淺談數(shù)控銑削中刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用論文

1、-. z加工中心操作工論文( 國家職業(yè)資格二級)論文題目：淺談數(shù)控銑削中刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用姓 名：號：號：工作單位：數(shù)控銑削中刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用摘要刀具半徑補(bǔ)償在數(shù)控機(jī)床加工編程中應(yīng)用非常廣泛，在零件加工的程序編程時能夠合理的應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償，是簡化被加工零件程序的重要方法。特別是對二維圖形編程時，不需要考慮加工時刀具實(shí)際直徑的大小及零件的實(shí)際輪廓軌跡進(jìn)展編程。在程序中使用刀具半徑補(bǔ)償功能，當(dāng)在加工過程中刀具出現(xiàn)磨損，實(shí)際刀具尺寸與編程時規(guī)定的刀具尺寸不一致時，可以通過更改刀具半徑補(bǔ)償值使機(jī)床加工出符合技術(shù)要求的零件，同時還可以在同一加工程序中實(shí)現(xiàn)零件的粗加工、半精加工、精加工，簡化了程序，節(jié)

2、省加工前的準(zhǔn)備工作，提高了生產(chǎn)效率，降低了技術(shù)人員的勞動強(qiáng)度。本文就數(shù)控銑床華中世紀(jì)星系統(tǒng)加工中如何運(yùn)用刀具半徑補(bǔ)償做一些探討。關(guān)鍵詞數(shù)控機(jī)床刀具半徑補(bǔ)償編程前言現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)將機(jī)械制造技術(shù)、微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)等有機(jī)地結(jié)合在一起，使傳統(tǒng)的機(jī)械制造方法和生產(chǎn)工藝發(fā)生了革命性的變化。數(shù)控機(jī)床在各行各業(yè)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，社會生產(chǎn)中對機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、精度、性能等要求不斷提高。因此，能夠正確、靈活的運(yùn)用每一項(xiàng)指令，對零件的加工生產(chǎn)至關(guān)重要。一、刀具半徑補(bǔ)償?shù)母拍钤跀?shù)控銑床上，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

3、的差異，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。按刀具半徑補(bǔ)償偏置位置可分為兩類：1、刀具半徑左補(bǔ)償G41，即刀具沿工件左側(cè)運(yùn)動方向時的半徑補(bǔ)償；2、刀具半徑右補(bǔ)償G42，即刀具沿工件右側(cè)運(yùn)動時的半徑補(bǔ)償。 G40為刀具半徑補(bǔ)償取消，使用該指令后，G41、G42指令無效，G40必須和G41或G42成對使用。選擇刀具半徑補(bǔ)償類型，應(yīng)依據(jù)加工工件的形狀、位置以及刀具切削方向等要素來確定。二、刀具半徑補(bǔ)償在數(shù)控加工中的應(yīng)用：1、圓孔的加工如圖1所示工藝及編程分析：1、刀具的選擇：對于此類的零件，可選用硬質(zhì)合金立銑刀，刀具的直徑根據(jù)以下方法選擇：D/3 d D/2。其

4、中孔徑為D、刀具直徑為d 此類零件如果刀具選擇直徑太小，則工件殘料不易銑削，費(fèi)時；刀具直徑選擇太大，可能無法建立刀補(bǔ)或產(chǎn)生過切等現(xiàn)象。計算后發(fā)現(xiàn)刀具直徑可以在12和14中選擇，根據(jù)去除殘料及刀補(bǔ)建立的可能性，最終確定選14的三刃立銑刀。2、加工工藝選擇：對于現(xiàn)代數(shù)控銑床在傳動方面具有傳動效率高，磨損小，運(yùn)動平衡，無爬行現(xiàn)象、轉(zhuǎn)動精度高等優(yōu)點(diǎn)，不存在反向竄刀的現(xiàn)象。從提高刀具的使用壽命和外表精度的角度考慮，采用順銑。按傳統(tǒng)的加工工藝，加工腔零件需先鉆工藝孔、再鉆孔，這樣鉆孔、換刀、對刀、編程等會浪費(fèi)相應(yīng)的時間。對于此類零件我們可以采用分層銑削、降低吃刀量、提高銑削速率來完成，即每次下刀深度0.5

