注意事项。常州机电职业技术学院，2008，5：8687。9杜学鹏. 浅谈刀具半径补偿在数控铣床编程中的应用。河南经济贸易高级技工学校，2010，28：153.10李玮，沈勇，董军。数控机床刀具补偿的应用研究。西南林学院 交通机械与土木工程学院，云南民族大学物理与电子电气信息工程学院，2003，12（3）：164166。11浦艳敏. 数控铣床刀具半径补偿的分析与应用。辽宁石油化工大学 职业技术学院，2009，9（23）：71267129。12穆国岩，张远山，范丽杰。数控铣床零件加工的刀具补偿。烟台职业学院 机械工程系，2006，12（2）：6668。13艾建军，李文。数控铣削加工中灵活运用刀具半径补偿。保定职业技术学院，青岛职业技术学院，2010，38（12）：3536。14王凌云，延立 ，姚伟。数控系统的刀具半径补偿技术研究。湖南科技职业学院，西北工业大学，2005，33（2）：220222。15潘卫彬，徐钢涛，张鑫 。关于数控铣削加工中刀具半径补偿问题的探讨。郑州铁路职业技术学院，中国有色金篇工业第六冶金建设公司，2007，15（5）：810。指导教师签字： 年 月 日教研室主任签字： 年 月 日江 西 理 工 大 学 南 昌 校 区毕业设计（论文）开题报告机电工程系部 数控 专业 08 级（ 2011 届） 2 班 学生 张月梨题 目：刀具半径补偿在数控铣削加工中的应用研究（一）本课题来源及研究现状：（1）课题来源及意义该课题是根据在数控铣削中刀具半径补偿功能的应用来论述的。在数控铣床进行轮廓加工中，由于铣刀有一定的半径，刀具中心轨迹与工件轨迹常不重合。通过刀具补偿功能指令，CNC系统可以根据输入补偿量或者实际的刀具尺寸，使机床自动加工出符合程序要求的零件。目前，刀具半径补偿功能已广泛应用在数控加工中，对数控技术的发展有很大的指导意义：1、提高产品合格率2、劳动生产率。3、提高工件的加工质量4、提高精度等等。（2）研究现状刀具半径补偿即根据按零件轮廓编制的程序和预先设定的偏置参数，实时自动生成刀具中心轨迹的功能成为刀具半径补偿功能。从国内外研究现状来看，刀具半径补偿功能已广泛应用在数控加工中。目前，在我国，刀具半径补偿得到了很好的发展。但是在加工中，还是存在一定的问题。如：刀具的合理选择、加工中正确的走刀轨迹、正确使用刀具半径补偿的指令等。在国外，刀具半径补偿有了非常成熟的发展。主体现在：加工零件的精度，加工质量及生产率。鉴于国外刀具半径补偿的成熟应用，我国仍需有待提到，这对制造将会产生积极的影响。（二）课题研究目标、内容、方法和手段：（1）目标针对刀具半径补偿功能在数控铣削中的应用，研究其在加工中存在的问题并对此进行解决，尽量避免此类问题的发生。并对以后如何正确使用刀具半径补偿功能起了指导作用。（2）内容此论文的主要研究内容是：1，刀具半径补偿功能的应用（1），在零件的自动加工过程中，刀具的磨损、重磨甚至更换经常发生，应用刀补值的变化可以完全避免在刀具磨损、重磨或更换时重新修改程序的工作。在零件加工过程中，刀具由于磨损而使其半径变小，若造成工件误差超出其工件公差，则不能满足加工要求。假设原来设置的刀补值为某一值，经过一段时间的加工后，刀具半径的变为另一值，此时，可仅修改该刀具的刀补值：由原来的改为变化后的，而不必改变原有的程序即可满足加工要求。（2），改变刀补值实现零件的粗、精加工。刀具半径补偿功能还有一个很重要的用途就是实现零件的粗、精加工。如果人为地使刀具中心与工件轮廓偏置值不是一个刀具半径，而是某一给定值，则可以用来处理粗、精加工问题。在粗加工时，可将刀具实际半径再加上精加工余量作为刀具半径补偿值输入，而在精加工时只输入刀具实际半径值，这样可使粗、精加工采用同一个程序，同一尺寸的刀具。此文将详细介绍其补偿方法。2，刀具半径补偿功能在铣削应用中所产生的问题（1）刀具半径补偿产生过切的几种情况：指定平面内存在二段或二段以上非移动指令段；在两个运动指令之间有两个辅助功能程序段，也可能造成过切等。(2)在补偿开始时，只能用G01或Goo，不能用圆弧插补指令(G02或G03)，否则会产生报警。(3)在补偿进行时，在指定的平面内如果连续有两个或以上的非移动指令(辅助机能或暂停等)。则会产生过切或切削不足。