機電類畢業(yè)論文范文

1、數(shù)控加工中刀具補償應用研究 指導老師： 魏保立 姓 名： 屠姬飛 學 號： 090323012 系 別： 機電工程系 專業(yè)班級: 機電一體化09a1 前 言刀具補償是數(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，如何深人掌握和應用此功能，在數(shù)控加工中有非常重要的意義，在進行輪廓加工中，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。通過刀具補償功能指令，cnc 系統(tǒng)可以根據(jù)輸入補償量或者實際 的刀具尺寸，使機床自動加工出符合程序要求的零件。目前，刀具半徑補償功能 已廣泛應用在數(shù)控加工中，對數(shù)控技術的發(fā)展有很大的指導意義。 刀具半徑補償即根據(jù)按零件輪廓編制的程序和預先設定

2、的偏置參數(shù)，實時自動生成刀具中心軌跡的功能成為刀具半徑補償功能。 從國內外研究現(xiàn)狀來看， 刀具半徑補償功能已廣泛應用在數(shù)控加工中。 目前， 在我國刀具半徑補償?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償?shù)闹噶畹取?在國外，刀具半徑補償有了非常成熟的發(fā)展。主體現(xiàn)在：加工零件的精度，加工質量及生產率。 鑒于國外刀具半徑補償?shù)某墒鞈茫覈孕栌写岬?，這對制造將會產生積極的影響。- 2 -摘要刀具補償功能廣泛應用在數(shù)控加工中。實際加工過程中，由于不同刀具 的半徑各不相同，在加工中會產生很大的加工誤差。因此，實際加工時

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

4、償2.利用刀具半徑，實現(xiàn)零件粗精加工3.利用刀具補償，提高加工精度三、刀具長度補償在數(shù)控加工中心的應用1.利用刀具長度補償，進行分層銑削2.利用刀具長度補償，空運行程序四、加工舉例第三章 數(shù)控車床刀具半徑、長度補償分析13一、刀尖圓弧引起誤差分析1 刀尖圓弧誤差原因2 刀具圓弧半徑補償計算二、刀具半徑補償實現(xiàn)1 刀具半徑補償方法2 刀具半徑補償注意事項三、刀具長度補償分析四、合理把握刀具長度補償時機進刀過切及其解決方案五、確定刀具長度補償?shù)娜N方法第四章 數(shù)控銑床編程中刀具半徑補償使用技巧分析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償結論21致謝22參考文獻22緒論刀具補償功能的研究目前已被廣泛應用于數(shù)控加工中，同時 也是提高數(shù)控加工精度，產品質量的一個重要的研究課題。迄今為止，刀具補償功能的研究非常普遍，但是在實際的加工中，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，刀具補償應用所存在的問題進行研究，探討出原因及提出解決方法 研究條件：數(shù)控銑削機床、刀具、及編程軟件 應用環(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、刀具補償功能在數(shù)控加工中的應用研究，盡量避免在 實際加工中問題的出現(xiàn)。期望可以達到提高切削加工中的生產效率，提高產品 的質量及精度，并對數(shù)控加工產生積極的指導意義的目標。 主要內容和要求： 此論文的主要研究內容是： 1，刀具半徑補償功能的應用 （1） ，在零件的自動加工過程中，刀具的磨損、重磨甚至更換經常發(fā)生，應 用刀補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。假設原來設置的刀補值為某一值，經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）改變刀補值實現(xiàn)零件的粗、精加工。刀具補償功能還有一個很重要的用途就是實現(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，可將刀具實際半徑再加上精加工余量作為刀具半徑補償值輸入，而在精加工時只輸入刀具實際半徑值，這樣可使粗、精加工采用同一個程序，同一尺寸的刀具。此文將詳細介紹其補償方法。 2，刀具補償功能在銑削應用中所產生的問題 （1）刀具補償產生過切的幾種情況：指定平面內存在二段或二段以上 非移動指令段； 在兩個運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)在補償開始時，只能用g01或goo，不能用圓弧插補指令(g02或g03)，否 則會產生報警。 (3)在補償進行時， 在指定的平面內如果連續(xù)有兩個或以上的非移動指令(輔 助機能或暫停等)。則會產生過切或切削不足。 (4)在補償撤消時，只能用g01或goo，不能用圓弧插補指令(g02及g03)，否 則會產生報警且刀具停止；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，刀具補償?shù)闹付?，建立與撤銷及使用中的注意事項 如在使用事項中應注意以下幾點： 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)任何轉移加工，如鏡像、子 程序加工等； 4）d00 - d99 為刀具補償號，d00 意味著取消刀具補償。刀具補償值在加工或運行之前必須設定在補償存儲器中； 5）刀具補償?shù)慕⑴c取消，應在輔助程序段中進行，不能編程在輪廓 加工的程序段上。- 5 -二、數(shù)控刀具補償?shù)暮x 由于程序所控制的刀具刀位點的軌跡和實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)實際加工的形狀尺寸算出刀具刀位點的軌跡坐標，據(jù)此來控制加工。加工中刀具尺寸及精加工余量間的調適問題，可由刀具半徑補償( 以下簡稱刀補) 功能予以解決。刀補功能可實現(xiàn)刀具中心偏置，從而使刀刃切削點的尺寸，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，一般設置刀具中心補償量為: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上按預設補償量自動偏置。而精加工時，根據(jù)粗加工后測量尺寸的結果，計算還剩多少加工余量，再調整刀具中心補償量。在程序中設定刀補方向和調用相應補償量，實際刀具切削形成的加工輪廓軌跡是在編程軌跡基礎上按補償量和補償方向作放大或縮小，形成外輪廓