5、mm、提高主軸轉(zhuǎn)速及走刀速度 (此時的切削要素主要由刀具性能決定)，這樣可以適當(dāng)?shù)臏p少對刀具的磨損，也可以減少在加工過程中產(chǎn)生的振動，同時可以有效的節(jié)省的加工時間及省去了大局部的輔助工作時間。3、編程路徑確實(shí)定：如圖2所示根據(jù)圖形輪廓采用圓弧過度切向切入切出，圓弧的半徑r必須大于刀具半徑且小于圓孔的半徑，否則會程序報警或者產(chǎn)生過切現(xiàn)象。因此選擇r=8mm，刀具的中心軌跡如圖2b所示。(4)、粗精加工的程序處理：根據(jù)圖2a所示的刀具軌跡編程，利用子程序里、每次慢下刀深度0.5mm、子程序調(diào)用24次、刀補(bǔ)值為7，即可完成粗加工；精加工時只需將程序段N5中L24刪掉，N10中改為Z-12,調(diào)用一次子

6、程序、一次下刀到孔底，選擇合理的S、F值及將刀補(bǔ)值設(shè)定為理論值，即可完成精加工。(5)、參考加工程序：粗加工程序：%0001程序名N1G54 G90 G40 G17 G94 建立工件坐標(biāo)系，程序初始化N2M03 S2000主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速2000r/minN3G00 *0 Y0 Z10 M07快速定位，切削液開N4G01 Z0 F100刀具下到加工起點(diǎn)N5M98 P0002 L24調(diào)用子程序24次N6G01 Z10 F300加工完成抬刀N7G00 Z100 M09抬刀至平安距離，切削液關(guān)N8M30程序完畢并復(fù)位N9%0002子程序名N10G91 G01 Z-0.5 F50增量切削下刀0.5mmN

7、11G90 G01 G41 *8 Y-8 D01 F500絕對編程，建立左刀補(bǔ)刀補(bǔ)值7mmN12G03 *16 Y0 R8圓弧過度切向切入N13I-16 J0銑削整圓R16mmN14*8 Y8 R8圓弧過度切向切出N15G01 G40 *0 Y0取消刀補(bǔ)，回到下刀起點(diǎn)N16M99子程序完通過上述例子可以看出巧妙的應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償、選擇合理的刀具及走刀路徑，就能快速、高效地加工出類似的孔類零件。2、外壁的加工1、圖形分析及刀具選擇：如圖3所示，要在一個平面上銑出一條封閉的溝槽，槽寬150.02mm,槽深5mm,外表粗糙度為1.6。通過零件圖，根據(jù)刀具直徑的選擇方法確定刀具直徑為12。通過圖形可知

8、溝槽中各圓弧圓心重合，且外輪廓存在對稱等比關(guān)系。因此我們可以利用一個程序，通過更改刀具半徑補(bǔ)償值的方法完成溝槽的加工，而不需要把外壁輪廓上各點(diǎn)坐標(biāo)計算出來，再分別編寫加工壁程序和外壁程序，然后分別加工。根據(jù)尺寸標(biāo)注計算得出圖4中所示壁上各坐標(biāo)點(diǎn)為：A-40,10、B-24,18、C24,18、D40,10、E40，-10、F24，-18、G-24，-18、H-40，-10，確定O點(diǎn)為下刀點(diǎn)。2、確定加工工藝：當(dāng)加工壁時，把刀補(bǔ)值設(shè)為刀具的實(shí)際半徑，此時走刀路線就如圖5a所示；加工外壁時，刀補(bǔ)值設(shè)為槽寬與刀具半徑的差值，此時走刀路線就如圖5b所示。需要注意的是粗加工外壁時要預(yù)留有精加工余量，而且

9、壁是在補(bǔ)償值上加上余量，外壁是在補(bǔ)償值上減去余量。采用此方法加工外壁的特點(diǎn)就是只需編寫一個程序，通過不斷修改刀補(bǔ)值來完成外壁的粗精加工。需要注意的是精加工壁時采用的是順銑，精加工外壁時采用的是逆銑，所以加工過程中還需要合理調(diào)整切削加工參數(shù)，以獲得最好的加工效果。3、參考加工程序：粗加工程序：%0003程序名N1G54 G90 G40 G17 G94 建立工件坐標(biāo)系，程序初始化N2M03 S3000主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速3000r/minN3G00 *-47.5 Y0 Z10 M07快速定位，切削液開N4G01 Z0 F100刀具下到切削起點(diǎn)N5M98 P0004 L10調(diào)用子程序10次N6G01 Z1

