数控车床刀具半径补偿

数控车床刀具半径补偿 技师论文 车床刀具半径补偿 1 6 页 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 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 1 2 6 页 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 2 3 6 页 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 G41 G42 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 3 4 6 页 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 G