刀補(bǔ)值在數(shù)控編程中的靈活運(yùn)用

1、!機(jī)械加工與自動(dòng)化#刀補(bǔ)值在數(shù)控編程中的靈活運(yùn)用T he F lex ible A pp licati on of Too ls O ffset V alue in the CN C P rogra mm ing河北師范大學(xué)(050031段星光湯百智【摘要】刀具補(bǔ)償是數(shù)控機(jī)床上重要的功能,合理使用刀具補(bǔ)償功能在數(shù)控加工中有著非常重要的作用。對(duì)如何靈活、合理地運(yùn)用刀補(bǔ)值,并結(jié)合刀補(bǔ)原理正確編制數(shù)控加工程序,以保證數(shù)控加工的有效性、準(zhǔn)確性等問題進(jìn)行了闡述。關(guān)鍵詞刀補(bǔ)值編程數(shù)控加工Keywordstoo ls offset value,p rogra mm ing,CN C m ach in ing

2、刀具半徑自動(dòng)補(bǔ)償功能可以根據(jù)零件輪廓直接編程,免除刀心軌跡的人工計(jì)算,編程人員可從大量繁瑣的坐標(biāo)計(jì)算中解脫出來,不僅簡(jiǎn)化了編程工作量,而且提高了程序的準(zhǔn)確性。實(shí)踐證明靈活應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償功能、合理設(shè)置刀補(bǔ)值在數(shù)控加工中有著重要的作用。改變刀補(bǔ)值適應(yīng)刀具的變化在零件的自動(dòng)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當(dāng)?shù)毒吣p、重磨或換刀時(shí)需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r,經(jīng)過一段時(shí)間的加工后,刀具半徑的減小量為,此時(shí),可僅修改該刀具的刀補(bǔ)值:由原來的r改為r

3、-,而不必改變?cè)械某绦蚣纯蓾M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(shí)可以用新刀具的半徑值作為刀補(bǔ)值代替原有程序的刀補(bǔ)值進(jìn)行加工。由此可見,正是由于刀補(bǔ)值的改變適應(yīng)了刀具的變化,在不改變?cè)谐绦虻那闆r下,可滿足其加工要求。由此,編程人員還可在未知實(shí)際使用刀具尺寸的情況下,先假定一刀具尺寸來進(jìn)行編程,實(shí)際加工時(shí),對(duì)于半徑補(bǔ)償可用實(shí)際刀具半徑代替假設(shè)刀具半徑;對(duì)于長(zhǎng)度補(bǔ)償,將實(shí)際使用刀具的長(zhǎng)度與假定值之差輸入到CN C的D存儲(chǔ)器中即可。改變刀補(bǔ)值實(shí)現(xiàn)零件的粗、精加工應(yīng)用刀補(bǔ)值可以實(shí)現(xiàn)同一程序、同一刀具的粗加工、半精加工以及精加工,其補(bǔ)償方法為:設(shè)精加工余量為1,半精加工余量為2

4、,刀具半徑為r,如圖1刀補(bǔ)值與粗、細(xì)加工余量圖1所示:首先,人工輸入刀具偏置量為r+1+2,即可進(jìn)行粗加工到圖示點(diǎn)劃線的位置;在半精加工時(shí),改變刀偏值為r+1,即可半精加工到圖示虛線的位置;在精加工時(shí),輸入刀具的半徑值r,即可完成最終的輪廓精加工。利用刀補(bǔ)值控制輪廓尺寸的精度如圖2所示,由于工藝系統(tǒng)存在一定的剛度,在銑削力作用下,刀具在實(shí)際切削過程中存在讓刀現(xiàn)圖2刀補(bǔ)值與實(shí)際切削輪廓象,最終導(dǎo)致實(shí)際輪廓尺寸與理論輪廓尺寸的偏差,讓刀量的大小取決于工藝系統(tǒng)的剛度和被加工材料等因素。通常,在粗加工、半精加工時(shí),由于切削余量較大且不均勻,讓刀量較大;在進(jìn)行精加工時(shí),加工余量相對(duì)較穩(wěn)定,可方便地通過實(shí)

