數(shù)控車床加工工藝與編程操作資源第十二講

普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材《數(shù)控加工技術(shù)》吳明友編第十二講（90Min、2節(jié)課）2022/12/171第四章數(shù)控車床（華中數(shù)控）編程與操作（二）

第二節(jié)華中（HNC-21/22T）系統(tǒng)基本編程指令（二）

10．刀具補償功能指令（20Min）⑴刀具偏置（幾何）補償和刀具磨損補償。刀具的補償包括刀具的偏置和磨損補償、刀尖半徑補償。⑴刀具偏置（幾何）補償和刀具磨損補償。編程時，設(shè)定刀架上各刀在工作位置時，其刀尖位置是一致的。但由于刀具的幾何形狀及安裝的不同，其刀尖位置是不一致的，其相對于工件原點的距離也是不同的。因此需要將各刀具的位置值進行比較或設(shè)定，稱為刀具偏置補償。刀具偏置補償可使加工程序不隨刀尖位置的不同而改變。刀具偏置補償有兩種形式：2022/12/1721）相對補償形式。如圖4-9所示，在對刀時，通常先確定一把刀為基準（標準）刀具，并以其刀尖位置A為依據(jù)建立工件坐標系。這樣，當其他各刀轉(zhuǎn)到加工位置時，刀尖位置B相對基準刀刀尖位置A就會出現(xiàn)偏置，原來建立的坐標系就不再適用，因此應(yīng)對非基準刀具相對于基準刀具之間的偏置值△x、△z進行補償，使刀尖位置B移至位置A。2）絕對補償形式。即機床回到機床零點時，工件坐標系零點相對于刀架工作位置上各刀刀尖位置的有向距離。當執(zhí)行刀偏補償時，各刀以此值設(shè)定各自的加工坐標系，如圖4-10所示。2022/12/1732022/12/174圖4-9刀具偏置的相對補償形式刀具使用一段時間后，會因磨損而使產(chǎn)品尺寸產(chǎn)生誤差，因此需要對其進行補償。該補償與刀具偏置補償存放在同一個寄存器的地址號中。各刀的磨損補償只對該刀有效（包括基準刀）。刀具的補償功能由T代碼指定，其后的4位數(shù)字分別表示選擇的刀具號和刀具偏置補償號。例如T0303表示選用3號刀具和3號刀補。刀具補償號是刀具偏置補償寄存器的地址號，該寄存器存放刀具的X軸和Z軸偏置補償值、刀具的X軸和Z軸磨損補償值。T加補償號表示開始補償功能。補償號為00表示補償量為0，即取消補償功能。系統(tǒng)對刀具的補償或取消都是通過拖板的移動來實現(xiàn)的。2022/12/1752022/12/176圖4-10刀具偏置的絕對補償形式⑵刀尖圓弧半徑補償指令G41/G42/G40。數(shù)控程序一般是針對刀具上的某一點即刀位點，按工件輪廓尺寸編制的。車刀的刀位點一般為理想狀態(tài)下的假想刀尖點或刀尖圓弧圓心點。但實際加工中的車刀，由于工藝或其他要求，刀尖往往不是一理想點，而是一段圓弧。切削加工時，刀具切削點在刀尖圓弧上變動，在切削內(nèi)孔、外圓及端面時，刀尖圓弧不影響加工尺寸和形狀，但在切削錐面和圓弧時，會造成過切或少切現(xiàn)象（見圖4-11）。此時，可以用刀尖半徑補償功能來消除誤差。刀尖圓弧半徑補償是通過G41/G42/G40代碼及T代碼指定的刀尖圓弧半徑補償號來加入或取消半徑補償?shù)?。其程序段格式為：X____Z____2022/12/1772022/12/178圖4-11刀尖圓角造成的少切和過切G40為取消刀尖半徑補償。G41為左刀補（在刀具前進方向左側(cè)補償），G42為右刀補（在刀具前進方向右側(cè)補償），如圖4-12所示。2022/12/179圖4-12左刀補和右刀補a）上手刀，刀架在操作者的外側(cè)