(4)在补偿撤消时，只能用G01或GoO，不能用圆弧插补指令(G02及G03)，否则会产生报警且刀具停止；在“单程序段”方式下，执行一个程序段后停止，再一次按起动按扭，执行下一个程序段而不再读取下一个程序段。3，刀具半径补偿的指定，建立与撤销及使用中的注意事项如在使用事项中应注意以下几点：1）G41( 或G42) 必须与G40 成对使用；2）编入G41、G42、G40 程序段，必须用和G01(G40 程序段亦可用G00，但一般用G01) 功能配合使用，且在使用时不允许有两句连续的非移动指令；3）G41( 或G42) 与G40 之间的程序段不得出现任何转移加工，如镜像、子程序加工等；4）D00 - D99 为刀具补偿号，D00 意味着取消刀具补偿。刀具补偿值在加工或运行之前必须设定在补偿存储器中；5）刀具半径补偿的建立与取消，应在辅助程序段中进行，不能编程在轮廓加工的程序段上。（3）方法通过网络、实地及其它手段与方式等调查了解有关现状（4）手段校图书馆，电子资源（三）设计（论文）提纲及进度安排：1）论文提纲：，前言：刀具补偿功能在数控铣削中应用广泛。由于铣刀有一定的半径，刀具中心轨迹与工件轨迹常不重合。通过刀具半径补偿指令，CNC系统可以根据补偿量或者实际的刀具尺寸，使机床自动加工出符合程序要求的零件。：正文：主要研究刀具半径补偿功能在铣削中的应用及其中出现的问题，再对如何正确的使用刀具半径功能及注意事项做研究概括。：总结：本文中，详细论述了刀具半径补偿在铣削中的应用及所产生的问题，并对如何正确使用刀具半径补偿功能做了详细的概括。这对提高产品的生产率和合格率都有一定的指导意义。2）进度安排：11月25日-12月20日，阅读有关文献资料，进行课题/论文调研；：12月21日-12月25日，撰写选题报告；：12月26日-1月15日，撰写开题报告；：1月1日-3月27日，进行毕业设计，撰写设计说明或毕业论文，整理并修改毕业设计/毕业论文，准备答辩；: 3月28日-4月4月3日，论文审核；: 4月，准备答辩；（四）：已具备的条件：1）校图书馆、电子资源、网络资源2）实地调查、网络调查（五）主要参考文献和书目：1 程仲文。数控加工编程中刀具补偿常见错误及问题分析。兰州工业高等庄客学校学报,2006,13(1):2-4。2 丁晖。刀具半径补偿。哈尔滨职业技术学院，2009，15：1463 林翠青。刀具半径补偿在数控铣削中的应用。广州南洋理工职业学院机电工程系，2010，2：2829。4丁静，冯振伟。刀具半径补偿在数控铣削中的运用。郑州轻工业学院机电工程学院，2009，37（12）：246247。5王 占领.刀具补偿问题初探。陕西理工学院 机电工程系，2005，11：44。6陈小红，顾其俊，孟庆波。 刀具补偿应用研究。浙江机电职业技术学院，2009.3：5054。7程培宝。 刀具补偿在数控编程中的应用研究。宝鸡职业技术学院，2006，25：198。8张吉 玲. 在数控铣床上使用刀补时的几点注意事项。常州机电职业技术学院，2008，5：8687。9杜学鹏。 浅谈刀具半径补偿在数控铣床编程中的应用。河南经济贸易高级技工学校，2010，28：153.10李玮，沈勇，董军。数控机床刀具补偿的应用研究。西南林学院 交通机械与土木工程学院，云南民族大学物理与电子电气信息工程学院，2003，12（3）：164166。11浦艳敏. 数控铣床刀具半径补偿的分析与应用。辽宁石油化工大学 职业技术学院，2009，9（23）：71267129。12穆国岩，张远山，范丽杰。数控铣床零件加工的刀具补偿。烟台职业学院 机械工程系，2006，12（2）：6668。13艾建军，李文。数控铣削加工中灵活运用刀具半径补偿。保定职业技术学院，青岛职业技术学院，2010，38（12）：3536。14王凌云，延立 ，姚伟。数控系统的刀具半径补偿技术研究。湖南科技职业学院，西北工业大学，2005，33（2）：220222。15潘卫彬，徐钢涛，张鑫 。关于数控铣削加工中刀具半径补偿问题的探讨。郑州铁路职业技术学院，中国有色金篇工业第六冶金建设公司，2007，15（5）：810。指导教师审核意见：教研室主任签字： 年 月 日摘 要刀具半径补偿功能广泛应用在数控加工中。