刀具補(bǔ)償功能概述課件

1、 9.4 刀具補(bǔ)償功能由于刀具的安裝誤差、刀具磨損和刀具刀尖圓弧半徑的存在等，必須利用刀具補(bǔ)償功能予以補(bǔ)償，才能加工出符合圖樣形狀要求的零件。此外合理利用刀具補(bǔ)償功能還可以簡化編程。一般數(shù)控車床都具有刀具補(bǔ)償功能。刀具選擇與補(bǔ)償功能指令格式：T X X X X刀具補(bǔ)償號(hào) 刀具號(hào)(1) 刀具號(hào)和刀具補(bǔ)償號(hào)用01開始的兩位數(shù)字表示，其中00取消某刀的補(bǔ)償。(2) 通常用相同編號(hào)指令刀具號(hào)和刀具補(bǔ)償號(hào)，T0101表示01號(hào)刀具調(diào)用01號(hào)補(bǔ)償寄存器設(shè)定的補(bǔ)償值，T0200表示調(diào)用02號(hào)刀，并取消02號(hào)刀具的補(bǔ)償。這樣不易造成混淆。數(shù)控車床的刀具補(bǔ)償功能包括刀具長度補(bǔ)償和刀尖圓弧半徑補(bǔ)償兩個(gè)方面。9.4

2、.1 刀具長度補(bǔ)償 刀具長度補(bǔ)償也稱為刀具幾何及磨損補(bǔ)償。刀具幾何補(bǔ)償是補(bǔ)償?shù)毒咝螤詈偷毒甙惭b位置與編程時(shí)基準(zhǔn)刀具的偏移。刀具磨損補(bǔ)償是用于補(bǔ)償磨損后刀具頭部與原始尺寸的誤差。這些補(bǔ)償數(shù)據(jù)通常是通過對(duì)刀后采集到的，而且必須將這些數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地儲(chǔ)存到刀具寄存器中，然后通過程序中的刀補(bǔ)代碼來提取并執(zhí)行。 基準(zhǔn)刀具與實(shí)際刀具的偏置如圖9-22所示，刀具幾何補(bǔ)償和磨損補(bǔ)償如圖9-23所示。若設(shè)定刀具幾何補(bǔ)償和磨損補(bǔ)償同時(shí)有效時(shí)，刀補(bǔ)量是兩者的矢量和。若使用基準(zhǔn)刀具，則其幾何補(bǔ)償、位置補(bǔ)償為零，刀補(bǔ)只有磨損補(bǔ)償。圖9-22 基準(zhǔn)刀具與實(shí)際刀具偏置量 9.4 刀具補(bǔ)償功能 刀具長度補(bǔ)償一般在換刀指令后第一個(gè)含

3、有移動(dòng)指令的程序段中進(jìn)行，程序段內(nèi)必須有G00、G01指令才能生效。在一個(gè)程序段中同時(shí)含有刀補(bǔ)指令和刀具移動(dòng)指令時(shí)，是先執(zhí)行T代碼指令，后執(zhí)行刀具移動(dòng)指令。刀補(bǔ)移動(dòng)的效果是，轉(zhuǎn)位后新刀具的刀尖移動(dòng)到基準(zhǔn)刀具刀尖所在的位置，這就是刀位補(bǔ)償?shù)膶?shí)質(zhì)。 常見的需要進(jìn)行刀具長度補(bǔ)償?shù)那闆r有三種。(1) 不同刀具刀位點(diǎn)的補(bǔ)償。通常需要多把刀具加工同一零件，每把刀具的形狀尺寸均不相同，編程時(shí)是以其中一把刀具的刀尖為基準(zhǔn)設(shè)定工件坐標(biāo)系的，利用刀具長度補(bǔ)償功能可把所有刀具的刀尖都移到此基準(zhǔn)點(diǎn)。(2) 同一刀具磨損或重磨后的補(bǔ)償。當(dāng)?shù)毒吣p或重磨后再把它準(zhǔn)確的安裝到程序所設(shè)定的位置是非常困難的，總是存在著位置誤差