b）下手刀，刀架在操作者的內(nèi)側(cè)注意：①G41／G42不帶參數(shù)，其補償號（代表所用刀具對應(yīng)的刀尖半徑補償值）由T代碼指定。其刀尖圓弧補償號與刀具偏置補償號對應(yīng)。②刀尖半徑補償?shù)慕⑴c取消只能用G00或G01指令，不能用G02或G03。③注意上手刀和下手刀G41/G42的區(qū)別，見圖4-12。刀尖圓弧半徑補償寄存器中，定義了車刀圓弧半徑及刀尖的方向號。車刀刀尖的方向號定義了刀具刀位點與刀尖圓弧中心的位置關(guān)系，從0～9有十個方向，如圖4-13所示，·表示刀具刀位點，＋表示刀尖圓弧中心位置。2022/12/17102022/12/1211圖4-13車刀刀刀刀尖尖位位置置碼碼定定義義a）上手刀，，刀架在操操作者的外外側(cè)b）下手刀，，刀架在操操作者的內(nèi)內(nèi)側(cè)2022/12/1212例4-5考慮刀尖半半徑補償，，編制圖4-8所示工件的的加工程序序。圖4-8圓弧插補編編程實例％0005；程序名N10G92X40Z5T0101；建立工件坐坐標系，換換1號刀，定義義起刀點的的位置N20M03S1000；主軸正轉(zhuǎn)，，轉(zhuǎn)速1000r/minN30G96S80；恒線速度有有效，線速速度為80m/minN40G00X0；刀到中心，，轉(zhuǎn)速升高高，直到主主軸到最大大限速N50G95G01G42Z0F0.1；加入刀具圓圓弧半徑補補償，工進進接觸工件件，每轉(zhuǎn)進進給N60G03U24W-24R15；加工R15圓弧段N70G02X26Z-31R5；加工R5圓弧段N80G01Z-40；加工φ26外圓N90G00G40X40Z5；取消半徑補補償，快退退回起刀點點N100G97S300；取消恒線速速度功能，，設(shè)定主軸軸按300r/min旋轉(zhuǎn)N110M30；主軸停轉(zhuǎn)、、主程序結(jié)結(jié)束并復位位2022/12/121311．螺紋切削削指令G32（25Min）指令格式為為：G32X（U）__Z（W）__R__E__P__F__；螺紋切削分分為單行程程螺紋切削削、螺紋切切削循環(huán)和和螺紋切削削復合循環(huán)環(huán)。單行程螺紋紋切削指令令G32程序段格式式為：G32X（U）___Z（W）___R___E___P___F___；G32指令可以執(zhí)執(zhí)行單行程程螺紋切削削，車刀進進給運動嚴嚴格根據(jù)輸輸入的螺紋紋導程進行行，如圖4-14所示。切削削螺紋一般般分四步形形成一個循循環(huán)：進刀刀（AB）→切削（BC）→退刀（CD）→返回（DA）。這四個個步驟均需需編入程序序。2022/12/1214X、Z：絕對編程程時，為有有效螺紋終終點在工件件坐標系中中的坐標。。U、W：增量編程程時，為有有效螺紋終終點相對螺螺紋切削起起點的增量量。F：螺紋導程程，即主軸軸每轉(zhuǎn)一圈圈，刀具相相對工件的的進給值。。R、E：螺紋切削削的退尾量量，R為Z向退尾量；；E為X向退尾量，，R、E在絕對或增增量編程時時都是以增增量方式指指定，其值值如正表示示沿Z、X正向回退，，如負表示示沿Z、X負向回退。。使用R、E可免去退刀刀槽。R、E如省略，表表示不用回回退功能。。根據(jù)螺紋紋標準R一般取0.75～1.75倍的螺距，，E取螺紋的牙牙型高。P為主軸基準準脈沖處距距離螺紋切切削起始點點的主軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角，默認認值為0。