11、或內輪廓加工。由于數(shù)控系統(tǒng)軟件具有自動計算刀補、完成插補運算、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)控加工中刀具補償概念一、刀具半徑補償 刀具半徑補償?shù)母拍睢Ｒ驗橛辛说毒甙霃窖a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，在沒有使用半徑補償時，編程人員必須依次算出刀具中心各點的坐標，然后才能進行編程。當?shù)毒咧睆桨l(fā)生變化時，各點的坐標必然也會發(fā)生變化，程序中的坐標點需重新進行計算，這樣使得每一次刀具變化都要重新計算重新編程，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償，編程人員不必計算刀具的實際中心軌跡，只需根據(jù)工件的輪廓計算出圖紙上

12、各點的坐標值然后編出程序，再把刀具半徑作為補償量放在半徑補償寄存器里。數(shù)控裝置能自動計算出刀具中心軌跡，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。 刀具半徑補償?shù)闹噶?。刀具半徑補償是通過指令g41、g42來執(zhí)行的，基本格式為g41/g42 g00/g01 x_ y_ h_；其中h為補償量代碼。補償有兩個方向：當沿著刀具切削方向看，刀具在工件輪廓的左側是刀具半徑左補償用g41，反之則是刀具半徑右補償用g42。取消補償用g40；刀具半徑補償?shù)膽?。在應用g41、g42進行半徑補償時，應特別注意使補償有效的刀具移動方向與坐標。刀具半徑補

13、償?shù)钠鸬段恢煤苤匾?，如果使用不當?shù)毒咚庸さ穆窂饺菀壮鲥e，將會影響加工的零件形狀。正確的走刀應該是在刀具沒有切削工件之前讓半徑補償有效，然后再進行正常的切削。同樣的道理在取消刀具半徑補償時，也應該是在切削完畢離開工件之后。 二、刀具長度補償 刀具長度補償?shù)母拍?。?shù)控銑床上刀具長度補償只是和z坐標有關，對于x、y平面內的編程零點，由于刀具是由主軸錐孔定位決定，因此x、y平面內的編程零點位置是固定不變的。對于z坐標的編程零點就不一樣了。在銑床上應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，然后將其進行攻絲，攻絲深度設為30mm，加工刀具假設為一把長為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，機床以其為基準設定了相應的工件零點，當采用絲錐攻絲時，如果按照設定的工件零點開始加工，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償，那么當工件零點設定之后，即使絲錐和鉆頭長度不同，在調用絲錐工作時，零點z坐標已經自動向z+（或z-）補償了絲錐與鉆頭的長度差，保證了加工零點的正確，這樣就不會損壞刀具和工件了。 刀具長度補償?shù)闹噶?。刀具長度補償一般通過含有g43（g44）和h指令來實現(xiàn)的，格式為指令格式為g43 g01 z_h_；或g44 g01 z_h_。其中g43表示刀具長度正補償，即把編程的z值加上h

15、代碼指定的偏值寄存器中預設的數(shù)值后作為cnc實際執(zhí)行的z坐標移動值，也就是說實際執(zhí)行的z坐標值為z=z_+(h_)；而g44則正好相反，實際執(zhí)行的z坐標值為z=z_-(h_)。其中h可設正值或負值，我們可以將這兩個指令通過h的正負值設定進行統(tǒng)一，即只用g43和g44其中之一。加工結束后要取消刀具長度補償，用指令g49實現(xiàn)；刀具長度補償?shù)? 7 -應用：(1)用刀具的實際長度作為刀具長度的補償（推薦使用這種方式）。使用刀具的實際長度作為補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償寄存器中，作為刀具長度補償。以避免加工不同的工件時不斷地修改刀具長度偏置值，減少由此產生的

