數(shù)控銑刀具補(bǔ)償及干涉的原理與應(yīng)用研究

1、 俞美玉 陳守文：欽建誠意伯廟楹聯(lián)匾額之解讀數(shù)控銑刀具補(bǔ)償及干涉的原理與應(yīng)用研究趙錫鋒 收稿日期：2008-12-28作者簡介：趙錫鋒(1982- )，男，助教。研究方向：數(shù)控加工。（浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 浙江 溫州 325000 ）摘 要：在數(shù)控銑削加工過程中，刀具補(bǔ)償及干涉問題時(shí)有發(fā)生，如何及時(shí)發(fā)現(xiàn)刀具干涉，取消刀具半徑補(bǔ)償中產(chǎn)生的過切現(xiàn)象、干涉現(xiàn)象，成為我們平時(shí)加工過程中比較棘手的問題。到目前為止，有關(guān)刀具干涉方面的理論性研究，并不能夠完全解決操作過程中碰到的實(shí)際問題。為此，有必要從實(shí)用性角度來研究刀具干涉，通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來彌補(bǔ)刀具補(bǔ)償及干涉理論研究中存在的不足，以及詳細(xì)了解刀

2、具半徑補(bǔ)償建立的注意事項(xiàng)，減少機(jī)床運(yùn)行過程中出現(xiàn)導(dǎo)致走刀路徑偏差的偶然性因素。關(guān)鍵詞： 數(shù)控銑床；刀具干涉；刀具路徑中圖分類號(hào)： TG21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B 文章編號(hào)：16720105（2009）01004704Number control the Xian tool principle of repair and interference and application preliminary study Zhao Xifeng(Zhejiang Industry & Trade Vocational College， Wenzhou Zhejiang 325003)Abstract

3、: In the number control the Xian pare process the process, tool compensate and interference problem have occurrence, how in time detection tool interference, cancel tool radius compensate medium creation of lead slice phenomenon, interference phenomenon, become us peacetime process tougher problem i

4、n the process.So far, relevant tool interference of theories research, and can't enough complete solve operation to run into in the process of actual problem.For this, have necessity from the function angle to research tool interference, pass fulfillment experience to make up tool compensate and

5、 interference theories research medium existence of shortage, and detailed understanding tool radius compensate establishment of regulation, decrease tool machine circulate appear to cause to walk tool path the contingency factor of the deviation in the process.Key words: The number control miller;

6、Tool interference; Tool path1 刀具半徑補(bǔ)償概念當(dāng)?shù)毒甙霃窖a(bǔ)償建立后，刀具軌跡可以偏移一個(gè)刀具半徑偏置值，該值存放在刀具半徑偏置存儲(chǔ)器中的對(duì)應(yīng)刀具半徑補(bǔ)償號(hào)中。1.1 認(rèn)清軌跡路線實(shí)際編程加工中，軌跡路線包括編程的軌跡路線、刀具中心點(diǎn)的軌跡路線。編程的軌跡路線，即編程人員按照零件圖輪廓線進(jìn)行編程；而刀具中心的軌跡路線又可分為存在刀具半徑補(bǔ)償?shù)牡毒咧行能壽E路線和無刀具半徑補(bǔ)償?shù)牡毒咧行牡能壽E路線。兩種走刀路徑存在很大差異，在無刀具半徑補(bǔ)償?shù)牡毒咧行能壽E路線與編程的軌跡路線重合，在存在刀具半徑補(bǔ)償?shù)牡毒咧行能壽E路線時(shí)，則與編程的軌跡路線不重合，具體見圖1。編程軌跡刀心軌

7、跡工 件CBA刀具圖1 刀具中心點(diǎn)軌跡路線2 刀具干涉一般是指在加工過程中，刀具切削了非加工對(duì)象，即刀具過切現(xiàn)象。但是，這功能不能對(duì)所有干涉進(jìn)行檢查。2.1 理論上來說，機(jī)床通常有以下幾種常見干涉檢查方式：（1）刀具軌跡方向不同于編程軌跡的方向，軌跡間的方向差從900到2700之間。（2）在圓弧加工中，刀心軌跡上起點(diǎn)和終點(diǎn)之間的角度與編程軌跡上的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間的角度相差太大，大于1800。（3）小于刀具半徑補(bǔ)償?shù)陌疾?、溝槽編程軌跡。（4）加工半徑小于刀具半徑的內(nèi)拐角、溝槽及900臺(tái)階。2.2 CAM系統(tǒng)提供的選擇主要有：（1）無干涉檢驗(yàn) （2）刀具運(yùn)動(dòng)方向干涉檢驗(yàn)（3）全方位刀具干涉檢驗(yàn) （4