实际加工过程中，由于不同刀具的半径各不相同，在加工中会产生很大的加工误差。因此，实际加工时必须通过刀具补偿指令，使数控机床根据实际使用的刀具尺寸，自动调整各坐标轴的移动量，如果能合理建立和灵活运用刀具半径补偿，对简化编程和提高数控加工质量会带来很大的帮助。本文就数控铣床加工中如何应用刀具半径补偿作一些探讨。针对刀具半径补偿功能在数控铣削中的应用，研究其在加工中存在的问题并对此进行解决，尽量避免此类问题的发生，同时介绍了刀具材料及其如何选用。并对以后如何正确使用刀具半径补偿功能起了指导作用。关键词：刀具半径补偿；功能；指令AbstractThe tool radius compensation function widely used in nc machining. The actual machining process, due to the different tool radius each are not identical, in processing will produce great machining errors. Therefore, the actual processing must through the blade compensating instructions, make according to actual use of CNC machine tool automatically adjust the size, coordinate transformation of mobile quantity, if properly establish and flexible application tool radius compensation, simplified programming and improving nc machining quality can bring a lot of help. This paper is how to use the nc milling machine tool radius compensation are discussed. This article through the network, field and other means and methods for the tool radius compensation function in the nc milling application, studies its in processing the problems and to solve such problems, avoid the occurrence, and introduces the cutting tool material and how to select. On the later how to use the right tool radius compensation function played a guiding role. Keywords: tool radius compensation；Cutting tool；function前 言在数控铣床进行轮廓加工中，由于铣刀有一定的半径，刀具中心轨迹与工件轨迹常不重合。通过刀具补偿功能指令，CNC系统可以根据输入补偿量或者实际的刀具尺寸，使机床自动加工出符合程序要求的零件。目前，刀具半径补偿功能已广泛应用在数控加工中，对数控技术的发展有很大的指导意义。刀具半径补偿即根据按零件轮廓编制的程序和预先设定的偏置参数，实时自动生成刀具中心轨迹的功能成为刀具半径补偿功能。从国内外研究现状来看，刀具半径补偿功能已广泛应用在数控加工中。目前，在我国，刀具半径补偿得到了很好的发展。但是在加工中，还是存在一定的问题。如：刀具的合理选择、加工中正确的走刀轨迹、正确使用刀具半径补偿的指令等。在国外，刀具半径补偿有了非常成熟的发展。主体现在：加工零件的精度，加工质量及生产率。鉴于国外刀具半径补偿的成熟应用，我国仍需有待提到，这对制造将会产生积极的影响。