数控铣削加工中刀具补偿的使用.doc

类别职业教育数控铣削加工中刀具补偿的使用摘 要：本文介绍了刀具补偿的两种方式：刀具半径补偿和刀具长度的补偿。指出了这两种方式的常用手法以及注意事项，明确了刀具补偿的重要性。关键词：刀具补偿；数控铣削加工；刀具半径补偿；刀具长度补偿在数控铣床上进行轮廓加工时，因为铣刀有一定的半径，所以刀位点轨迹和工件轮廓不重合，这就需要刀具半径补偿。当应用刀具半径补偿功能时，只需按工件轮廓轨迹进行编程，将刀具半径值输入数控系统刀补界面中，运行程序时，系统就会自动计算刀位点轨迹，并进行刀具半径补偿，从而加工出符合尺寸要求的工件，如果刀具发生变化时也无需更改加工程序，只需更改数控系统中的刀具半径补偿值就可以了，使编程工作大大简化。合理设置刀具半径补偿值，灵活应用刀具半径补偿功能，对简化数控铣削编程有着非常重要的意义。在数控加工中主要有两种补偿:刀具半径补偿和刀具长度的补偿。这两种补偿基本上能解决在加工中因刀具形状而产生的轨迹问题。下面是两种补偿在一般加工编程中的应用。1 刀具半径补偿1.1刀具半径补偿的重要性刀具半径补偿一般只用于铣刀类刀具。当编程人员准备编一个用铣刀加工一个工件的外轮廓的程序时，首先要根据工件的外形尺寸和刀具的半径进行细致的计算坐标值来确定刀具中心的轨迹路线。值得一提的是，此时所使用的刀具半径仅仅是这把铣刀的半径值，如果当辛辛苦苦编完程序后发现这把铣刀尺寸不适合加工，那么编程人员就要不辞辛劳地重新计算刀具中心的轨迹路线的坐标值。这对于一个外形复杂的模具来说简直是太困难了。再者，一个工件的外形加工分粗加工和精加工，这样粗加工程序编好后也就是完成了粗加工。因为经过粗加工，工件外形尺寸发生了变化，接下来又要计算精加工的刀具中心轨迹的坐标值，工作量就更大了。因为刀具半径补偿是一个比较难以理解和使用的一个指令，所以在编程中很多人不愿使用它。但是我们一旦理解和掌握了它，使用起来对我们的编程和加工将带来很大的方便。当铣刀加工工件的外或内轮廓时，如果用了刀具半径补偿，这些麻烦都迎刃而解了。我们可以忽略刀具半径，而根据工件轮廓进行编程，然后把刀具半径作为半径补偿放在半径补偿寄存器里。临时更换铣刀也好、进行粗精加工也好，我们只需更改刀具半径补偿值，就可以控制工件外形尺寸的大小了，对程序基本不用作一点修改。1.2常用的刀具半径补偿方式1）B功能刀具半径补偿早期的数控系统在确定刀具中心轨迹时，都采用读一段、算一段、再走一段的B功能刀具半径补偿（简称B刀补）控制方法，它仅根据程序段的编程轮廓尺寸进行刀具半径补偿。对于直线而言，刀补后的刀具中心轨迹为平行于轮廓直线的直线段；对于圆弧而言，刀补后的刀具中心轨迹为轮廓圆弧的同心圆弧段。因此，B刀补要求编程轮廓间以圆弧连接，并且连接处轮廓线必须相切；而对于内轮廓的加工，为了避免刀具干涉，必须合理地选择刀具的半径（应小于过渡圆弧的半径）。由于B刀补编程轮廓为圆角过渡，前一程序段刀具中心轨迹的终点即为后一程序段刀具中心轨迹的起点，因此数控系统无需计算段与段间刀具中心轨迹的交点。B刀补仅根据本程序段的编程轮廓尺寸进行刀具半径补偿，无法预计由于刀具半径所造成的下一段加工轨迹对本段加工轨迹的影响，不能自动解决程序段尖的过渡问题，需要编程人员在相邻程序段转接处插入恰当的过渡圆弧作圆角过渡。显而易见，这样的处理存在着致命的弱点：一是编程复杂，二是工件尖角出工艺性不好。随着计算机技术的发展，目前CNC系统已不再用B功能刀具半径补偿，而采用C功能刀具半径补偿。2）C功能刀具半径补偿C功能刀具半径补偿（C刀补）在计算本程序段刀具中心轨迹时，除了读入本程序段编程轮廓轨迹外，还是提前读入下一程序段编程轮廓轨迹，然后根据他们之间转接的具体情况，计算出正确的本段刀具中心轨迹。