10、0 F300加工完成抬刀N7G00 *0 Y0 Z100 M09抬刀至平安距離，切削液關(guān)N8M30程序完畢并復(fù)位N9%0004子程序名N10G91 G01 Z-0.5 F50增量切削下刀0.5mmN11G90 G01 G41 *-40 Y10 D01 F500絕對編程，建立左刀補(bǔ)N12G02 *-24 Y18 R10AB圓弧進(jìn)給N13G03 *24 R40BC圓弧進(jìn)給N14G02 *40 Y10 R10CD圓弧進(jìn)給N15G01 Y-10DE直線進(jìn)給N16G02 *24 Y-18 R10EF圓弧進(jìn)給N17G03 *-24 R40FG圓弧進(jìn)給N18G02 *-40 Y-10 R10GH圓弧進(jìn)給N1

11、9G01 Y10HA直線進(jìn)給N20G01 G40 *-47.5 Y0取消刀補(bǔ)，回到下刀起點(diǎn)N21M99子程序完類似這種外壁、薄壁、陰陽模等零件加工，都是根據(jù)尺寸標(biāo)注，只需計算出一條輪廓上的節(jié)點(diǎn)，巧妙的利用刀具半徑補(bǔ)償及切削參數(shù)來完成工件的加工。3、輪廓倒圓角的加工如圖6所示，兩圓兩邊用直線相切連接形成一個封閉輪廓，要在此輪廓周邊倒半徑為6mm的圓角。1、圖形工藝分析：在數(shù)控加工中,對于簡單的曲面輪廓編程時可以選用合理的手工編程或自編程，雖然自動編程越來越有代替手工編程的趨勢，但手工編程仍然是根底，因其前期準(zhǔn)備時間短，不受硬件條件的限制，可讀性強(qiáng)，易于檢查，調(diào)整方便而仍被廣泛采用。根據(jù)圖形計算得

12、出圖7各節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)為：A-30,0、B6,29.4、C54,9.6、D54，-9.6、E6，-29.4。2、工藝確定：宏程序是在程序中使用變量，通過對變量進(jìn)展賦值及處理到達(dá)程序功能。在輪廓的倒角加工中，通常采用等高加工方法來實(shí)現(xiàn)，輪廓倒圓角加工則選擇旋轉(zhuǎn)角作為控制變量。如圖8分析知道，周邊圓角屬于曲面加工，選擇球頭銑刀要比平底立銑刀好的多，我們選擇8硬質(zhì)合金球頭銑刀。這里為減少刀具磨損采用由低往高的銑削方向，即在Z方向上的變量是由A點(diǎn)向上銑削到B點(diǎn)深度由-6到4，Z方向變量值取正直，按照A到B的圖形輪廓可知，此時的刀位點(diǎn)向輪廓里面偏置了一個圓角半徑量，即0到90的圓弧，刀位點(diǎn)在任意一點(diǎn)上對應(yīng)的角

13、度為1，則，對應(yīng)的1角度下的當(dāng)前Z軸高度2和當(dāng)前刀補(bǔ)值3就可以通過三角函數(shù)關(guān)系計算出來。3、參考加工程序：加工程序：%0001程序名N1G54 G90 G40 G17 G94 建立工件坐標(biāo)系，程序初始化N2M03 S3000主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速3000r/minN3G00 *-35 Y-20 Z10 M07快速定位，切削液開N4G01 Z-6 F100定位到切削起點(diǎn)N5#1=0設(shè)置初始角度N6#4=90PI/180設(shè)置終止角度N7#5=2PI/180設(shè)置每層步距角度N8WHILE #1 LE #4循環(huán)判別N9#2=10SIN#1-6計算Z軸當(dāng)前高度N10#3=10COS#1-6計算當(dāng)前刀具半徑補(bǔ)償值

14、N11G01 Z#2 F300Z軸抬刀N12G01 G41 *-30 Y0 D#3 F1000參加刀補(bǔ)OA直線進(jìn)給N13G02 *6 Y29.4 R30AB圓弧進(jìn)給N14G01 *54 Y9.6 BC直線進(jìn)給N15G02 Y-9.6 R20CD圓弧進(jìn)給N16G01 *6 Y-29.4DE直線進(jìn)給N17G02 *-30 Y0 R30EA圓弧進(jìn)給N18G01 G40 *-35 Y-20AO返回起點(diǎn)并取消刀補(bǔ)N19#1=#1+#5當(dāng)前角度位置增量步進(jìn)N20ENDW返回循環(huán)，繼續(xù)判別N21G01 Z10 F300循環(huán)完畢，Z軸抬刀N22G00 *0 Y0 Z100 M09抬刀到平安距離，切削液關(guān)N23M30程序完完畢并復(fù)位其實(shí)不單單只是此例，任意圖形周邊倒圓角、倒方角、倒任意斜