2022/12/12152022/12/1216圖4-14圓柱螺螺紋加加工對圓柱柱螺紋紋，由由于車車刀的的軌跡跡為一一直線線，所所以X（U）為0，其格格式為為：G32Z（W）____R____E____P____F____錐螺紋紋（見見圖4-15）的斜斜角α在45°°以下時時，螺螺紋導導程以以Z軸方向向指定定，在在45°°以上至至90°°時，以以X軸方向向指定定，該該指令令一般般很少少使用用。2022/12/12172022/12/1218圖4-15圓錐螺螺紋加加工螺紋切切削時時應(yīng)注注意的的問題題：①從螺螺紋粗粗加工工到精精加工工，主主軸的的轉(zhuǎn)速速必須須保持持一常常數(shù)。。②在沒沒有停停止主主軸的的情況況下，，停止止螺紋紋的切切削將將非常常危險險，因因此螺螺紋切切削時時進給給保持持功能能無效效，如如果按按下進進給保保持按按鍵，，刀具具在加加工完完螺紋紋后停停止運運動。。③在螺螺紋加加工中中不使使用恒恒定線線速度度控制制功能能。④螺紋紋加工工中，，徑向向起點點（編編程大大徑））的確確定決決定于于螺紋紋大徑徑。徑徑向終終點（（編程程小徑徑）的的確定定取決決于螺螺紋小小徑。。螺紋紋小徑徑d′可按經(jīng)經(jīng)驗公公式d′＝d－2×（0.55～0.6495）P確定。。式中中：d為螺紋紋公稱稱直徑徑；d′為螺紋紋小徑徑（編編程小小徑））；P為螺距距。2022/12/1219⑤在螺螺紋加加工軌軌跡中中應(yīng)設(shè)設(shè)置足足夠的的升速速進刀刀段（（空刀刀導入入量））δ1和降速速退刀刀段（（空刀刀導出出量））δ2，如圖圖4-15所示，，以消消除伺伺服滯滯后造造成的的螺距距誤差差。δ1的數(shù)值值與工工件螺螺距和和主軸軸轉(zhuǎn)速速有關(guān)關(guān)，按按經(jīng)驗驗，一一般δ1取1～2倍螺距距，δ2取0.5倍螺距距以上上。⑥在加加工多多頭螺螺紋時時，可可先加加工完完第一一條螺螺紋，，然后后在加加工第第二條條螺紋紋時，，車刀刀的軸軸向起起點與與加工工第一一條螺螺紋的的軸向向起點點偏移移一個個螺距距P即可。。⑦分層層背吃吃刀量量，如如果螺螺紋牙牙型較較深、、螺距距較大大，可可分幾幾次進進給。。每次次進給給的背背吃刀刀量用用螺紋紋深度度減精精加工工背吃吃刀量量所得得的差差按遞遞減規(guī)規(guī)律分分配。。2022/12/1220例4-6。編編制圖圖4-16所示普普通螺螺紋（（M24×1.5）的加加工程程序，，其中中δ1＝3mm，δ2＝1mm（1）計算算螺紋紋底徑徑d′：d'＝d-2×0.62P＝（24-2××0.62×1.5）＝22.14mm（2）確定定背吃吃刀量量分布布：1mm、0.5mm、0.3mm、0.06mm2022/12/12212022/12/1222圖4-16圓柱螺紋紋加工（3）加工程程序%0006；程序名N100S300M03；主軸正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速速300r/minN105T0303；換3號螺紋刀刀N110G00X23Z3；快速進刀刀至螺紋紋起點N115G32Z-23F1.5；切削螺紋紋，背吃吃刀量1mm（或G32W-26.5F1.5）N120G00X30；X軸向快速速退刀N125G00Z3；Z軸快速返返回螺紋紋起點處處N130G00X22.5；X軸快速進進刀至螺螺紋起點點處N135G32Z-23F1.5；切削螺紋紋，背吃吃刀量0.5mmN140G00X30；X軸向快速速退刀N145G00Z3；Z軸快速返返回螺紋紋起點處處2022/12/1223N150G00X22.2；X軸快速進進刀至螺螺紋起點點處N155G32Z-23F1.5；切削螺紋紋，背吃吃刀量0.3mmN160G00X30；X軸向快速速退刀N165G00Z3；Z軸快速返返回螺紋紋起點處處N170G00X22.14；X軸快速進進刀至螺螺紋起點點處N175G32Z-23F1.5；切削螺紋紋，背吃吃刀量0.06mmN180G00X100；退回換刀刀點N185G00Z100；退回換刀刀點N190M00；程序暫停停2022/12/1224例4-7。