4、。這種位置誤差在實(shí)際加工時(shí)便成為加工誤差。因此在加工前，必須用刀具長度補(bǔ)償功能來修正安裝位置誤差。(3) 同一零件輪廓粗精加工余量補(bǔ)償。同一零件輪廓采用同一程序進(jìn)行粗精加工，為了留出精加工余量，可在粗加工前設(shè)置刀具偏置量為，利用刀具長度補(bǔ)償功能實(shí)現(xiàn)。 9.4 刀具補(bǔ)償功能圖9-23刀具幾何補(bǔ)償和磨損補(bǔ)償?shù)毒唛L度補(bǔ)償一般用機(jī)床所配對(duì)刀儀自動(dòng)完成，也可用手動(dòng)對(duì)刀和測量工件加工尺寸的方法，測出每把刀具的長度補(bǔ)償量并輸入到相應(yīng)的存儲(chǔ)器中。當(dāng)程序執(zhí)行了刀具長度補(bǔ)償功能后，刀尖的實(shí)際位置就移動(dòng)到對(duì)刀時(shí)基準(zhǔn)刀具刀尖位置上。 9.4 刀具補(bǔ)償功能例如程序段為：N50 G00 X50 Z78 T0100;該程序

5、段中沒有刀具補(bǔ)償，刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡如圖9-24(a)中的實(shí)線所示，即從P0運(yùn)動(dòng)到P1。當(dāng)增加了刀具補(bǔ)償之后程序段為N50 G00 X50 Z78 T0101;(a) (b)圖9-24 刀具補(bǔ)償程序執(zhí)行情況 9.4 刀具補(bǔ)償功能刀具長度補(bǔ)償量在01號(hào)的存儲(chǔ)器中，設(shè)定X=+2、Z=-2，其運(yùn)動(dòng)結(jié)果如圖9-24(a)中的虛線所示，刀尖從P0運(yùn)動(dòng)到P2，如果下一個(gè)程序段是車50外圓，那么刀尖由P2點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)，加工出的零件表面是符合零件圖樣要求的。如果采用下面的兩程序段，其結(jié)果就不同了。N50 G00 X50 Z78 T0100;N60 G01 W-15 T0101 F0.1;執(zhí)行完N50程序段后，刀尖從P

6、0運(yùn)動(dòng)到P1，執(zhí)行N60時(shí)再進(jìn)行刀具補(bǔ)償，切削出的工件表面必然是圓錐面，如圖9-24(b)中P1P3虛線所示，故加工出的零件不合格。取消刀具長度補(bǔ)償應(yīng)在加工完成，返回?fù)Q刀點(diǎn)的程序段中進(jìn)行。 9.4 刀具補(bǔ)償功能9.4.2 刀尖圓弧半徑補(bǔ)償(G41、G42、G40)1. 刀尖圓弧半徑對(duì)加工精度的影響 編程時(shí)將車刀刀尖看作一點(diǎn)，事實(shí)上，為了刀具壽命和降低加工表面的粗糙度，通常將車刀刀尖磨成半徑不大的圓弧，一般圓弧半徑R在0.2mm0.8mm之間。如圖9-25所示，以理論刀尖點(diǎn)P編程，而實(shí)際切削時(shí)的切削刃是圓弧的各切點(diǎn)，這將導(dǎo)致加工表面的形狀誤差，刀尖圓弧半徑補(bǔ)償功能可以消除該誤差。 圖9-25 刀

7、尖圓弧半徑對(duì)加工精度的影響 9.4 刀具補(bǔ)償功能 切削右端面時(shí)，車刀圓弧的切點(diǎn)A與理論刀尖點(diǎn)P的Z坐標(biāo)值相同，車外圓時(shí)車刀圓弧的切點(diǎn)B與點(diǎn)P的X坐標(biāo)值相同，工件沒有形狀誤差和尺寸誤差，可以不考慮刀尖圓弧半徑補(bǔ)償。 車削圓錐面和圓弧面時(shí)，仍然以理論刀尖點(diǎn)P來編程，刀具運(yùn)動(dòng)過程中與工件接觸的各切點(diǎn)軌跡為圖中所示無刀具補(bǔ)償時(shí)的軌跡。該軌跡與工件加工要求的軌跡之間存在著圖中斜線部分的誤差，直接影響到工件的加工精度，而且刀尖圓弧半徑越大，加工誤差越大，圖9-25中車削圓錐面時(shí)產(chǎn)生加工誤差BCDE，當(dāng)采用刀尖圓弧半徑補(bǔ)償時(shí)，車削出的工件輪廓是加工要求的軌跡。 9.4 刀具補(bǔ)償功能2. 實(shí)現(xiàn)刀尖圓弧半徑補(bǔ)償

