機(jī)電類畢業(yè)論文范文

1、數(shù)控加工中刀具補(bǔ)償應(yīng)用研究 指導(dǎo)老師： 魏保立 姓 名： 屠姬飛 學(xué) 號： 090323012 系 別： 機(jī)電工程系 專業(yè)班級: 機(jī)電一體化09a1 前 言刀具補(bǔ)償是數(shù)控加工系統(tǒng)的一個基本功能，在手工編程輪廓銑削加工中廣泛使用，如何深人掌握和應(yīng)用此功能，在數(shù)控加工中有非常重要的意義，在進(jìn)行輪廓加工中，由于刀具有一定的半徑，刀具中心軌跡與工件 軌跡常不重合。通過刀具補(bǔ)償功能指令，cnc 系統(tǒng)可以根據(jù)輸入補(bǔ)償量或者實(shí)際 的刀具尺寸，使機(jī)床自動加工出符合程序要求的零件。目前，刀具半徑補(bǔ)償功能 已廣泛應(yīng)用在數(shù)控加工中，對數(shù)控技術(shù)的發(fā)展有很大的指導(dǎo)意義。 刀具半徑補(bǔ)償即根據(jù)按零件輪廓編制的程序和預(yù)先設(shè)定

2、的偏置參數(shù)，實(shí)時自動生成刀具中心軌跡的功能成為刀具半徑補(bǔ)償功能。 從國內(nèi)外研究現(xiàn)狀來看， 刀具半徑補(bǔ)償功能已廣泛應(yīng)用在數(shù)控加工中。 目前， 在我國刀具半徑補(bǔ)償?shù)玫搅撕芎玫陌l(fā)展。 但是在加工中， 還是存在一定的問題。 如： 刀具的合理選擇、 加工中正確的走刀軌跡、 正確使用刀具半徑補(bǔ)償?shù)闹噶畹取?在國外，刀具半徑補(bǔ)償有了非常成熟的發(fā)展。主體現(xiàn)在：加工零件的精度，加工質(zhì)量及生產(chǎn)率。 鑒于國外刀具半徑補(bǔ)償?shù)某墒鞈?yīng)用，我國仍需有待提到，這對制造將會產(chǎn)生積極的影響。- 2 -摘要刀具補(bǔ)償功能廣泛應(yīng)用在數(shù)控加工中。實(shí)際加工過程中，由于不同刀具 的半徑各不相同，在加工中會產(chǎn)生很大的加工誤差。因此，實(shí)際加工時

3、必須通過 刀具補(bǔ)償指令，使數(shù)控機(jī)床根據(jù)實(shí)際使用的刀具尺寸，自動調(diào)整各坐標(biāo)軸的移動 量，如果能合理建立和靈活運(yùn)用刀具補(bǔ)償，對簡化編程和提高數(shù)控加工質(zhì)量 會帶來很大的幫助。本文就加工中如何應(yīng)用刀具補(bǔ)償作一些探討。 針對刀具補(bǔ)償功能在數(shù)控銑削中的應(yīng)用， 研究其在加工中存在的問題并對此進(jìn)行解決，盡量避免此類問題的發(fā)生。關(guān)鍵詞：刀具半徑補(bǔ)償；功能；數(shù)控；工藝；程序；指令。- 3 -目錄緒論5第一章 數(shù)控加工中刀具補(bǔ)償概念7一、 刀具半徑補(bǔ)償概念、意義二、 刀具長度補(bǔ)償概念、意義第二章 刀具補(bǔ)償功能在數(shù)控加工中的應(yīng)用9一、數(shù)控車床中刀尖圓弧半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用二、刀具半徑補(bǔ)償在數(shù)控銑削中的應(yīng)用1.應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)

4、償2.利用刀具半徑，實(shí)現(xiàn)零件粗精加工3.利用刀具補(bǔ)償，提高加工精度三、刀具長度補(bǔ)償在數(shù)控加工中心的應(yīng)用1.利用刀具長度補(bǔ)償，進(jìn)行分層銑削2.利用刀具長度補(bǔ)償，空運(yùn)行程序四、加工舉例第三章 數(shù)控車床刀具半徑、長度補(bǔ)償分析13一、刀尖圓弧引起誤差分析1 刀尖圓弧誤差原因2 刀具圓弧半徑補(bǔ)償計(jì)算二、刀具半徑補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)1 刀具半徑補(bǔ)償方法2 刀具半徑補(bǔ)償注意事項(xiàng)三、刀具長度補(bǔ)償分析四、合理把握刀具長度補(bǔ)償時機(jī)進(jìn)刀過切及其解決方案五、確定刀具長度補(bǔ)償?shù)娜N方法第四章 數(shù)控銑床編程中刀具半徑補(bǔ)償使用技巧分析19一、使用直徑不同的刀具，可以不改變加工程序，只改變刀具表中的直徑值即可二、對工件進(jìn)行粗、半精、精加

5、工時，也可以不改變加工程序，改變刀具表中的刀具偏置值即可三、工粗、精電極可以用同一加工程序而選擇不同的刀具補(bǔ)償結(jié)論21致謝22參考文獻(xiàn)22緒論刀具補(bǔ)償功能的研究目前已被廣泛應(yīng)用于數(shù)控加工中，同時 也是提高數(shù)控加工精度，產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要的研究課題。迄今為止，刀具補(bǔ)償功能的研究非常普遍，但是在實(shí)際的加工中，卻存在很多的問題，因此，還有很大的探索空間。鑒于此，本課題的提出主要是根據(jù)在數(shù)控加工中，刀具補(bǔ)償應(yīng)用所存在的問題進(jìn)行研究，探討出原因及提出解決方法 研究條件：數(shù)控銑削機(jī)床、刀具、及編程軟件 應(yīng)用環(huán)境：數(shù)控加工中車床、銑床、加工中心及 mastercam、proe 等編程軟 件 工作目的：通過對