16、操作失誤。（2）以其中一把較長的刀作為標準刀具，這個標準刀具的長度補償值為0，其余刀具實際長度與標準刀具長度的差值作為這些刀具的長度補償數(shù)值，輸入到其所采用的h代碼地址內。（3）利用每把刀具到工件坐標系原點的距離作為各把刀的刀長補償，該值一般為負；此時用于設定工件坐標系偏置的g54的z值為0。- 8 -第二章 刀具補償功能在數(shù)控加工中的應用 刀具補償功能實現(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的補償，而不需要修改程序。刀具補償有半徑補償和長度補償，編程指令有：g40取消刀具半徑補償，沿程序路徑進給；g41左偏刀

17、具半徑補償，按程序路徑前進方向，刀具偏在零件左側進給；g42右偏刀具半徑補償，按程序路徑前進方向，刀具偏在零件右側進給；g43刀具長度正補償，即將坐標尺寸字與h代碼中的長度補償量相加，按其結果進行z 軸運動；g44刀具長度負補償，即將坐標尺寸字與h代碼中的長度補償量相減，按其結果進行z 軸運動；g49取消刀具長度補償，沿程序指定的z 坐標進行z 軸運動。在實際數(shù)控加工中正確應用刀具補償是提高加工質量的關鍵，下面對刀具補償功能在各種數(shù)控加工的應用進行分析。一、數(shù)控車床中刀尖圓弧半徑補償?shù)膽镁幹茢?shù)控車床加工程序時，理論上是將車刀刀尖看成一個點，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，它們是實際切削加工時形成工件表面的點。很顯然，假想刀尖點與實際切削點是不同的點，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行補償，僅按照工件輪廓進行編制的程序來加工，勢必會產生加工誤差。現(xiàn)代機床基本都具有刀具補償功能，對于具有刀尖圓弧半徑補償功能(g41左補償和g42右補償功能) 的數(shù)控車床，對應每一個刀具補償號，都有一組偏置量x 、z ，刀尖半徑補償量r 和刀尖方位號t 。編程人員可直接根據(jù)零件輪廓形狀進行編程，在數(shù)控加工前必須在數(shù)控機床上的相應刀具補償號

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算假想刀尖軌跡，進行刀具圓角半徑補償，完成零件的加工。刀具半徑變化時，不需修改加工程序，只需修改相應刀具補償號的圓弧半徑值即可。而實際加工中，用圓頭車刀進行車削加工時，實際的兩個切削點分別決定了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，直接通過機床面板上的功能鍵o f f s e t分別設定各刀具的x 向和z 向的補償值，在加工時調用相應刀具的補償號即可。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 向的補償值，以提高零件的加工精度。二、刀具半徑補償在數(shù)控銑削中

20、的應用1.應用刀具半徑補償銑削零件的內輪廓和外輪廓銑削零件的內輪廓和外輪廓時，按零件的輪廓來編程，程序中應用t指令和g41或g42指令，在加工之前，通過機床面板的功能 鍵offset將刀具的半徑設定為刀具半徑補償值，就可以實現(xiàn)刀具半徑自動補償，完成內（外）輪廓的銑削了。- 9 -2.利用刀具半徑，實現(xiàn)零件粗精加工在實際加工中，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償值增加一個精加工余量，精加工時將刀具半徑補償值設為刀具實際半徑值，或者根據(jù)零件的實際輪廓編成子程序，分別把粗精加工的刀具補償值設在不同刀具補償號里，粗加工和精加工時分別調用子程序并調用不同

21、的刀具補償號即可。3.利用刀具補償，提高加工精度當?shù)毒吣p或刀具重磨后，刀具半徑變小，根據(jù)磨損量，修改相應刀具的半徑補償值，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，為了不浪費材料，也采取增加刀具補償值的方法，根據(jù)實際測量值，再計算修改刀具補償值，進行生產加工。三、刀具長度補償在數(shù)控加工中心的應用加工中心具有自動換刀裝置，在加工過程中可以實現(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向運動時，需對刀具進行長度補償。1.利用刀具長度補償，進行分層銑削在實際加工中，由于刀具的有效切削長度有限，機床的承載能力有限，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、補償，以零件實際輪廓編程，加工前根據(jù)加工深度，分層設置刀具長度補償值，加工時調用相應層的刀具長度補償號即可進行分層銑削了。2.利用刀具長度補償，空運行程序在實際加工中，為了檢驗程序的正確性與合理性，在加工之前，要對程序進行空運行，這時，給一個較安全的刀具長度補償值，使刀具抬起在工件上方較安全的高度上空運行程序，通過加工軌跡來檢驗程序正確與否。四、加工舉例加工如圖所示的內外輪廓（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償，沿p 1p 2切入，沿p 3p 4切出，內輪廓加工采用右補償，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償，刀具至p