8、功能的準(zhǔn)備工作加工之前，要把刀尖圓弧半徑補(bǔ)償?shù)挠嘘P(guān)數(shù)據(jù)輸入到存儲(chǔ)器中，以便誤差進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。(1) 刀尖半徑設(shè)置。工件的加工誤差與刀尖半徑的大小有直接關(guān)系，加工之前要把刀尖圓弧半徑輸入到寄存器中。(2) 刀位點(diǎn)與刀尖方位。根據(jù)車刀形狀和實(shí)際安裝位置，把刀尖方位用數(shù)字代碼表示，如圖9-26所示。加工之前必須把刀尖方位代碼正確輸入到刀具數(shù)據(jù)寄存器中，顯示屏車刀補(bǔ)償參數(shù)如圖9-27所示。圖9-26 車刀刀尖方位 9.4 刀具補(bǔ)償功能圖9-27 顯示屏車刀補(bǔ)償參數(shù)(3) 刀具數(shù)據(jù)寄存器參數(shù)輸入。與每個(gè)刀具補(bǔ)償號(hào)相對(duì)應(yīng)有一組X和Z的刀具長度補(bǔ)償值、刀尖圓弧半徑R以及刀尖方位T值，輸入刀尖圓弧半徑補(bǔ)償值時(shí)

9、，就是要將參數(shù)R和T輸入到寄存器中。例如某程序段如下：N100 G00 G42 X100 Z3 T0202;此時(shí)輸入刀具補(bǔ)償號(hào)為02的參數(shù)，屏幕顯示如圖9-27的內(nèi)容。在自動(dòng)加工工件的過程中，數(shù)控系統(tǒng)將按照02刀具補(bǔ)償欄內(nèi)的X、Z、R、T的數(shù)值，自動(dòng)修正刀具的位置誤差和自動(dòng)進(jìn)行刀尖圓弧半徑補(bǔ)償。 9.4 刀具補(bǔ)償功能3. 建立刀尖圓弧半徑補(bǔ)償格式：G41(G42) G00 X(U)_ Z(w)_ T_； G41(G42) G01 X(U)_ Z(w)_ T_ F_；4. 取消刀尖圓弧半徑補(bǔ)償格式：G40 G00 X(U)_ Z(w)_ T_； G40 G01 X(U)_ Z(w)_ T_ F_

10、； 說明：(1) 刀尖圓弧半徑補(bǔ)償?shù)慕⒒蛉∠仨氃谝苿?dòng)指令G00、G01中進(jìn)行。T代表刀具功能，包括刀具號(hào)和刀補(bǔ)號(hào)，如T0202表示用02號(hào)刀并調(diào)用02號(hào)補(bǔ)償值，用G00編程時(shí)F值可省略。G41、G42、G40均為模態(tài)指令。 9.4 刀具補(bǔ)償功能(2) 如果指令刀具的刀尖圓弧半徑大于零件圓弧半徑，且刀具在零件的圓弧內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)，程序?qū)⒊鲥e(cuò)。(3) 順著刀尖運(yùn)動(dòng)方向看，刀具在工件的右側(cè)為刀尖圓弧半徑右補(bǔ)償，用G42指令，如圖9-28所示。刀具在工件的左側(cè)為刀尖圓弧半徑左補(bǔ)償，用G41指令。取消刀尖圓弧半徑補(bǔ)償用G40指令，如圖9-29所示。 圖9-28 建立刀尖圓弧半徑右補(bǔ)償 圖9-29取消刀尖圓

11、弧半徑補(bǔ)償 9.4 刀具補(bǔ)償功能例9-10 車削如圖9-30所示零件，采用刀尖圓弧半徑補(bǔ)償指令編程。圖9-30 刀尖圓弧半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用程序如下：%0080;N10 G50 X300 Z300N20 M04 S800 T0101; N30 G00 X60 Z295 M08; 快進(jìn)接近工件N050 G42 G01 Z290 F0.1; 建立刀尖右補(bǔ)償N060 X120 W-150; 車削圓錐面N070 X200 W-30; 車削圓錐臺(tái)階面N080 Z50; 車削200外圓面N090 G40 G00 X300 Z300; 退刀取消刀補(bǔ) N100 M02;% 9.4 刀具補(bǔ)償功能例9-11 形狀尺寸相