目 录第一章 刀具半径补偿功能的应用研究11.1刀具半径补偿功能在刀具的磨损、重磨或者更换中的应用11.2刀具半径补偿功能在零件的粗、精加工中的应用11.3采用同一程序段加工同一公称直径的凸、凹型面31.4用刀补功能去除余量51.5用刀补控制尺寸精度7第二章 刀具半径补偿功能在铣削加工中产生的问题92.1刀具半径补偿功能产生过切的几种情况92.2刀具半径补偿功能指令的使用13第三章 刀具材料153.1刀具材料应具备的性能153.2刀具材料的种类及其选择16第四章 刀具半径补偿功能的应用及在使用中的注意项244.1采用下刀后建立刀补和抬刀后取消刀补程序244.2刀补指令在使用中的注意事项25第五章 数控铣床及铣刀27 5.1数控铣床的主要功能275.2数控铣床的加工工艺范围28 5.3铣刀直径的选择和最大切削深度及其结构选择30致谢33参考文献34免费注册淘茶商城，每月收入高达5000以上：注册网站：/江西理工大学南昌校区2011届专科生毕业论文第一章 刀具半径补偿功能的应用研究1.1刀具半径补偿功能在刀具的磨损、重磨或者更换中的应用在零件的自动加工过程中，刀具的磨损、重磨甚至更换经常发生，应用刀补值的变化可以完全避免在刀具磨损、重磨或更换时重新修改程序的工作。在零件加工过程中，刀具由于磨损而使其半径变小，若造成工件误差超出其工件公差，则不能满足加工要求。假设原来设置的刀补值为r1，见图1.1所示，经过一段时间的加工后，刀具半径的变为r2，此时，可仅修改该刀具的刀补值：由原来的改为r2，而不必改变原有的程序即可满足加工要求。图1.1刀补在重磨中的应用1.2 刀具半径补偿功能在零件的粗、精加工中的应用刀具半径补偿功能还有一个很重要的用途就是实现零件的粗、精加工。如果人为地使刀具中心与工件轮廓偏置值不是一个刀具半径，而是某一给定值，则可以用来处理粗、精加工问题。在粗加工时，可将刀具实际半径再加上精加工余量作为刀具半径补偿值输入，而在精加工时只输入刀具实际半径值，这样可使粗、精加工采用同一个程序，同一尺寸的刀具，其补偿方法为：设精加工余量为 ，刀具半径为，见1.2图所示：首先，人工输入刀具偏置值，即可完成加工到图示点划线的位置；在精加工时，输入刀具的半径值，即可完成最终的轮廓精加工( 实线轮廓)。图1.2刀补在粗精加工中应用的轮廓图刀具直径发生变化后，通过改变刀补 P1粗加工刀心轨迹 P2精加工刀心轨迹1.3 采用同一程序段加工同一公称直径的凸、凹型面。在模具加工中，可以利用刀具半径补偿功能，利用同个程序，加工同一公称尺寸的凹、凸型面。在加工外轮廓时，将偏置量设为+D，刀具中心将沿轮廓的外侧切削。如图1.3所示。图1.3当加工内轮廓时，偏置量设为一D。这时刀具中心将沿轮廓的内侧切削，如图1.4所示。图1.4下面以一个零件的数控加工程序为例来说明刀具半径补偿在粗精加工中的使用。如下图所示，零件厚度为2mm，粗、精加工均采用半径为20mm铣刀，粗加工时刀具半径补偿值偏置号为D01，精加工时刀具半径补偿偏置号为D02，数控加工程序为图1.5使用刀补的加工轨迹主程序O0001N01 G90 G54 G00 X0 Y0 S600 M03;N02 Z50;N03 G01 X250 F100;N04 Z-2;N05 G42 G01 Y-30 D01 F100; (粗加工D01寄存值21)N06 M98 P0002; N07 G42 G01 Y-30 D02 F100; (精加工D02寄存值20)N08 M98 P0002;N09 G00 Z50 M05;N10 X0 Y0;N11 M30;子程序O0002N01 G01 X101;N02 G02 Y30 R30;N03 G01 X181;N04 G03 X172 Y64 R184;N05 G02 X64 Y172 R184;N06 G03 X30 Y181 R184;N07 G01 Y101;N08 G02 X-30 R30;N9 G01 Y181;N10 G03 X-64 Y172 R184;N11 G02 X-172 Y64 R184;N12 G03 X-181 Y30 R184;N13 G01 X-101;N14 G02 Y-30 R30;N15 G01 X-181;N16 G03 X-172 Y-64 