6、刀具補(bǔ)償功能在數(shù)控加工中的應(yīng)用研究，盡量避免在 實(shí)際加工中問題的出現(xiàn)。期望可以達(dá)到提高切削加工中的生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品 的質(zhì)量及精度，并對數(shù)控加工產(chǎn)生積極的指導(dǎo)意義的目標(biāo)。 主要內(nèi)容和要求： 此論文的主要研究內(nèi)容是： 1，刀具半徑補(bǔ)償功能的應(yīng)用 （1） ，在零件的自動加工過程中，刀具的磨損、重磨甚至更換經(jīng)常發(fā)生，應(yīng) 用刀補(bǔ)值的變化可以完全避免在刀具磨損、重磨或更換時重新修改程序的工作。 在零件加工過程中，刀具由于磨損而使其半徑變小，若造成工件誤差超出其工件公差，則不能滿足加工要求。假設(shè)原來設(shè)置的刀補(bǔ)值為某一值，經(jīng)過一段時間的加工后，刀具半徑的變?yōu)榱硪恢?，此時，可僅修改該刀具的刀補(bǔ)值：由原來的改

7、為變化后的，而不必改變原有的程序即可滿足加工要求。 （2）改變刀補(bǔ)值實(shí)現(xiàn)零件的粗、精加工。刀具補(bǔ)償功能還有一個很重要的用途就是實(shí)現(xiàn)零件的粗、精加工。如果人為地使刀具中心與工件輪廓偏置值不是一個刀具半徑，而是某一給定值，則可以用來處理粗、精加工問題。在粗加工時，可將刀具實(shí)際半徑再加上精加工余量作為刀具半徑補(bǔ)償值輸入，而在精加工時只輸入刀具實(shí)際半徑值，這樣可使粗、精加工采用同一個程序，同一尺寸的刀具。此文將詳細(xì)介紹其補(bǔ)償方法。 2，刀具補(bǔ)償功能在銑削應(yīng)用中所產(chǎn)生的問題 （1）刀具補(bǔ)償產(chǎn)生過切的幾種情況：指定平面內(nèi)存在二段或二段以上 非移動指令段； 在兩個運(yùn)動指令之間有兩個輔助功能程序段， 也可能造

8、成過切等。 (2)在補(bǔ)償開始時，只能用g01或goo，不能用圓弧插補(bǔ)指令(g02或g03)，否 則會產(chǎn)生報(bào)警。 (3)在補(bǔ)償進(jìn)行時， 在指定的平面內(nèi)如果連續(xù)有兩個或以上的非移動指令(輔 助機(jī)能或暫停等)。則會產(chǎn)生過切或切削不足。 (4)在補(bǔ)償撤消時，只能用g01或goo，不能用圓弧插補(bǔ)指令(g02及g03)，否 則會產(chǎn)生報(bào)警且刀具停止；在“單程序段”方式下，執(zhí)行一個程序段后停止，再 一次按起動按扭，執(zhí)行下一個程序段而不再讀取下一個程序段。 3，刀具補(bǔ)償?shù)闹付?，建立與撤銷及使用中的注意事項(xiàng) 如在使用事項(xiàng)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1）g41( 或 g42) 必須與 g40 成對使用； 2）編入 g41、

9、g42、g40 程序段，必須用和 g01(g40 程序段亦可用 g00，但 一般用 g01) 功能配合使用，且在使用時不允許有兩句連續(xù)的非移動指令； 3）g41( 或 g42) 與 g40 之間的程序段不得出現(xiàn)任何轉(zhuǎn)移加工，如鏡像、子 程序加工等； 4）d00 - d99 為刀具補(bǔ)償號，d00 意味著取消刀具補(bǔ)償。刀具補(bǔ)償值在加工或運(yùn)行之前必須設(shè)定在補(bǔ)償存儲器中； 5）刀具補(bǔ)償?shù)慕⑴c取消，應(yīng)在輔助程序段中進(jìn)行，不能編程在輪廓 加工的程序段上。- 5 -二、數(shù)控刀具補(bǔ)償?shù)暮x 由于程序所控制的刀具刀位點(diǎn)的軌跡和實(shí)際刀具切削刃口切削出的形狀并不重合，它們在尺寸大小上存在一個刀具半徑和刀具長短的差

10、別，為此就需要根據(jù)實(shí)際加工的形狀尺寸算出刀具刀位點(diǎn)的軌跡坐標(biāo)，據(jù)此來控制加工。加工中刀具尺寸及精加工余量間的調(diào)適問題，可由刀具半徑補(bǔ)償( 以下簡稱刀補(bǔ)) 功能予以解決。刀補(bǔ)功能可實(shí)現(xiàn)刀具中心偏置，從而使刀刃切削點(diǎn)的尺寸，即為工件要求加工的尺寸。粗加工時，為考慮保留精加工余量，一般設(shè)置刀具中心補(bǔ)償量為:刀具半徑加精加工量。這樣，刀具中心會在程序編制的工件輪廓的基礎(chǔ)上按預(yù)設(shè)補(bǔ)償量自動偏置。而精加工時，根據(jù)粗加工后測量尺寸的結(jié)果，計(jì)算還剩多少加工余量，再調(diào)整刀具中心補(bǔ)償量。在程序中設(shè)定刀補(bǔ)方向和調(diào)用相應(yīng)補(bǔ)償量，實(shí)際刀具切削形成的加工輪廓軌跡是在編程軌跡基礎(chǔ)上按補(bǔ)償量和補(bǔ)償方向作放大或縮小，形成外輪廓