23、4點，抬刀后至p 5，再建立刀具半徑右補償。內外輪廓均采用半徑為10m m的平底銑刀加工，內輪廓加工前先鉆孔，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系，并進行刀具半徑補償值和刀具長度補償值的設定。如精加工余量為1mm，粗銑時設置刀具半徑補償值為11，精加工時刀具半徑補償值設為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償值的辦法去除。刀具長度補償值根據(jù)刀具長度而設，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償值設為7.5，則第二層設為15 。在使用刀具半徑補償時需要注意：在建立刀具補償時，一定要有一段不為零的直線運動，而且一般運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、長度補償分析數(shù)控車削加工回轉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,導致不合格產品,通過刀具半徑補償可以很好的解決這個問題。刀具補償是補償實際加工時所使用的刀具與編程時使用的理想刀具或對刀時用的基準刀具之間的差值,數(shù)控車床加工中刀具補償有刀具長度補償和刀具半徑補償兩類,這也是cnc的核心功能之一。本文就數(shù)控車床刀具半徑補償問題進行了研究和探討。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車刀有一個刀尖點,以此假設刀尖點切削工件,假設刀尖點為實際上不存在的點。實際上在數(shù)控車削加工過程中,為了提高刀尖強度、降低表面粗糙度、提高加工表面質

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起刀位置或者基準位置。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行,實際上,切削刃是圓弧刀具外圓的某一點(比如點a、b),并不是刀尖h。所以我們在實際加工的時候就把這個“誤差”補償給系統(tǒng),加工出符合零件圖紙要求的零件,這個就是半徑補償?shù)木売?。如圖1，圖2所示。按假象刀尖編出的程序在車削端面、外圓、內孔等平行于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)控機床一般都有圓弧半徑自動補償功能,在實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 刀具圓弧半徑補償計算為了便于刀具中心軌跡的交點坐標的計算及對各種編程情況進行分析,將程序段的輪廓軌跡、刀具半徑都當作矢量。直線段矢量方向從起點指向終點,而圓弧起- 14 -點及終點的半徑為矢量,方向由圓心指向起點或終點,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行分析。二、刀具半徑補償實現(xiàn)1 刀具半徑補償方法刀尖圓弧半徑補償指令如下:g41/g42/g40 g1/g0_ x(u)_ z(w)。順著刀具運動方向看,刀具在工件的左邊,稱為刀具半徑左補償,用g41；順著刀具運動方向看,刀具在工件的右邊,稱為刀具半徑右補償,用g42。取消刀具補償用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,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”、“幾何補償”和“磨耗補償”等功能設定項。再按下f2鍵選擇“刀具偏

31、置”,就可以在對應的位置輸入有關參數(shù)即可。2 刀具半徑補償注意事項(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)會報警。(2)當工件有錐度、圓弧時,必須在精車錐度和圓弧前一程序中建立半徑補償,一般在切入工件時的程序段建立半徑補償。(3)在刀尖半徑補償指令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)當用假想刀尖圓弧中心編程時,假想刀尖號設為0或9。編程時要用刀具半徑補償,對刀時要考慮刀尖圓弧半徑。

32、(6)刀具半徑補償?shù)膽谩Ｔ诘毒吣p或刀具重磨后,刀具半徑變小,這時只需改變刀具半徑補償值,不需改變程序。三、刀具長度補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。現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)除了具有刀具半徑補償功能外，還具有刀具長度補償（toollength compensation）功能。刀具長度補償使刀具垂直于進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。刀具長度補償要視情況而定。一般而言，刀具長度補償對于二坐標和三坐標聯(lián)動數(shù)控加工是有效的。有的數(shù)控系統(tǒng)補償?shù)氖堑毒叩膶嶋H長度與標準刀具的差（見圖1 a），有的補償?shù)氖堑毒呦鄬τ谙嚓P點的長度（見圖1b

33、、c）。- 15 -ab c圖1 刀具長度補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償時機生產中使用配置fanuc 數(shù)控系統(tǒng)的xd40 數(shù)控銑床加工工件，正確設置并調用了刀具長度補償相關參數(shù)，但在應用刀具長度補償加工工件型腔時出現(xiàn)了過切現(xiàn)象。檢查程序結構，符合語法要求，坐標尺寸計算正確。仔細分析程序、觀察刀具走刀路線和試加工，發(fā)現(xiàn)與刀具長度補償建立時機有關。生產案例分析如下: 進刀過切