R184;N17 G02 X-64 Y-172 R184;N18 G03 X-30 Y-181 R184;N19 G01 Y-101;N20 G02 X30 R30;N21 G01 Y-181;N22 G03 X64 Y-172 R184;N23 G02 X172 Y-64 R184;N24 G03 X184 Y0 R184;N25 G40 G01 X250;N26 M99;这里用了G42刀具半径右补偿，由于存在补偿，所以刀具中心轨迹与工件轮廓不重合，如果不设置刀具半径补偿，只能按刀具的中心轨迹编程，即按照上图中的虚线进行编程，计算相当的复杂，尤其是当刀具磨损或换新刀使刀具半径变化时，还要重新计算刀具中心的轨迹并修改程序，很是繁琐的，还不能保证加工精度。数控铣床具备刀具半径补偿功能时，只需要按工件轮廓编写程序即可，设置好补偿值，系统会自动计算刀心轨迹，相当的方便 一般要在未铣削到工件之前下刀补，在零件加工完之后取消刀补。即提前上刀补，置后下刀补。设置刀具补偿还有一个好处 就是加工方便，无论换用直径为多少的刀，只要改一下补偿值就行了1.4用刀补功能去除余量1.4.1利用刀补去余量在加工零件时，经常要去除余量，去除余量方法也较多，用刀补功能去除是常用的方法。刀补值的广义含义是刀具与对应轮廓的距离，刀补值越大，刀具偏离轮廓距离越远，根据这个原理，可以实现余量去除。如加工,#80mm盲孔，只要按轮廓编如下程序：0123(铣床加工程序)G54 C-40 GO Z100(,r32mm键槽铣刀)X0 Y0 M03 Sl000Z2GOl Z-2 F50(盲孔深2mm)G41 D01 X-10 Y30 F120(建刀补)G03 X-40 Y0 R30(切向进刀)I40(走轮廓)X-10 Y-30 R30(切向出刀)G0 Z100(抬刀)G40 Y200(取消刀补)M30 (程序结束)上述程序，刀补值D01取8mm(刀具半径)时，即可加工出郝R160mm盲孔的内轮廓，但轮廓内仍有余量，此时可用加刀补的方法去除，刀补值取20mm、28ram。分别运行上述程序，即可去除余量，完成盲孔加工。142用刀补去余量应注意的问题1)含内圆弧轮廓时去余量。要去除余量，在加工轮廓所用刀补值的基础上，必须采用增加刀补值来实现，对于外圆弧轮廓，最大值不受限制，对于内圆弧轮廓，刀补值一般应小于内轮廓最小曲率半径，否则可能会引起干涉等问题，在本文141节中，如28mm刀补值改为32mm时，将产生干涉，因为切向切人的圆弧为R30mm内圆弧，D01取32mm时，反向圆弧走刀引起干涉，值得注意的是，如果反向走刀不会引起干涉，刀补值也不受此限制，如图2所示钝角包围的圆弧轮廓，可用加刀补值去除内余量。图1.6内轮廓去除余量钝角内圆弧轮廓去余量2)锐角内圆弧去余量。两锐角边用圆弧连接形成的内轮廓如图3所示，当刀位点在安全区时，不会产生问题，在警界线包围区域，则产生过切，从图3分析，最大刀补值可以大于圆弧最小曲率半径，但如过大，则会引起过切，因此最大刀补值受到限制；如果是直角或钝角，从刀具轨迹分析可知，不会产生干涉过切现象，因此最大刀补值不会受到限制。图1.7锐角内去除余量锐角内圆弧去余量15用刀补控制尺寸精度零件尺寸精度涉及到工艺、设备和刀具等多方面因素，因磨损、重磨或换新刀引起刀具直径改变后，机床只要具有刀补功能，就不必修整程序，只调整刀补值即可。要保证尺寸精度，在工艺上应安排粗精加工，并充分利用刀补功能，根据加工过程工件测量值来调整刀补值和工艺参数，以达到零件精度要求。以下说明精度控制方法。加工一个（79.92mm79.98mm）（79.92mm79.98）2mm方体零件，按照公称尺寸编程如下：O123(铣床加工程序)N10 G54 G40 G0 Z100(r32mm立铣刀)N20 X-60 Y-60 M03 S1000N30 Z2N40 G0l Z-2 F50N50 G4l Dl X-40 F120N60 Y40N70 X40N80 Y-40N90 X-50N100 G0 Z100Nl10 G40 Y200N120 M30上述程序采用顺铣工艺，顺铣让刀，会少切，故可取小的精加工余量，如020mm，那么粗加工的刀补值为8.2mm，按此值加工，假如测得边长8046mm，实际合格尺寸为79927998mm。