11、或內(nèi)輪廓加工。由于數(shù)控系統(tǒng)軟件具有自動計(jì)算刀補(bǔ)、完成插補(bǔ)運(yùn)算、生成加工軌跡等功能，給編程、加工帶來極大方便。- 6 -第一章 數(shù)控加工中刀具補(bǔ)償概念一、刀具半徑補(bǔ)償 刀具半徑補(bǔ)償?shù)母拍睢Ｒ驗(yàn)橛辛说毒甙霃窖a(bǔ)償，我們在編程時可以不要考慮太多刀具的直徑大小。以銑刀銑削外輪廓為例，在沒有使用半徑補(bǔ)償時，編程人員必須依次算出刀具中心各點(diǎn)的坐標(biāo)，然后才能進(jìn)行編程。當(dāng)?shù)毒咧睆桨l(fā)生變化時，各點(diǎn)的坐標(biāo)必然也會發(fā)生變化，程序中的坐標(biāo)點(diǎn)需重新進(jìn)行計(jì)算，這樣使得每一次刀具變化都要重新計(jì)算重新編程，大大增加了編程工作量。同樣的情況如果使用了刀具半徑補(bǔ)償，編程人員不必計(jì)算刀具的實(shí)際中心軌跡，只需根據(jù)工件的輪廓計(jì)算出圖紙上

12、各點(diǎn)的坐標(biāo)值然后編出程序，再把刀具半徑作為補(bǔ)償量放在半徑補(bǔ)償寄存器里。數(shù)控裝置能自動計(jì)算出刀具中心軌跡，不管刀具半徑如何變化，我們只需更改刀具半徑補(bǔ)償值，就可以控制工件外形尺寸的大小，對上述程序基本不用作修改。 刀具半徑補(bǔ)償?shù)闹噶?。刀具半徑補(bǔ)償是通過指令g41、g42來執(zhí)行的，基本格式為g41/g42 g00/g01 x_ y_ h_；其中h為補(bǔ)償量代碼。補(bǔ)償有兩個方向：當(dāng)沿著刀具切削方向看，刀具在工件輪廓的左側(cè)是刀具半徑左補(bǔ)償用g41，反之則是刀具半徑右補(bǔ)償用g42。取消補(bǔ)償用g40；刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用。在應(yīng)用g41、g42進(jìn)行半徑補(bǔ)償時，應(yīng)特別注意使補(bǔ)償有效的刀具移動方向與坐標(biāo)。刀具半徑補(bǔ)

13、償?shù)钠鸬段恢煤苤匾绻褂貌划?dāng)?shù)毒咚庸さ穆窂饺菀壮鲥e，將會影響加工的零件形狀。正確的走刀應(yīng)該是在刀具沒有切削工件之前讓半徑補(bǔ)償有效，然后再進(jìn)行正常的切削。同樣的道理在取消刀具半徑補(bǔ)償時，也應(yīng)該是在切削完畢離開工件之后。 二、刀具長度補(bǔ)償 刀具長度補(bǔ)償?shù)母拍?。?shù)控銑床上刀具長度補(bǔ)償只是和z坐標(biāo)有關(guān)，對于x、y平面內(nèi)的編程零點(diǎn)，由于刀具是由主軸錐孔定位決定，因此x、y平面內(nèi)的編程零點(diǎn)位置是固定不變的。對于z坐標(biāo)的編程零點(diǎn)就不一樣了。在銑床上應(yīng)用的每一把刀具長度都是不同的，例如，我們要鉆一個深度為40mm的孔，然后將其進(jìn)行攻絲，攻絲深度設(shè)為30mm，加工刀具假設(shè)為一把長為250mm的鉆頭和一把長

14、為350mm的絲錐。首先用鉆頭鉆削出40mm深的孔，機(jī)床以其為基準(zhǔn)設(shè)定了相應(yīng)的工件零點(diǎn)，當(dāng)采用絲錐攻絲時，如果按照設(shè)定的工件零點(diǎn)開始加工，則由于兩把刀具長度不同，從而使得攻絲過長，損壞了刀具和工件。此時如果采用刀具長度補(bǔ)償，那么當(dāng)工件零點(diǎn)設(shè)定之后，即使絲錐和鉆頭長度不同，在調(diào)用絲錐工作時，零點(diǎn)z坐標(biāo)已經(jīng)自動向z+（或z-）補(bǔ)償了絲錐與鉆頭的長度差，保證了加工零點(diǎn)的正確，這樣就不會損壞刀具和工件了。 刀具長度補(bǔ)償?shù)闹噶?。刀具長度補(bǔ)償一般通過含有g(shù)43（g44）和h指令來實(shí)現(xiàn)的，格式為指令格式為g43 g01 z_h_；或g44 g01 z_h_。其中g(shù)43表示刀具長度正補(bǔ)償，即把編程的z值加上h

15、代碼指定的偏值寄存器中預(yù)設(shè)的數(shù)值后作為cnc實(shí)際執(zhí)行的z坐標(biāo)移動值，也就是說實(shí)際執(zhí)行的z坐標(biāo)值為z=z_+(h_)；而g44則正好相反，實(shí)際執(zhí)行的z坐標(biāo)值為z=z_-(h_)。其中h可設(shè)正值或負(fù)值，我們可以將這兩個指令通過h的正負(fù)值設(shè)定進(jìn)行統(tǒng)一，即只用g43和g44其中之一。加工結(jié)束后要取消刀具長度補(bǔ)償，用指令g49實(shí)現(xiàn)；刀具長度補(bǔ)償?shù)? 7 -應(yīng)用：(1)用刀具的實(shí)際長度作為刀具長度的補(bǔ)償（推薦使用這種方式）。使用刀具的實(shí)際長度作為補(bǔ)償就是使用對刀儀測量刀具的長度，然后把測量出來的數(shù)值輸入到刀具長度補(bǔ)償寄存器中，作為刀具長度補(bǔ)償。以避免加工不同的工件時不斷地修改刀具長度偏置值，減少由此產(chǎn)生的