C刀补自动处理两个程序段刀具轨迹的转接，编程人员完全可以按工件轮廓变成而不必插入转接圆弧，因而在现代CNC系统中得到了广泛的应用。现以C刀补为例讲述刀具半径补偿的使用技巧。1.3刀具半径补偿注意事项半径补偿模式的建立与取消程序段只能在G00或G01的移动指令模式下才有效。为保证刀补建立与取消时刀具与工件的安全，通常采用G01运动方式来建立或取消刀补。如果采用G00运动方式来建立或取消刀补，则要采取先建立刀补再下刀和先退刀再取消刀补的编程加工方法。为了便于计算坐标，采用切线切入方式或法线切入方式来建立或取消刀补。对于不便于沿工件轮廓线方向切向或法向切入切出时，可根据情况增加一个圆弧辅助程序段。为了防止在半径补偿建立与取消过程中刀具产生过切现象，刀具半径补偿建立与取消程序段的起始位置与终点位置最好与补偿方向在同一侧。刀具补偿模式下，一般不允许存在连续两段以上的非补偿平面内移动指令，否则刀具也会出现过切等危险动作。G41、G40和G42、G40必须成对使用。G41、G42不能重复使用。例如，假如，开始使用刀具左补偿G41，由于需要要换成刀具右补偿G42，那么先用G40把G41取消，然后才可以使用G42。否则，在一些加工中会造成过切或者系统的报警。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。2刀具长度补偿2.1刀具长度的概念刀具长度是一个很重要的概念。我们在对一个零件编程的时候，首先要指定零件的编程中心，然后才能建立工件编程坐标系，而此坐标系只是一个工件坐标系，零点一般在工件上。长度补偿只是和Z坐标有关，它不象X、Y平面内的编程零点，因为刀具是由主轴锥孔定位而不改变，对于Z坐标的零点就不一样了。每一把刀的长度都是不同的，例如，我们要钻一个深为50mm的孔，然后攻丝深为45mm，分别用一把长为250mm的钻头和一把长为350mm的丝锥。先用钻头钻孔深50mm，此时机床已经设定工件零点，当换上丝锥攻丝时，如果两把刀都从设定零点开始加工，丝锥因为比钻头长而攻丝过长，损坏刀具和工件。此时如果设定刀具补偿，把丝锥和钻头的长度进行补偿，此时机床零点设定之后，即使丝锥和钻头长度不同，因补偿的存在，在调用丝锥工作时，零点Z坐标已经自动向Z+(或Z)补偿了丝锥的长度，保证了加工零点的正确。2.2 刀具长度补偿的工作使用对于数控铣床来说，刀具长度补偿是通过执行含有G43(G44)和H#指令来实现的，同时我们给出一个Z坐标值，这样刀具在补偿之后移动到离工件表面距离为Z的地方。其中，G43为刀具长度正(positive)补偿或离开工件(away from the part)补偿，而G44为刀具长度负(negative)补偿或趋向工件(toward the part)补偿。另外一个指令G49是取消G43(G44)指令的，其实我们不必使用这个指令，因为每把刀具都有自己的长度补偿，当换刀时，利用G43(G44)和H#指令赋予了自己的刀长补偿而自动取消了前一把刀具的长度补偿。例如，刀具快速接近工件时，到达距离工件原点15mm处，可采用这样的程序段:G90 G00 G43Z15.0 H012.3 刀具长度补偿的两种方式1）用刀具的实际长度作为刀长的补偿使用刀长作为补偿就是使用对刀仪测量刀具的长度，然后把这个数值输入到刀具长度补偿寄存器中，作为刀长补偿。2）利用刀尖在Z方向上与编程零点的距离值(有正负之分)作为补偿值。这种方法适用于机床只有一个人操作而没有足够的时间来利用对刀仪测量刀具的长度时使用。这样做当用一把刀加工另外的工件时就要重新进行刀长补偿的设置。使用这种方法进行刀长补偿时，补偿值就是主轴从机床Z坐标零点移动到工件编程零点时的刀尖移动距离，因此此补偿值总是负值而