編制圖4-17所示圓錐錐螺紋的的加工程程序，其其中螺距距P＝2mm，δ1＝3mm，δ2＝2mm。（1）計算錐錐螺紋小小端小徑徑：＝d1－2×0.62P＝35-2×0.62××2＝32.52mm（2）計算錐錐螺紋大大端小徑徑：＝d2－2×0.62P＝55-2×0.62××2＝52.52mm（3）確定背背吃刀量量分布：：1mm、0.7mm、0.5mm、0.2mm、0.08mm2022/12/12252022/12/1226圖4-17圓錐螺紋加加工2022/12/1227（4）加工程序序：%0007；程程序名名N100T0303；換換3號螺紋刀N105S300M03；主主軸正轉(zhuǎn)，，轉(zhuǎn)速300r/minN110G00X70Z3；快快速進進刀N115G00X34；X軸快速進刀刀至螺紋起起點處N120G32X54Z-42F2；切切削錐螺紋紋，背吃刀刀量1mmN125G00X70；X軸向快速退退刀N130Z3；Z軸快速返回回螺紋起點點處N135X33.3；X軸快速進刀刀至螺紋起起點處N140G32X53.3Z-42F2；切切削削錐螺紋，，背吃刀量量0.7mmN145G00X70Z3；快快速退刀刀N150X32.8；X軸快速進刀刀至螺紋起起點處N155G32X52.8Z-42F2；切切削錐螺紋紋，背吃刀刀量0.5mmN160G00X70Z3；快快速退刀刀N165X32.6；X軸快速進刀刀至螺紋起起點處N170G32X52.6Z-42F2；切削削錐螺紋，，背吃刀量量0.2mmN175G00X70Z3；快快速退刀N180X32.52；X軸快速進刀至至螺紋起點處處N185G32X52.52Z-42F2；切削錐錐螺紋，背吃吃刀量0.08mmN190G00X100Z100；退退回換刀刀點N195M30；程程序結(jié)束2022/12/122812．螺紋切削循循環(huán)指令G82（25Min）直螺紋指令格格式為：G82X（U）___Z（W）___R__E__C___P__F__；錐螺紋指令為為：G82X（U）___Z（W）___I__R__E__C__P__F__；螺紋切削循環(huán)環(huán)指令G82可切削圓柱螺螺紋和圓錐螺螺紋。圖4-18為圓柱螺紋循循環(huán)，圖4-19為圓錐螺紋循循環(huán)。刀具從從循環(huán)起點A開始，按A→B→C→D→A進行自動循環(huán)。。X、Z：絕對編程時時，為有效螺螺紋終點在工工件坐標系中中的坐標。U、W：增量編程時時，為有效螺螺紋終點相對對螺紋切削起起點的增量。。I：為錐螺紋起起點B與螺紋終點C的半徑差。2022/12/1229R、E：螺紋切削的的退尾量，R為Z向退尾量；E為X向退尾量，R、E在絕對或增量量編程時都是是以增量方式式指定，其值值如正表示沿沿Z、X正向回退，如如負表示沿Z、X負向回退。使使用R、E可免去退刀槽槽。R、E如省略，表示示不用回退功功能。C：螺紋頭數(shù)，，0或1時為切削單頭頭螺紋。P：單頭螺紋切切削時，為主主軸基準脈沖沖處距離切削削起始點的主主軸轉(zhuǎn)角（默默認值為0）；多頭螺紋紋切削時，為為相鄰螺紋頭頭的切削起始始點之間對應(yīng)應(yīng)的主軸轉(zhuǎn)角角。