16、操作失誤。（2）以其中一把較長的刀作為標(biāo)準(zhǔn)刀具，這個標(biāo)準(zhǔn)刀具的長度補(bǔ)償值為0，其余刀具實(shí)際長度與標(biāo)準(zhǔn)刀具長度的差值作為這些刀具的長度補(bǔ)償數(shù)值，輸入到其所采用的h代碼地址內(nèi)。（3）利用每把刀具到工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的距離作為各把刀的刀長補(bǔ)償，該值一般為負(fù)；此時用于設(shè)定工件坐標(biāo)系偏置的g54的z值為0。- 8 -第二章 刀具補(bǔ)償功能在數(shù)控加工中的應(yīng)用 刀具補(bǔ)償功能實(shí)現(xiàn)按零件輪廓編制的程序控制刀具中心的軌跡，以及在刀具半徑和長度發(fā)生變化（如刀具更換、刀具磨損）時，可對刀具半徑或長度做相應(yīng)的補(bǔ)償，而不需要修改程序。刀具補(bǔ)償有半徑補(bǔ)償和長度補(bǔ)償，編程指令有：g40取消刀具半徑補(bǔ)償，沿程序路徑進(jìn)給；g41左偏刀

17、具半徑補(bǔ)償，按程序路徑前進(jìn)方向，刀具偏在零件左側(cè)進(jìn)給；g42右偏刀具半徑補(bǔ)償，按程序路徑前進(jìn)方向，刀具偏在零件右側(cè)進(jìn)給；g43刀具長度正補(bǔ)償，即將坐標(biāo)尺寸字與h代碼中的長度補(bǔ)償量相加，按其結(jié)果進(jìn)行z 軸運(yùn)動；g44刀具長度負(fù)補(bǔ)償，即將坐標(biāo)尺寸字與h代碼中的長度補(bǔ)償量相減，按其結(jié)果進(jìn)行z 軸運(yùn)動；g49取消刀具長度補(bǔ)償，沿程序指定的z 坐標(biāo)進(jìn)行z 軸運(yùn)動。在實(shí)際數(shù)控加工中正確應(yīng)用刀具補(bǔ)償是提高加工質(zhì)量的關(guān)鍵，下面對刀具補(bǔ)償功能在各種數(shù)控加工的應(yīng)用進(jìn)行分析。一、數(shù)控車床中刀尖圓弧半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用編制數(shù)控車床加工程序時，理論上是將車刀刀尖看成一個點(diǎn)，但為了提高刀具的使用壽命和降低加工工件的表面粗糙度，

18、通常將刀尖磨成半徑不大的圓弧(一般圓弧半徑為0.41.6mm之間)，所以實(shí)際切削時起作用的是切削刃圓弧與被加工表面所形成的兩個切點(diǎn)，它們是實(shí)際切削加工時形成工件表面的點(diǎn)。很顯然，假想刀尖點(diǎn)與實(shí)際切削點(diǎn)是不同的點(diǎn)，所以如果在數(shù)控加工或數(shù)控編程時不對刀尖圓角半徑進(jìn)行補(bǔ)償，僅按照工件輪廓進(jìn)行編制的程序來加工，勢必會產(chǎn)生加工誤差?，F(xiàn)代機(jī)床基本都具有刀具補(bǔ)償功能，對于具有刀尖圓弧半徑補(bǔ)償功能(g41左補(bǔ)償和g42右補(bǔ)償功能) 的數(shù)控車床，對應(yīng)每一個刀具補(bǔ)償號，都有一組偏置量x 、z ，刀尖半徑補(bǔ)償量r 和刀尖方位號t 。編程人員可直接根據(jù)零件輪廓形狀進(jìn)行編程，在數(shù)控加工前必須在數(shù)控機(jī)床上的相應(yīng)刀具補(bǔ)償號

19、輸入刀具圓弧半徑值，加工過程中，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)加工程序和刀具圓弧半徑自動計(jì)算假想刀尖軌跡，進(jìn)行刀具圓角半徑補(bǔ)償，完成零件的加工。刀具半徑變化時，不需修改加工程序，只需修改相應(yīng)刀具補(bǔ)償號的圓弧半徑值即可。而實(shí)際加工中，用圓頭車刀進(jìn)行車削加工時，實(shí)際的兩個切削點(diǎn)分別決定了x 向和z 向的加工尺寸。為了簡化編程和操作，加工前往往根據(jù)裝刀位置、刀具形狀確定刀尖方位號，直接通過機(jī)床面板上的功能鍵o f f s e t分別設(shè)定各刀具的x 向和z 向的補(bǔ)償值，在加工時調(diào)用相應(yīng)刀具的補(bǔ)償號即可。最后根據(jù)所加工零件的尺寸精度，修改所用刀具的x 向和z 向的補(bǔ)償值，以提高零件的加工精度。二、刀具半徑補(bǔ)償在數(shù)控銑削中

20、的應(yīng)用1.應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償銑削零件的內(nèi)輪廓和外輪廓銑削零件的內(nèi)輪廓和外輪廓時，按零件的輪廓來編程，程序中應(yīng)用t指令和g41或g42指令，在加工之前，通過機(jī)床面板的功能 鍵offset將刀具的半徑設(shè)定為刀具半徑補(bǔ)償值，就可以實(shí)現(xiàn)刀具半徑自動補(bǔ)償，完成內(nèi)（外）輪廓的銑削了。- 9 -2.利用刀具半徑，實(shí)現(xiàn)零件粗精加工在實(shí)際加工中，為了簡化程序，零件的粗精加工都采用一個程序和同一把刀具來完成，粗加工時把刀具半徑補(bǔ)償值增加一個精加工余量，精加工時將刀具半徑補(bǔ)償值設(shè)為刀具實(shí)際半徑值，或者根據(jù)零件的實(shí)際輪廓編成子程序，分別把粗精加工的刀具補(bǔ)償值設(shè)在不同刀具補(bǔ)償號里，粗加工和精加工時分別調(diào)用子程序并調(diào)用不同