5、測(cè)獲取精加工時(shí)的讓刀量。具體作法是:可通過實(shí)測(cè)工件的尺寸,獲取精加2新技術(shù)新工藝機(jī)械加工與自動(dòng)化2002年第8期工時(shí)的讓刀量;對(duì)要求較高的加工部位,可實(shí)測(cè)精加工時(shí)的銑削力,應(yīng)用測(cè)力儀測(cè)定在程序給定切削余量、切削速度下的動(dòng)態(tài)銑削力。在靜態(tài)情況下,可以用已測(cè)的銑削力為載荷,測(cè)出刀具的讓刀量。此后,可根據(jù)所得讓刀量修改D 寄存器中的刀補(bǔ)值。這樣,可完全依據(jù)零件的理論輪廓尺寸編寫精加工程序,在不改變加工程序的情況下,用刀補(bǔ)值來補(bǔ)償加工中由于工藝系統(tǒng)的讓刀所引起的誤差,提高輪廓的加工精度。利用刀補(bǔ)值簡(jiǎn)化對(duì)刀操作數(shù)控機(jī)床加工時(shí)的對(duì)刀工作必須準(zhǔn)確無誤。在使用多把刀具加工同一零件時(shí),必須通過對(duì)刀來設(shè)置各把刀的

6、刀補(bǔ)值,以確定其在程序坐標(biāo)系中的準(zhǔn)確位置。通常是以第1把刀作為基準(zhǔn),找出其余各把刀相對(duì)于第1把刀的偏移量并輸入相應(yīng)的刀補(bǔ)寄存器。但當(dāng)遇到基準(zhǔn)刀(即第1把需更換或刃磨時(shí),則對(duì)刀基準(zhǔn)點(diǎn)就會(huì)隨之改變,其余各把刀的刀補(bǔ)值亦會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化,均需重新對(duì)刀,故批量加工生產(chǎn)中直接影響加工效率,帶來諸多不便。為此,可在對(duì)刀時(shí)以第1次安裝的基準(zhǔn)刀位置為理想的對(duì)刀基準(zhǔn),更換基準(zhǔn)刀后,可以相對(duì)于基準(zhǔn)位置的偏差值為刀補(bǔ)值修改第1把刀的刀補(bǔ)值即可,這樣,基準(zhǔn)位置沒有發(fā)生變化,其余各把刀也無須重新對(duì)刀。同理,當(dāng)其余各把刀須重磨或更換時(shí)也只需對(duì)刀一次即可完成。編制數(shù)控程序前,應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),預(yù)先確定準(zhǔn)確、合理的基準(zhǔn)刀,

7、基準(zhǔn)刀的正確選擇與設(shè)定,可給編程、對(duì)刀、修改和加工中途換刀、刃磨都帶來很大方便。基準(zhǔn)刀一般應(yīng)選擇不需經(jīng)常刃磨、強(qiáng)度高、耐磨性好的刀具,一般像鉆頭、中心鉆、鉸刀或其他復(fù)雜刀具不宜用作基準(zhǔn)刀。應(yīng)用刀補(bǔ)時(shí)過切問題在應(yīng)用刀補(bǔ)時(shí),應(yīng)避免由于編程不當(dāng)而引起零圖3加工中的過切現(xiàn)象件的過切現(xiàn)象。根據(jù)刀補(bǔ)處理原理,在刀補(bǔ)處理過程中一般有3個(gè)程序段在流動(dòng),在刀具半徑補(bǔ)償后的程序中應(yīng)有指定平面軸的移動(dòng)段指令。否則,將出現(xiàn)進(jìn)刀過切問題,在編程中經(jīng)常出現(xiàn)以下情況。1.在兩個(gè)運(yùn)動(dòng)指令之間有2個(gè)輔助功能程序段,那么,在刀補(bǔ)計(jì)算時(shí)就無法獲得2個(gè)相鄰輪廓段的信息,有可能造成過切現(xiàn)象,如下述加工程序:N 15G 91X 100L

8、 F N 16M 08(霧狀冷卻L F N 17M 09(關(guān)切削液L F N 18G 01Y 250L F N 19X 65L F其對(duì)應(yīng)加工過程為如圖3所示,在拐角處的軌跡變?yōu)閺腁 B ,這是由于在A 處執(zhí)行N 16、N 17兩段后產(chǎn)生的過切現(xiàn)象。2.在2個(gè)運(yùn)動(dòng)指令之間有一個(gè)運(yùn)動(dòng)為0的運(yùn)動(dòng)指令時(shí),由于運(yùn)動(dòng)為0的程序段沒有零件輪廓信息,因此,刀補(bǔ)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生過切現(xiàn)象,如以下加工程序:N 15G 91X 100L F N 16X 0L F N 17Y 250L F其對(duì)應(yīng)加工過程如圖4,在頂尖拐角處其切削軌跡為A B ,這是因?yàn)樵趦蓚€(gè)運(yùn)動(dòng)切削指令之間有一個(gè)位移為0的運(yùn)動(dòng)指令(N 16X 0L F ,以