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系原點，t01 刀具加工完畢。換成t02 刀具從z 方向接近工件( 進刀) 時，先往z 軸負方向“過沖”一段距離，然后才回升到程序指定z 坐標位置，造成工件進刀過切而報廢。針對這臺機床經過試驗和觀察發(fā)現(xiàn)，這種情形往往發(fā)生在后續(xù)使用刀具長度( 非標準刀具t02、t03 等) 大于第一把刀具( 標準刀具t01) 長度情形。t02 加工三角型腔進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; /建立刀具長度補償g01 z 10 0 f80 0;( 2) 進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 程序進刀，程序運行到“g43z5. 0 h02; ”語句時，觀察刀具運行狀況發(fā)現(xiàn)刀具刀位點先運行到z5 0 坐標值下方并已經進入工件內部然后再回升至z5 0 坐標處。分析原因，執(zhí)行刀具長度補償語句時，有一個“建立補償”過程。系統(tǒng)先按照未建立長度補償運行，即按照第一把刀具長度到達z5. 0 指定位置( 起始加工平面r) ，但實際使用的是t02，且t02 比t01 長出2

36、0 mm，第二把刀具刀位點在建立長度補償前先處于在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償方式馬上往上回退了，但是已經造成了過切，所觀察到的進刀過切過程如圖4 所示。( 3) 解決方案避免進刀過切的方法是正確把握刀具長度補償建立時機。具體做法是: 在工件輪廓外建立刀具長度補償; 建立刀具長度補償語句中z坐標值- 17 -應大于t02 與t01 長度差值。將上面語句“g43 z5 0 h02; ”改為“g43 z25. 0h02; ”，實際運行時就避免了進刀過切并保證了加工安全。 五、確定刀具長度補償?shù)娜N方法首先要明確: 刀具長度補償值和g 5 4（工件坐標系

37、)中的z 值有關。 用刀具的實際長度作為刀長的補償（推薦使用這種方式）。使用刀長作為補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償寄存器中，作為刀長補償。使用刀具長度作為刀長補償?shù)睦碛扇缦拢菏紫龋褂玫毒唛L度作為刀長補償，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，用一個小標牌寫上每把刀具的相關參數(shù)，包括刀具的長度、半徑等資料，事實上許多大型的機械加工型企業(yè)對數(shù)控加工設備的刀具管理都采用這種辦法。這對于那些專門設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)標牌上的刀長數(shù)值作為刀具長度補償而不需再進行測量。其次，使用刀具長度作為刀長補償，可以讓機床一邊進行加工運行，一邊在對刀儀上進行其他刀具的長度測量，而不必因為在機床上對刀而占用機床運行時間，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 坐標點時，就是主軸坐標加上(或減去)刀具長度補償后的z 坐標數(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系的z0 面)。g54 中的z=l(負值)。

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

40、數(shù)控銑床上對工件進行輪廓加工時，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（加工內輪廓時）不符合加工要求。因此在進行數(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償功能。應用刀具半徑補償功能，在進行數(shù)控銑削加工時，只需按工件輪廓軌跡進行編程，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)會自動計算刀具中心軌跡，進行刀具半徑補償，從而加工出符合要求的工件形狀。當?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)會自動計算出刀具半徑，從而進行補償。巧妙使用刀具半徑補償，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)控實踐經驗，以實際加工為例，介紹應用半徑補償?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、重磨甚至更換會經常發(fā)生，應用刀補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。假設原來設置的刀補值為，經過一段時

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?shù)毒咧啬ズ笠嗫烧沾颂幚?。當需要更換刀具時可以用新刀具的半徑值作為刀補值代替原有程序中的刀補值輸入數(shù)控系統(tǒng)進行加工。由此可見，正是由于刀補值的變化適應了刀具的變化，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 -可在未知實際使用刀具尺寸的情況下，按照一定的標準刀具尺寸來進行編程，實際加工時，對于半徑補償可用實際刀具半徑代替假設刀具半徑。二、工件進行粗、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，則可以用來實現(xiàn)粗、半精、精加工等問題。例如在粗加工時，可將刀具實際半徑再加上加工余量作為刀具半徑補償值輸入數(shù)控系統(tǒng)，而在精加工時只輸入刀具實際半徑值，這樣可使粗、半精、精加工采用同一個程序，其補償方法為：（）粗加工時，設定粗加工余量為，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雜、尖角較多，用普通的機械加工方法或者