因为是外轮廓，按最大尺寸计算刀补，单边实际余量为(80467998)2=0.24mm，精加工应取刀补值D=8.2024=796mm，按796mm刀补进行精加工，理论上得到7998mm尺寸，实际上精加工时切削量少，顺铣让刀少，所以真实尺寸比理论尺寸小，因此根据刀具情况，精加工时可适当加大刀补，如再次测量尺寸已很接近精度要求，可不调整刀补，用空走刀来处理。第二章 刀具半径补偿功能在铣削加工中产生的问题2.1刀具半径补偿功能产生过切的几种情况 1）有的程序在调用子程序之前，建立了刀补，在子程序结束处，没取消刀补，紧接着第二次调用子程序，在第二圈加工完毕才取消刀补，结果一圈走下来，刀具在此处转圈，出现过切。正确的编程方法是:铣完第一圈沿切线方向切出时，先取消刀补，下刀后，再建立刀补，调用子程序铣削第二圈。 2）“在建立刀具半径补偿后，不能出现连续两个程序段无选择补偿坐标平面的移动指令，否则数控系统因无法正确计算程序中刀具轨迹交点坐标，可能产生过切现象”。尽管教科书上强调了这一点，但是在具体运用时，学生常常不得要领。例如为了利用子程序解决每次铣削0.6 mm深的问题，有以下程序:N 10 G 00 Z10N20 X 0 Y0N30 M 0 3 S600N40 G 42 GOI X34.853 Y-50 DO1 F200N50 G 90 GOO ZON60 G9 1 GOI Z-0.6N70 G90 G0I X 50 Y-34.853由于建立刀具半径补偿后，连续两个程序段(N50-N60)在平面轨迹上没用到刀补，故仿真加工时显示出错信息。可见建立刀补后，要马上在XY平面用上刀补进行轨迹加工，防止随后出现多个无轴运动的指令，如G90, G91, M03等。另外，开始切削加工前，在离开工件的位置预先加上工刀具半径补偿(通常在XOY平面或与XOY平面平行的平面上)，之后进行Z轴方向的切入。为保证程序运行后得到正确的工件轮廓而不产生过切，编程时必须注意加工程序的结构。如图所示，在XOY平面内(或平行于XOY平面的平面内)使用刀具半径补偿功能(有Z轴移动)进行轮廓切削，设起点在(0，0，100)处，当刀具半径补偿从起点开始时，由于接近工件及切削工件时要有Z轴移动，按以下程序加时就会出现过切现象，并且系统不会报警停止。 图2.1正确的补偿轨迹 图2.2存在过切现象的补偿轨迹刀具半径补偿轨迹O 0001N1 G90 G54 S1000 M03；N2 G00 Z100；N3 X0 Y0；N4 G0l G41 X20 Y10 D01 F100；N5 Z2；N6 Z-10；N7 Y50；N8 X50；N9 Y20；N10 X10；N11 G00 Z100；N12 G40 X0 Y0；N13 M05；N14 M30；根据刀具半径补偿功能编程规则，在XOY平面内(或平行于XOY平面的平面内)建立刀具半径补偿后，不能连续出现两段z轴的移动指令，否则会出现补偿位置不正确。当半径补偿从N4程序段开始建立的时候，数控系统只能预读其后的两个程序段，而N5、N6两段程序段都是z轴移动指令，没有XOY平面内的坐标移动，系统无法判断下一步补偿的矢量方向，这时系统并不报警，补偿照样进行，但是N4程序段执行后刀心轨迹目标点发生了变化，不再是图中的P点，而是如图所示的P1点，这样就产生了过切(图中阴影部分)。为避免这种过切，可以在建立半径补偿之前，选择一个不会发生干涉的安全位置，使z轴以快速运动接近工件后，再以进给速度进给到切削深度。将上述程序改为：N1 G90 G54 S1000 M03；N2 G00 Z100；N3 X0 Y0；N4 Z5；N5 G01 Z-10 F100；N6 G41 X20 Y10 D01：N7 Y50；N8 X50；N9 Y20；N10 X10；N11 Z100；N12 G40 X0 Y0 M05；N13 M30。采用这个程序段进行加工，就可以避免过切的产生。 3）建立刀补后，在XY平面上用刀补加工轨迹，如果加工表面既有直线又有曲线，应该先加工直线，再加工曲线，否则容易出现过切现象。