8、）多曲面刀具干涉檢驗(yàn)3 使用刀具半徑補(bǔ)償?shù)淖⒁馐马?xiàng)編程操作過程中，如果對(duì)刀具干涉問題認(rèn)識(shí)不清，建立不當(dāng)，忽視刀具半徑補(bǔ)償，那么零件加工時(shí)往往出現(xiàn)機(jī)床報(bào)警，或加工路線出錯(cuò)。下面僅根據(jù)FANUC系統(tǒng)數(shù)控銑實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)討論刀補(bǔ)的有關(guān)注意事項(xiàng)。3.1 刀具半徑建立與取消（1）AD工件BC圖2 圓弧切入建立刀補(bǔ)當(dāng)用圓弧切入的方式進(jìn)刀，而圓弧切入屬于內(nèi)輪廓加工，對(duì)于內(nèi)輪廓走刀，圓弧半徑必須大于刀具半徑補(bǔ)償值，否則產(chǎn)生刀具干涉現(xiàn)象；另外，圓弧切入之前，應(yīng)該設(shè)立一段建立刀具半徑補(bǔ)償?shù)墓に嚶肪€，該段路線與圓弧間的角度應(yīng)適當(dāng)大點(diǎn)。如圖2所示，AB段為刀具半徑補(bǔ)償建立段，BD為圓弧切入段，BC為水平線。（2）當(dāng)用直線切

9、入的方式進(jìn)刀，刀具半徑補(bǔ)償建立應(yīng)該在輪廓線延長線上完成，并與輪廓線成一角度。若兩條直線之間夾角過小，則屬于內(nèi)輪廓走刀就會(huì)容易產(chǎn)生刀具干涉現(xiàn)象；因此，該角度應(yīng)盡量大點(diǎn)，最好是大于180°, 如下面圖所示，AB段為建立刀具半徑補(bǔ)償工藝路線，AC段為刀具偏置后刀心的實(shí)際走刀路徑。（3）當(dāng)用直線切入的方式進(jìn)刀，刀具半徑補(bǔ)償建立若在輪廓線延長線上建立，則走刀路徑如圖3所示，AB段為建立刀具半徑補(bǔ)償編程路線，AC段為刀具偏置后刀心的實(shí)際走刀路徑，BC段距離為刀具偏置值。工件AB刀具C圖3 輪廓線延長線上建立刀補(bǔ)（4）在補(bǔ)償狀態(tài)下，銑刀的直線移動(dòng)量大于或等于刀具半徑(圖1 AB段距離和圖2 AB段

10、距離)，否則補(bǔ)償時(shí)易產(chǎn)生干涉，程序運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)會(huì)報(bào)警并停止執(zhí)行程序。（5）在長度補(bǔ)償建立后，G01Zxx下刀前建立刀具半徑補(bǔ)償，軌跡路線隨機(jī)性較大，有可能在下刀前建立，也有可能在下刀后建立，建議盡量在G01Zxx下刀后建立刀具半徑補(bǔ)償。4 槽類零件刀補(bǔ)建立實(shí)例分析4.1擴(kuò)孔如圖4所示，孔的半徑為R6，孔深5mm,擴(kuò)孔所選刀具為8平底銑刀，編程路徑如下圖所示： R6R6C8銑刀 C起刀點(diǎn)A起刀點(diǎn)A 圖4-1 刀補(bǔ)方向1 圖4-2 刀補(bǔ)方向2說明：以上兩圖，編程時(shí)都是在工件上方建立刀具半徑補(bǔ)償，然后下刀至孔深，再圓弧切入，只有起刀點(diǎn)位置有所不同。由圖4-1刀補(bǔ)方向1可見，下刀位置正確；圖4-2刀補(bǔ)方向2由于刀具補(bǔ)償時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤，導(dǎo)致下刀位置錯(cuò)誤，孔被加工出一缺口。5 總結(jié)通過選用更小半徑的刀具或修改原始幾何模型來消除刀具運(yùn)動(dòng)時(shí)待加工零件和刀具間發(fā)生過切或欠切現(xiàn)象, 適應(yīng)數(shù)