21、的刀具補(bǔ)償號即可。3.利用刀具補(bǔ)償，提高加工精度當(dāng)?shù)毒吣p或刀具重磨后，刀具半徑變小，根據(jù)磨損量，修改相應(yīng)刀具的半徑補(bǔ)償值，減少由于刀具磨損等造成的誤差，提高加工精度。在首件試時，為了不浪費(fèi)材料，也采取增加刀具補(bǔ)償值的方法，根據(jù)實(shí)際測量值，再計(jì)算修改刀具補(bǔ)償值，進(jìn)行生產(chǎn)加工。三、刀具長度補(bǔ)償在數(shù)控加工中心的應(yīng)用加工中心具有自動換刀裝置，在加工過程中可以實(shí)現(xiàn)自動換刀。由于所用的刀具長度不同，每次換刀后，刀具在z向運(yùn)動時，需對刀具進(jìn)行長度補(bǔ)償。1.利用刀具長度補(bǔ)償，進(jìn)行分層銑削在實(shí)際加工中，由于刀具的有效切削長度有限，機(jī)床的承載能力有限，在銑削z 向深度尺寸較大的零件時，需要分層銑削。利用刀具長度

22、補(bǔ)償，以零件實(shí)際輪廓編程，加工前根據(jù)加工深度，分層設(shè)置刀具長度補(bǔ)償值，加工時調(diào)用相應(yīng)層的刀具長度補(bǔ)償號即可進(jìn)行分層銑削了。2.利用刀具長度補(bǔ)償，空運(yùn)行程序在實(shí)際加工中，為了檢驗(yàn)程序的正確性與合理性，在加工之前，要對程序進(jìn)行空運(yùn)行，這時，給一個較安全的刀具長度補(bǔ)償值，使刀具抬起在工件上方較安全的高度上空運(yùn)行程序，通過加工軌跡來檢驗(yàn)程序正確與否。四、加工舉例加工如圖所示的內(nèi)外輪廓（以fanuc-0i 系統(tǒng)加工中心編程）。外輪廓加工采用刀具半徑左補(bǔ)償，沿p 1p 2切入，沿p 3p 4切出，內(nèi)輪廓加工采用右補(bǔ)償，切入段為p 5p 7，切出段為p 6p 5。外輪廓加工完畢取消刀具半徑左補(bǔ)償，刀具至p

23、4點(diǎn)，抬刀后至p 5，再建立刀具半徑右補(bǔ)償。內(nèi)外輪廓均采用半徑為10m m的平底銑刀加工，內(nèi)輪廓加工前先鉆孔，鉆頭為t01，銑刀為t02。下面是所編制的數(shù)控程序。- 10 -o0010n0010 g54 g90 g00 x0 y0z100 m03 s1000 t01n0020 g00 x63 y50n0030 g01 g43 z10 f2000n0040 g01 z-15 f200 n0050 g00 g49 z10n0060 g91 g30 x0 y0 z0 t02n0070 m06；n0080 m03 s1000n0090 g00 x11 y-10n0100 g01 g43 z10 h01

24、 f2000n0110 g01 z-5 f1000n0120 g41 g01 y20 d01n0130 g01 y65 f300n0140 x16 y70n0150 x25n0160 g03 x35 y80 r10n0170 g01 y84n0180 g02 x45 y94 r10n0190 g01 x79n0200 g02 x94 y79 r15- 11 -n0210 g01 y21n0220 g02 x79 y6 r15n0230 g01 x45n0240 g02 x35 y16 r10n0250 g01 y20n0260 g03 x25 y30 r10n0270 g01 x16 y30n

25、0280 x-4 y50n0290 g40 g01 x-20n0300 g00 z100n0310 g00 x63 y50n0320 g01 g43 z10 f2000n0330 g01 z-15 f300n0340 g42 x71 y15 d01n0350 x55n0360 g02 x43 y27 r12n0370 g01 y73n0380 g02 x55 y85 r12n0390 g01 x71n0400 g02 x83 y73 r12n0410 g01 y27n0420 g02 x71 y15 r12n0430 g01 x63n0440 g40 g01 y50n0450 g00 g49

26、z100n0460 g00 x0 y0n0470 m30銑削加工前先建立加工坐標(biāo)系，并進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償值和刀具長度補(bǔ)償值的設(shè)定。如精加工余量為1mm，粗銑時設(shè)置刀具半徑補(bǔ)償值為11，精加工時刀具半徑補(bǔ)償值設(shè)為10。本例中在粗銑時，a 、o 兩處還有殘余加工余量，為減少編程工作量，也可采取增加刀具補(bǔ)償值的辦法去除。刀具長度補(bǔ)償值根據(jù)刀具長度而設(shè)，如刀具的有效切削長度不到15mm，可采取分層切削方式，若第一層刀具長度補(bǔ)償值設(shè)為7.5，則第二層設(shè)為15 。在使用刀具半徑補(bǔ)償時需要注意：在建立刀具補(bǔ)償時，一定要有一段不為零的直線運(yùn)動，而且一般運(yùn)動長度要大于刀具半徑值。- 12 -第三章 數(shù)控車床刀具半

27、徑、長度補(bǔ)償分析數(shù)控車削加工回轉(zhuǎn)形圓弧面和錐面零件時,直接按圖紙上的尺寸編程,車削加工出的零件尺寸就會存在誤差,導(dǎo)致不合格產(chǎn)品,通過刀具半徑補(bǔ)償可以很好的解決這個問題。刀具補(bǔ)償是補(bǔ)償實(shí)際加工時所使用的刀具與編程時使用的理想刀具或?qū)Φ稌r用的基準(zhǔn)刀具之間的差值,數(shù)控車床加工中刀具補(bǔ)償有刀具長度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償兩類,這也是cnc的核心功能之一。本文就數(shù)控車床刀具半徑補(bǔ)償問題進(jìn)行了研究和探討。一、刀尖圓弧引起誤差分析1 刀尖圓弧誤差原因編程時我們均是假設(shè)車刀有一個刀尖點(diǎn),以此假設(shè)刀尖點(diǎn)切削工件,假設(shè)刀尖點(diǎn)為實(shí)際上不存在的點(diǎn)。實(shí)際上在數(shù)控車削加工過程中,為了提高刀尖強(qiáng)度、降低表面粗糙度、提高加工表面質(zhì)