F：螺紋導程，，即主軸每轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一圈，刀具具相對工件的的進給值。2022/12/12302022/12/1231圖4-18圓柱螺紋切削削循環(huán)2022/12/1232圖4-19圓錐螺紋切削削循環(huán)例4-8用G82螺紋循環(huán)指令令編制圖4-17所示圓錐螺紋紋的加工程序序。％0008；程序名N100T0303；換3號螺紋刀N105S300M03；主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速300r/minN110G00X70Z3；快速進刀N115G82X54Z-42I-10F2；錐螺紋切削循循環(huán)1，背吃刀量1mm2022/12/1233N120X53.3；錐螺紋切削循循環(huán)2，背吃刀量0.7mmN125X52.8；錐螺紋切削循循環(huán)3，背吃刀量0.5mmN130X52.6；錐螺紋切削循循環(huán)4，背吃刀量0.2mmN135X52.52；螺紋切削循環(huán)環(huán)5，背吃刀量0.08mmN140G00X100Y100；退回起刀點N145M30；程序結(jié)束例4-9。用G82螺紋循環(huán)指令令編制圖4-20所示雙頭螺紋紋的加工程序序。δ1＝4mm，δ2＝1.5mm。2022/12/12342022/12/1235圖4-20G82切削雙頭頭螺紋％0009程序名N5G55G00X35Z104；建立G55工件坐標標系，快快進至循循環(huán)起點點N10S300M03；主軸正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速速300r/minN15T0303；換3號螺紋刀刀N20G82X29.2Z18.5C2P180F3；螺紋切削削循環(huán)1，背吃刀刀量0.8mmN25X28.6Z18.5C2P180F3；螺紋切切削循環(huán)環(huán)2，背吃刀刀量0.6mmN30X28.2Z18.5C2P180F3；螺紋切削削循環(huán)3，背吃刀刀量0.4mmN35X28.14Z18.5C2P180F3；螺紋切削削循環(huán)4，背吃刀刀量0.06mmN40M30；正轉(zhuǎn)停轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，主程程序結(jié)束束并復位位2022/12/123613．螺紋切切削復合合循環(huán)指指令G76（20Min）G76指令格式式為：G76C（c）R（r）E（e）A（a）X（x）Z（z）I（i）K（k）U（d）V（△dmin）Q（△d）P（p）F（L）螺紋切削削固定循循環(huán)指令令G76執(zhí)行如圖圖4-21所示的加加工軌跡跡。其單單邊切削削及參數(shù)數(shù)如圖4-22所示。其其中：c：精整次次數(shù)（1～99），模態(tài)態(tài)值。r：螺紋Z向退尾長長度（00～99），模態(tài)態(tài)值。e：螺紋X向退尾長長度（00～99），模態(tài)態(tài)值。a：刀尖角角度（螺螺紋牙型型角），，模態(tài)值值；一般般為60°。2022/12/1237x、z：絕對值值編程時時，為有有效螺紋紋終點C在工件坐坐標系中中的坐標標。增量量值編程程時，為為有效螺螺紋終點點C相對于循循環(huán)起點點A的增量。。i：錐螺紋紋始點與與終點的的半徑差差；如I＝0，為直螺螺紋（圓圓柱螺紋紋）切削削方式。。k：螺紋高高度，該該值由X軸方向