4）利用刀补使用的例子：加工R184mm的外圆，编程时，用R20mm的立铣刀，按中心轨迹编程，且编成了加工R180mm的圆，加工时使用的是12的立铣刀，在这么多变数的情况下欲加工出R184mm的外圆，只要用G42建立刀补，刀具半径输人R2(D92D90,R5R6各1mm)给予补偿，就不必修改程序了。5）使用刀补时，在每一程序段中刀具移动到的终点位置，不仅与终点坐标有关，而且与下一段刀具运动的方向有关，应避免夹角过小或过大的运动轨迹，否则有可能过切或欠切。如下段程序:N1 0 G 00 Z5N2 0 G00 X0 Y0N3 0 M 03 S600N4 0 G42 G00 X50 Y-7 D01N5 0 G01 Z-2 F200N6 0 G01 X28执行程序后，刀具的走刀轨迹如图，图2.3轨迹错误其中虚线部位被切掉，出现了过切现象。究其原因是刀具由(X0, YO)向(X50, Y-7)移动的过程中，使用G42建立了右刀补，使刀具中心偏移一个半径，移至图a右侧的位置，接下来执行N60 G01 X28，由于前后两句指令刀具的进给方向相反，所以出现了以上结果。将程序改为:N1 0 G 00 Z5N2 0 G 00 X0 Y0N3 0 M 03 S600N3 5 G 00 X60 YON4 0 G42 G00 X50 Y-7 D01N5 0 G 01 Z-2 F200N6 0 G01 X28图2.4轨迹正确修改程序 ，把建立刀补与接下来使用刀补切削轮廓的进给方向保持一致，过切问题得以解决。见图刀具半径补偿功能指令的使用 刀具半径自动补偿功能为数控加工提供了很大方便，但在应用刀具补偿指令时，应注意以下问题：(1)执行G41、G42指令时的第一条移动指令和用C,40指令撤消G41、G42指令时的移动指令只能用901或COO指令，而不能用G02或G03指令，且在这两个程序段中，刀具不应接触到工件，以免产生过切或欠切现象。(2)改变补偿值必须在G40执行后重新建立新的刀具补偿值。如需改变刀具半径补偿号，则要在当前刀具补偿值取消之后才能改变；如果不在G40取消当前的补偿号之后来改变，则当前程序段的目的点的补偿量将按照新的给定值，而当前程序段开始点补偿量则不变，从而可能导致欠切过切现象。(3)数控加工中，从刀具使用寿命、加工精度、表面粗糙度角度来考虑，一般采用顺铣；通常规定外轮廓采用顺时针走刀路线，内轮廓采用逆时针走刀路线，这样G41使用较多。值得注意的是，当NC执行到带有C,41(G42)和D指令程序段时，只能同时预读其后两个程序段，这两个程序段在指定平面坐标轴移动的走向决定补偿的方向，如果有连续两段或两段以上没有指定平面(如XY平面)内的坐标移动指令，NC将无法判断下一步补偿矢量的方向而出现过切现象。(4)刀具的半径应小于最小凹弧半径(不管是外轮廓还是内轮轮廓)，否则机床将报警。(5)为了保证切削轮廓的完整性、平滑性，内、外轮廓的走刀方式一般采用圆弧切入、切出轮廓的方式。圆弧切入之前，用G41或C,42指令，G00GO1走直线，进行刀具半径补偿；圆弧切出之后，用G40指令，G00G01走直线，取消刀具半径补偿，其中过渡圆弧半径应大于刀具半径。第三章 刀具材料在金属切削过程中，刀具直接承担切除工件余量和形成已加工便面的任务。各类刀具一般都由夹持部分和切削部分组成。夹持部分的材料一本多用中碳钢，而且学部分的材料根据不同的加工条件合理选择。通常所说的刀具材料，一般只切屑部分的材料。刀具材料的切削性能对生产效率、已加工表面质量、刀具寿命和加工成本影响较大，因此，应当重视刀具材料的正确选用和合理使用。本章主要介绍各种常用刀具材料的性能及其如何合理选用。3.1 刀具材料应具备的性能在切削加工时，刀具切削部分与切削、工件相互接触，承受很大的压力和剧烈的摩擦。刀具在高温下进行切削的同时，还承受切削力、冲击和震动，工作条件十分恶劣，因此，刀具材料必须满足以下基本要求。1.高的硬度和耐磨性这是指刀具材料抵抗机械摩擦和磨损 的能力。刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度。一般刀具材料的硬度越高，耐磨性也就越好。2.足够的强度和韧性这是指刀具在承受较大载荷和机械冲击时不致破损的能力。切削时，刀具切削部分要承受很大的切削力、冲击和震动，为避免崩刃和折断，刀具材料应具有足够的强度和韧性。