28、量,如圖1所示,通常在假想刀尖h處制有一圓弧過渡刃,一般圓弧半徑r有0.2mm、0.4mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm等多種,此半徑值由工件材料、刀具材料、切削參數(shù)等綜合各方面而定。在對刀時,刀尖的圓弧中心不易直接對準(zhǔn)起刀位置或者基準(zhǔn)位置。在編制加工程序的時候,我們把假想刀尖的切削軌跡作為工件輪廓來進(jìn)行,實(shí)際上,切削刃是圓弧刀具外圓的某一點(diǎn)(比如點(diǎn)a、b),并不是刀尖h。所以我們在實(shí)際加工的時候就把這個“誤差”補(bǔ)償給系統(tǒng),加工出符合零件圖紙要求的零件,這個就是半徑補(bǔ)償?shù)木売伞Ｈ鐖D1，圖2所示。按假象刀尖編出的程序在車削端面、外圓、內(nèi)孔等平行于z軸或者x軸的表面時,是沒有誤差的。但是車削

29、右端面、錐度及圓弧時會發(fā)生少切或過切的現(xiàn)象。圖2可以顯示在切削錐度時的少切現(xiàn)象?，F(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床一般都有圓弧半徑自動補(bǔ)償功能,在實(shí)際加工前把刀尖圓弧半徑值輸入系統(tǒng),就可以避免少切或者過切的現(xiàn)象。2 刀具圓弧半徑補(bǔ)償計(jì)算為了便于刀具中心軌跡的交點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算及對各種編程情況進(jìn)行分析,將程序段的輪廓軌跡、刀具半徑都當(dāng)作矢量。直線段矢量方向從起點(diǎn)指向終點(diǎn),而圓弧起- 14 -點(diǎn)及終點(diǎn)的半徑為矢量,方向由圓心指向起點(diǎn)或終點(diǎn),刀具半徑的矢量方向由零件加工程序段輪廓指向刀具圓心,其大小等于刀具半徑,在加工過程中始終垂直于輪廓軌跡。例如加工圓錐面誤差,可以計(jì)算得到:其中,r為刀具半徑；如圖2所示；為x方向誤差；

30、為z方向誤差。其它情況讀者可以自己進(jìn)行分析。二、刀具半徑補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)1 刀具半徑補(bǔ)償方法刀尖圓弧半徑補(bǔ)償指令如下:g41/g42/g40 g1/g0_ x(u)_ z(w)。順著刀具運(yùn)動方向看,刀具在工件的左邊,稱為刀具半徑左補(bǔ)償,用g41；順著刀具運(yùn)動方向看,刀具在工件的右邊,稱為刀具半徑右補(bǔ)償,用g42。取消刀具補(bǔ)償用g40。在刀具切削之前,要把該刀尖半徑輸入到系統(tǒng)。(比如華中系統(tǒng))從控制軟件菜單表中按f2、f3、f4等鍵任選一種工作方式,都會出現(xiàn)“刀具參數(shù)”菜單項(xiàng),按f2鍵切入到“刀具菜單”下層菜單,即可看到其中的“刀具偏置”、“幾何補(bǔ)償”和“磨耗補(bǔ)償”等功能設(shè)定項(xiàng)。再按下f2鍵選擇“刀具偏

31、置”,就可以在對應(yīng)的位置輸入有關(guān)參數(shù)即可。2 刀具半徑補(bǔ)償注意事項(xiàng)(1)g41、g42或g40,必須跟在直線段上(g0或g1),不能跟在g2、g3等其它指令后,否則會出現(xiàn)語法錯誤,系統(tǒng)會報(bào)警。(2)當(dāng)工件有錐度、圓弧時,必須在精車錐度和圓弧前一程序中建立半徑補(bǔ)償,一般在切入工件時的程序段建立半徑補(bǔ)償。(3)在刀尖半徑補(bǔ)償指令g41或g42后,刀具路徑必須是單向遞減或單向遞增。(4)指令刀尖半徑補(bǔ)償g41或g42的過渡直線段長度必須大于刀尖圓弧半徑；在x軸的切削移動量必須大于2倍刀尖半徑值。(5)當(dāng)用假想刀尖圓弧中心編程時,假想刀尖號設(shè)為0或9。編程時要用刀具半徑補(bǔ)償,對刀時要考慮刀尖圓弧半徑。

32、(6)刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用。在刀具磨損或刀具重磨后,刀具半徑變小,這時只需改變刀具半徑補(bǔ)償值,不需改變程序。三、刀具長度補(bǔ)償分析為了簡化零件的數(shù)控加工編程，使數(shù)控程序與刀具形狀和刀具尺寸無關(guān)。現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)除了具有刀具半徑補(bǔ)償功能外，還具有刀具長度補(bǔ)償（toollength compensation）功能。刀具長度補(bǔ)償使刀具垂直于進(jìn)給平面偏移一個刀具長度修正值，因此在數(shù)控編程過程中，一般無需考慮刀具長度。刀具長度補(bǔ)償要視情況而定。一般而言，刀具長度補(bǔ)償對于二坐標(biāo)和三坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控加工是有效的。有的數(shù)控系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)氖堑毒叩膶?shí)際長度與標(biāo)準(zhǔn)刀具的差（見圖1 a），有的補(bǔ)償?shù)氖堑毒呦鄬τ谙嚓P(guān)點(diǎn)的長度（見圖1b