9、至于在系統(tǒng)未獲得足夠的輪廓信息的情況下,產(chǎn)生過切現(xiàn)象。圖4加工中的過切現(xiàn)象當(dāng)然,在兩個(gè)運(yùn)動(dòng)指令之間如果有一條輔助功能指令和一條位移為0的運(yùn)動(dòng)指令時(shí),也會(huì)產(chǎn)生過切現(xiàn)象。3.當(dāng)?shù)毒甙霃窖a(bǔ)償啟動(dòng)后的下兩段程序段中沒有指定平面軸的運(yùn)動(dòng)指令段時(shí),同樣會(huì)產(chǎn)生過切問題,如以下數(shù)控加工程序:N 05G 91G 17G 00M 03L F N 06G 41X 20Y 10D 01L FN 07Z 298L F ;(起刀點(diǎn)距工件表面100mm ,刀具快進(jìn)至工件表面上方2mm 處(轉(zhuǎn)下頁3新技術(shù)新工藝機(jī)械加工與自動(dòng)化2002年第8期西門子C 504在變頻調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用3T he A pp licati on of

10、 S I M EN S C 504in V ariable F requency D river Syste m寶雞文理學(xué)院電子電氣工程系(721007張正喜【摘要】介紹了基于西門子公司生產(chǎn)的C 504單片機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)。C 504是專用控制單片機(jī),具有編程簡(jiǎn)便、應(yīng)用系統(tǒng)體積小、性能可靠的特點(diǎn),具有十分廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞C 504單片機(jī)變頻調(diào)速Keywords C 504,m icrocon tro ller ,variable frequency driver syste m變頻調(diào)速在控制中的應(yīng)用愈來愈廣泛,傳統(tǒng)的變頻調(diào)速控制是用普通的單片機(jī)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn),電路復(fù)雜、編程煩瑣,本系統(tǒng)采用C

11、 504專用控制單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速。C 504功能簡(jiǎn)述C 504是西門子公司的82B it 專用微控制器,它兼容51系列單片機(jī),其顯著特點(diǎn)是:具有一個(gè)專用于產(chǎn)生P WM 信號(hào)的16位捕捉 比較單元(Cap 2ture Compare U n it ,簡(jiǎn)稱CCU ,4個(gè)82B it 通用輸入 輸出口,其中P 1口既可作為4路模擬輸入,也可作為6路P WM 波輸出,這為變頻調(diào)速控制提供了P WM 波驅(qū)動(dòng)信號(hào),無需外加P WM 波產(chǎn)生電路,或使用復(fù)雜的軟件編程方式。C 504的P WM 波產(chǎn)生原理是:通過向CCU 中的周期寄存器、控制寄存器、方式選擇寄存器和初始化寄存器寫入命令字,完成對(duì)三相正弦表

12、的幅值、周期的設(shè)置及特殊功能寄存器及相關(guān)器件的初始化。運(yùn)行時(shí)把晶振時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)預(yù)分頻單元,變?yōu)橐欢ㄖ芷诘拿}沖,再經(jīng)捕捉定時(shí)器,把時(shí)鐘脈沖轉(zhuǎn)化為一定周期的三角波,然后經(jīng)比較器進(jìn)行比較,將輸入信號(hào)調(diào)制成不同脈寬的方波脈沖,經(jīng)接口控制單元向外輸出六路方波脈沖。當(dāng)改變3個(gè)比較器和周期寄存器的賦值時(shí),就改變了P WM 波的脈寬和周期,從而實(shí)現(xiàn)調(diào)頻和調(diào)脈寬的控制。硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)如圖1所示,C 504是該系統(tǒng)的核心,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制和6路P WM 波的產(chǎn)生。27256EPROM 作為程序存儲(chǔ)器,74A S 573作為地址鎖存器,8255可編程并行接口芯片、ULN 2803及圖1變頻調(diào)速系統(tǒng)原理圖74L S 245,組成鍵盤與顯示電路。通過鍵盤進(jìn)行轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向及其他參數(shù)的設(shè)置,顯示器顯示工作狀態(tài)、頻率及參數(shù)。IP M 是一個(gè)智能功率模塊,具有過壓、欠壓、過流自動(dòng)保護(hù)功能,并輸出故障指示信號(hào),供C 504檢測(cè),內(nèi)設(shè)有驅(qū)動(dòng)電路和光電隔圖5加工中的過切現(xiàn)象(接上頁N 08G 01Z 212F 100L F ;(切深10mm N 09Y 50L FN 10X 20L F其切削