3.高的耐热性这是指刀具热稳定性的能力。耐热性也称热硬性，即刀具材料在高温下保持高的硬度、耐磨性、强度和韧性的能力。它是衡量刀具材料切削性能的主要指标。材料的热硬性越好，允许的切削速度也就越高。4.良好的物理性能物理性能是指材料的密度、熔点、热膨胀性、导热性等。良好的物理性能是提高加工精度的需要。其中刀具材料的导热性能越好，由刀具传出的热量越多，越有利于降低切削温度，提高刀具寿命。5.稳定的化学性能这是提高刀具抗化学磨损的需要。刀具材料的化学性能稳定，在高温高压下，才能保持良好的抗扩散、抗氧化的能力。刀具材料与工件材料的亲和力小，则刀具材料的抗粘接性能好，粘结磨损小。6.良好的工艺性为了便于刀具制造，要求刀具材料具备良好的工艺性能。工艺性能主要包括刀具材料的热处理性能、磨损加工性能、锻造性能及高温塑性变形性能等。工艺性能差的材料不宜制造刀具7.经济性刀具材料的发展应结合本国资源，尽可能满足资源丰富、价格低廉的要求。经济性是评价刀具材料的重要指标之一，也是正确选用刀具材料、降低产品成本的主要依据之一。刀具材料种类很多，但目前还没有找到一种能完全满足上述性能要求的刀具材料。硬度、耐磨性高的材料，其强度、冲击韧性往往较差，反之亦然。所以一种好的刀具材料应根据它的工艺需要保证主要需求的性能。3.2刀具材料的种类及其选择1.常用刀具材料的种类（1） 工具钢 包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢。碳素工具钢是碳的质量分数在0.65%1.35%的优质高碳钢，常用牌号有T10A，T12A等。碳素工具钢一般只能在小于10m/min的切削速度下工作。合金工具钢是在碳素工具钢中加入一定量的合金元素（钨、铬、锰、硅等）组成的工具钢。常用的合金工具钢有9SiCr，CrWMn等。其切削速度可比碳素工具钢高20%左右。由于碳素工具钢和合金工具钢的切削性能较差，现在作为刀具材料的使用量多较少，仅用于手工锯条、锉刀和丝锥、板牙等手工工具或低速刀具。本节奏点介绍应用较多的高速钢。（2） 硬质合金 硬质合金是现在应用最多的刀具材料。有钨钴类硬质合金、钨钛钴类硬质合金和钨钛（钽）铌类硬质合金等。（3）超硬刀具材料 包括陶瓷、金刚石及立方碳化硼等。2.高速钢及工件材料的切削量高速钢是含有较多的钨、钼、铬、钒的高合金工具钢。它允许的切削速度比碳素工具钢及合金工具钢高13倍，故称为高速钢。由于小型高速钢刀具在空气中冷却就能淬硬，且刃磨时能获得锋利的刃口，故高速钢又有“风刚”、“锋刚”之称。磨损后因其刃口颜色呈白色，又称“白刚”。高速钢具有较高的热稳定性，在切削温度高达500650时，还能进行切削，是综合性能好哦、应用广泛的一种刀具材料。其强度和韧性是先有刀具材料中的最高的（抗弯强度为一般硬质合金的23倍，为陶瓷的56倍，韧性是硬质合金的910倍），具有一定的硬度（6266HRC）和耐磨性，适合于各类切削刀具的要求，可以加工从非铁金属到该文合金的各种材料。高速钢按性能可分为普通高速钢和高性能高速钢你。按制造工艺可分为熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。（1）普通高速钢这类高速钢刀具的切削速度一般不太高，切削普通刚料时一般不高于4060m/min。普通高速钢可分为钨系和钨钼系两类。1） 钨系高速钢，常见的牌号是W18Cr4V，简称W18。它具有较好的综合性能，可制造各种复杂刀具。W18的优点是淬火时过热倾向小，热处理控制较容易，刃磨工艺性好。缺点是碳化物分布不均匀，强度和韧性显得不够，不宜做大界面的刀具，热塑性也较差。2） 钨钼系高速钢，常见的牌号是W6Mo5Cr4V2，简称M2。它具有较好的综合性能。这种刀具材料的主要缺点是热处理容易脱碳，淬火温度范围窄，热处理工艺较难掌握。3）我国自行研制的另一种钨钼钢是W9Mo3Cr4V，简称W9.它具有良好的力学性能，其热稳定性略高于M2钢。具有良好的热塑性，易锻、易扎，热处理温度范围宽，脱碳倾向比M2钢小得多（略高于W18钢），磨削加工性也很好，刀具寿命也有一定程度的提高。（2）高性能高速钢高性能高速钢是指在普通高速钢中增加碳、钒，添