33、、c）。- 15 -ab c圖1 刀具長度補(bǔ)償一個工件在加工的過程中如果需要多把刀，即中間需要換刀的話，那么前一把刀的抬刀高度對后一把刀有影響。如果抬刀的高度不夠的話，還會破壞工件的形狀，從而達(dá)不到圖紙的要求。下面以圖2 所示零件的編程為例介紹如何編程來滿足足夠的抬刀高度。四、合理把握刀具長度補(bǔ)償時機(jī)生產(chǎn)中使用配置fanuc 數(shù)控系統(tǒng)的xd40 數(shù)控銑床加工工件，正確設(shè)置并調(diào)用了刀具長度補(bǔ)償相關(guān)參數(shù)，但在應(yīng)用刀具長度補(bǔ)償加工工件型腔時出現(xiàn)了過切現(xiàn)象。檢查程序結(jié)構(gòu)，符合語法要求，坐標(biāo)尺寸計(jì)算正確。仔細(xì)分析程序、觀察刀具走刀路線和試加工，發(fā)現(xiàn)與刀具長度補(bǔ)償建立時機(jī)有關(guān)。生產(chǎn)案例分析如下: 進(jìn)刀過切

34、及其解決方案( 1) 問題陳述加工如圖3 所示工件，用平面銑刀( t01) 銑削工件上平面，用10 mm 鍵槽銑刀( t02)預(yù)加工10 mm 深三角形狀型腔。用t01 對刀以工件上表面中心作為工件坐標(biāo)系原點(diǎn)，t01 刀具加工完畢。換成t02 刀具從z 方向接近工件( 進(jìn)刀) 時，先往z 軸負(fù)方向“過沖”一段距離，然后才回升到程序指定z 坐標(biāo)位置，造成工件進(jìn)刀過切而報(bào)廢。針對這臺機(jī)床經(jīng)過試驗(yàn)和觀察發(fā)現(xiàn)，這種情形往往發(fā)生在后續(xù)使用刀具長度( 非標(biāo)準(zhǔn)刀具t02、t03 等) 大于第一把刀具( 標(biāo)準(zhǔn)刀具t01) 長度情形。t02 加工三角型腔進(jìn)刀部分加工程序如下:o0001- 16 -t02; /1

35、0 mm 鍵槽銑刀m03 s1000;g00 x0 0 y0 0;g43 z5 0 h02; /建立刀具長度補(bǔ)償g01 z 10 0 f80 0;( 2) 進(jìn)刀過切原因分析工件加工時所使用刀具參數(shù)如表1 所示。按照上面o0001 程序進(jìn)刀，程序運(yùn)行到“g43z5. 0 h02; ”語句時，觀察刀具運(yùn)行狀況發(fā)現(xiàn)刀具刀位點(diǎn)先運(yùn)行到z5 0 坐標(biāo)值下方并已經(jīng)進(jìn)入工件內(nèi)部然后再回升至z5 0 坐標(biāo)處。分析原因，執(zhí)行刀具長度補(bǔ)償語句時，有一個“建立補(bǔ)償”過程。系統(tǒng)先按照未建立長度補(bǔ)償運(yùn)行，即按照第一把刀具長度到達(dá)z5. 0 指定位置( 起始加工平面r) ，但實(shí)際使用的是t02，且t02 比t01 長出2

36、0 mm，第二把刀具刀位點(diǎn)在建立長度補(bǔ)償前先處于在r 平面下方20 mm 位置，而型腔深度為10 mm，雖然刀具按照長度補(bǔ)償方式馬上往上回退了，但是已經(jīng)造成了過切，所觀察到的進(jìn)刀過切過程如圖4 所示。( 3) 解決方案避免進(jìn)刀過切的方法是正確把握刀具長度補(bǔ)償建立時機(jī)。具體做法是: 在工件輪廓外建立刀具長度補(bǔ)償; 建立刀具長度補(bǔ)償語句中z坐標(biāo)值- 17 -應(yīng)大于t02 與t01 長度差值。將上面語句“g43 z5 0 h02; ”改為“g43 z25. 0h02; ”，實(shí)際運(yùn)行時就避免了進(jìn)刀過切并保證了加工安全。 五、確定刀具長度補(bǔ)償?shù)娜N方法首先要明確: 刀具長度補(bǔ)償值和g 5 4（工件坐標(biāo)系

37、)中的z 值有關(guān)。 用刀具的實(shí)際長度作為刀長的補(bǔ)償（推薦使用這種方式）。使用刀長作為補(bǔ)償就是使用對刀儀測量刀具的長度,然后把這個數(shù)值輸入到刀具長度補(bǔ)償寄存器中，作為刀長補(bǔ)償。使用刀具長度作為刀長補(bǔ)償?shù)睦碛扇缦拢菏紫龋褂玫毒唛L度作為刀長補(bǔ)償，可以避免在不同的工件加工中不斷地修改刀長偏置。這樣一把刀具用在不同的工件上也不用修改刀長偏置。在這種情況下，可以按照一定的刀具編號規(guī)則，給每一把刀具作檔案，用一個小標(biāo)牌寫上每把刀具的相關(guān)參數(shù)，包括刀具的長度、半徑等資料，事實(shí)上許多大型的機(jī)械加工型企業(yè)對數(shù)控加工設(shè)備的刀具管理都采用這種辦法。這對于那些專門設(shè)有刀具管理部門的公司來說，就用不著和操作工面對面地告

38、訴刀具的參數(shù)了，同時即使因刀庫容量原因把刀具取下來等下次重新裝上時，只需根據(jù)標(biāo)牌上的刀長數(shù)值作為刀具長度補(bǔ)償而不需再進(jìn)行測量。其次，使用刀具長度作為刀長補(bǔ)償，可以讓機(jī)床一邊進(jìn)行加工運(yùn)行，一邊在對刀儀上進(jìn)行其他刀具的長度測量，而不必因?yàn)樵跈C(jī)床上對刀而占用機(jī)床運(yùn)行時間，這樣可以充分發(fā)揮加工中心的效率。這樣主軸移動到編程z 坐標(biāo)點(diǎn)時，就是主軸坐標(biāo)加上(或減去)刀具長度補(bǔ)償后的z 坐標(biāo)數(shù)值。如下圖5 所示,即:h01=l1,h02=l2，h 0 3 = l 3 。此時g54 中的z 值應(yīng)為主軸回零后,主軸錐孔底面至工件上表面的距離 (工件上表面一般為工件坐標(biāo)系的z0 面)。g54 中的z=l(負(fù)值)。