12、同部位加工的子程序調(diào)用，如圖9-31所示，已知毛坯直徑32mm，長度L=80mm，材料為45號(hào)鋼，T0101為外圓車刀，T0202為刀寬2mm的切斷刀。工件坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)定在零件右端中心，01號(hào)刀作為基準(zhǔn)刀具，刀位點(diǎn)位置是X=280(直徑量)，Z=265。圖9-31 形狀尺寸相同部位加工程序如下：%O0090;(主程序)N010 G50 X280 Z260;N020 M04 S800 T0100;N030 G00 X35 Z0 M08;N040 G01 X0 F0.08;N050 G00 X30 Z2;N060 G01 Z-53 F0.1;N070 G28 U2 W2;N080 M04 S400

13、T0200;N090 G00 X32 Z-12; 9.4 刀具補(bǔ)償功能N100 M98 P10003;N110 G00 Z-32;N120 M98 P10003;N130 G00 Z-52;N140 G01 X0 F0.1;N145 G00 X32;N150 G00 X40 T0200 M09;N160 G28 U2 W2;N170 M30;%O0003;(子程序)N010 G01 X20 F0.1;N020 G04 P2000;N030 G00 X32;N040 G00 W-8;N050 G01 X20 F0.1;N060 G00 X32;N070 M99;% 9.4 刀具補(bǔ)償功能圖9-32

14、 軸類零件 9.4 刀具補(bǔ)償功能例9-12 零件尺寸如圖9-32所示，以工件右端中心點(diǎn)O為編程原點(diǎn)，刀尖的起始位置為(200,150)，編寫其精加工程序。解：(1) 基點(diǎn)計(jì)算取O為編程原點(diǎn)，計(jì)算出如下坐標(biāo)A(40, -69)、B(38.76, -99)、C(56, -154.09)。(2) 螺紋實(shí)際牙頂尺寸及小徑 9.4 刀具補(bǔ)償功能(3) 選擇切削用量背吃刀量：粗車取ap=2mm；精車取ap=0.2mmM30螺紋共分5次車削，查表9-1背吃刀量依次為0.9、0.6、0.6、0.4、0.1(mm)。主軸轉(zhuǎn)速，查表取粗車v=90m/min，精車v=120m/min，由n=1000v/D計(jì)算，并結(jié)

15、合機(jī)床說明書選?。捍周嚂r(shí)主軸轉(zhuǎn)速n=500r/min。精車時(shí)主軸轉(zhuǎn)速n=1200r/min。車螺紋時(shí)主軸轉(zhuǎn)速，由式(9-4 )計(jì)算后選取n=320r/min。進(jìn)給速度：粗車取f = 0.3mm/r，精車取f = 0.05mm/r。車螺紋取f = 2mm/r。毛坯選60mm棒料。 9.4 刀具補(bǔ)償功能精加工程序如下%O3000; 程序名N010 G50 X200 Z150; 建立工件坐標(biāo)系N020 M04 S1200 T0100; 啟動(dòng)主軸,換01號(hào)刀N030 G00 X26 Z3 M08; 快速接近工件,并打開切削液N040 G42 G01 Z0 T0101 F0.05; 建立刀尖圓弧半徑右補(bǔ)

16、償N050 X29.567 Z-2; 倒角N060 Z-18; 車螺紋外表面29.567N070 X26 Z-20; 倒角N080 W-5; 車26槽N090 U10 W-10; 車錐面N100 W-10; 車36圓柱面N110 G02 U-6 W-9 R15; 車R15圓弧N120 G02 X40 Z-69 R25; 車R25圓弧N130 G03 X38.76 Z-99 R25; 車S50球面 9.4 刀具補(bǔ)償功能N140 G02 X34 W-9 R15; 車R15圓弧N150 G01 W-5; 車34圓柱面N160 X56 Z-154.05; 車錐面N170 Z-165; 車56圓柱面N180 G40 G00 U10 T0200 M05 M09; 取消刀具補(bǔ)償并關(guān)閉切削液N190 G28 U2 W2; 返回參考點(diǎn)N200 M04 S320 T02