39、- 18 -圖5以其中一把長刀作為標(biāo)準(zhǔn)刀具,這個標(biāo)準(zhǔn)刀具的長度補(bǔ)償值為0，實(shí)際刀具長度與標(biāo)準(zhǔn)刀具長度的差值作為該刀具的長度補(bǔ)償數(shù)值設(shè)置到其所使用的h 代碼地址內(nèi)。如上圖5 所示,即:h01=0,h02=l2-l1，h 0 3 = l 3 - l 1 。此時g54 中的z 值應(yīng)為主軸回零后,基準(zhǔn)刀刀尖至工件上表面的距離。g54 中的z=n1(負(fù)值)。 利用每把刀具到工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的距離作為各把刀的長度補(bǔ)償,該值一般為負(fù);如上圖5所示,即:h01=n1,h02=n2，h03=n3( 都為負(fù)值）。此時用于設(shè)定工件坐標(biāo)系偏置的g54的z=0。- 19 -第四章 數(shù)控銑床編程中刀具半徑補(bǔ)償使用技巧分析在

40、數(shù)控銑床上對工件進(jìn)行輪廓加工時，由于銑刀半徑的存在，使得刀具中心（刀心）軌跡和被加工工件輪廓不重合，如不考慮刀具半徑的存在，而直接按照工件輪廓編程，雖然編程比較方便，但加工出的零件尺寸會比圖樣要求小了一個刀具半徑（加工外輪廓時），或大了一個刀具半徑（加工內(nèi)輪廓時）不符合加工要求。因此在進(jìn)行數(shù)控加工時，必須使刀具沿工件輪廓偏移一個刀具半徑值，如圖所示，這一功能就是刀具半徑補(bǔ)償功能。應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償功能，在進(jìn)行數(shù)控銑削加工時，只需按工件輪廓軌跡進(jìn)行編程，然后將刀具半徑值輸入數(shù)控系統(tǒng)中的刀具偏置表中，執(zhí)行程序時，系統(tǒng)會自動計(jì)算刀具中心軌跡，進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償，從而加工出符合要求的工件形狀。當(dāng)?shù)毒甙霃桨l(fā)

41、生變化時也無需更改加工程序，使編程工作大大簡化。在數(shù)控銑削自動編程中，將所使用的刀具尺寸輸入刀具表中，系統(tǒng)會自動計(jì)算出刀具半徑，從而進(jìn)行補(bǔ)償。巧妙使用刀具半徑補(bǔ)償，可以滿足數(shù)控加工的許多功能。下面，根據(jù)我多年的數(shù)控實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以實(shí)際加工為例，介紹應(yīng)用半徑補(bǔ)償?shù)膸追N技巧。一、使用直徑不同的刀具時，可以不改變加工程序，只改變刀具表中的直徑值即可在零件的自動加工過程中，刀具的磨損、重磨甚至更換會經(jīng)常發(fā)生，應(yīng)用刀補(bǔ)值的變化可以完全避免在刀具磨損、重磨或更換時重新修改程序的工作。在零件加工過中，刀具由于磨損而使其半徑變小，若造成工件誤差超出其工件公差，則不能滿足加工要求。假設(shè)原來設(shè)置的刀補(bǔ)值為，經(jīng)過一段時

42、間的加工后，刀具半徑的減小量為，此時，可僅修改該刀具的刀補(bǔ)值：由原來的改為，而不必改變原有的程序即可滿足加工要求。同樣，當(dāng)?shù)毒咧啬ズ笠嗫烧沾颂幚?。?dāng)需要更換刀具時可以用新刀具的半徑值作為刀補(bǔ)值代替原有程序中的刀補(bǔ)值輸入數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行加工。由此可見，正是由于刀補(bǔ)值的變化適應(yīng)了刀具的變化，在不改變原有程序的情況下，可滿足其加工要求。由此，編程人員還- 20 -可在未知實(shí)際使用刀具尺寸的情況下，按照一定的標(biāo)準(zhǔn)刀具尺寸來進(jìn)行編程，實(shí)際加工時，對于半徑補(bǔ)償可用實(shí)際刀具半徑代替假設(shè)刀具半徑。二、工件進(jìn)行粗、半精、精加工時，也可以不改變加工程序，改變刀具表中的刀具偏置值即可刀具半徑補(bǔ)償功能還有一個很重要的用途

43、。如果人為地使刀具中心與工件輪廓偏置值不是一個刀具半徑，而是某一給定值，則可以用來實(shí)現(xiàn)粗、半精、精加工等問題。例如在粗加工時，可將刀具實(shí)際半徑再加上加工余量作為刀具半徑補(bǔ)償值輸入數(shù)控系統(tǒng)，而在精加工時只輸入刀具實(shí)際半徑值，這樣可使粗、半精、精加工采用同一個程序，其補(bǔ)償方法為：（）粗加工時，設(shè)定粗加工余量為，刀具半徑為，人工輸入刀具偏置值為；（）在半精加工時，設(shè)定半精加工余量為，刀具半徑為，輸入刀具的半徑值，即可完成輪廓半精加工；（）在精加工時，設(shè)定精加工余量為，輸入刀具的半徑值，即可完成最終的輪廓精加工。三、工粗、精電極可以用同一加工程序而選擇不同的刀具補(bǔ)償在模具制造業(yè)中，特別是中小型注塑模具，它的型腔形狀一般較為復(fù)雜、尖角較多，用普通的機(jī)械加工方法或者