激光對(duì)刀儀在數(shù)控加工中對(duì)刀具補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用

概述：

在數(shù)控加工中，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?cè)诔叽绱笮∩?，存在一個(gè)刀具半徑和刀具長(zhǎng)短的差別，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(lái)控制加工。 

數(shù)控加工刀具補(bǔ)償?shù)膬煞N類型：刀具半徑補(bǔ)償 (補(bǔ)償?shù)毒甙霃綄?duì)工件輪廓尺寸的影響)；刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償 (補(bǔ)償?shù)毒唛L(zhǎng)度方向尺寸的變化)。 數(shù)控加工刀具補(bǔ)償?shù)膬煞N方法：人工預(yù)刀補(bǔ) (人工輸入CAM軟件的刀補(bǔ)量進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)刀補(bǔ))；數(shù)控系統(tǒng)具有自動(dòng)刀具補(bǔ)償功能(程序調(diào)用刀具列表參數(shù)進(jìn)行刀補(bǔ))。 經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐證明，如果能靈活應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償和長(zhǎng)度補(bǔ)償功能，合理設(shè)置刀具半徑補(bǔ)償值及長(zhǎng)度補(bǔ)償值，對(duì)數(shù)控加工將有重要的意義。

下面重點(diǎn)討論刀具的半徑補(bǔ)償和刀具的長(zhǎng)度補(bǔ)償：

1.刀具的半徑補(bǔ)償 

若數(shù)控裝置不具備刀具半徑自動(dòng)補(bǔ)償功能，要想加工出合格的零件，則只有按刀具中心軌跡進(jìn)行編程，在編程時(shí)就要把刀具的半徑計(jì)算到每一步的程序中，那么數(shù)據(jù)計(jì)算就很復(fù)雜。特別是當(dāng)?shù)毒吣p后，刀具直徑發(fā)生變化，必須重新計(jì)算刀具中心軌跡，修改程序，這樣很難保證加工的精度。如果數(shù)控系統(tǒng)具備刀具半徑補(bǔ)償功能，則編程時(shí)只需按工件實(shí)際輪廓線進(jìn)行。數(shù)控系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算刀具中心軌跡坐標(biāo)，使刀具偏離工件輪廓一個(gè)半徑值，即進(jìn)行半徑補(bǔ)償。 

1.1 刀具半徑補(bǔ)償?shù)姆椒?根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，工件假定不動(dòng)，刀具運(yùn)動(dòng)。沿刀具的運(yùn)動(dòng)方向看，當(dāng)?shù)毒咛幵诠ぜ邢鬏喞髠?cè)時(shí)，稱為刀具半徑左補(bǔ)償，用G41表示；當(dāng)?shù)毒咛幵诠ぜ邢鬏喞覀?cè)時(shí)，稱刀具半徑右補(bǔ)償，用G42表示。如圖所示。

1.2 刀具半徑補(bǔ)償?shù)墓ぷ鬟^(guò)程
刀具半徑補(bǔ)償?shù)墓ぷ鬟^(guò)程分三步：即刀補(bǔ)的建立、刀補(bǔ)進(jìn)行和刀補(bǔ)的取消。
(1)刀補(bǔ)的建立。刀補(bǔ)的建立，就是指刀具從起點(diǎn)接近工件時(shí)，刀具中心從與編程軌跡重合過(guò)渡到與編程軌跡偏離一個(gè)偏置量的過(guò)程。G41、G42只能在含有G00或GO1的程序段有效。
(2)刀補(bǔ)的進(jìn)行。刀補(bǔ)一旦建立，便一直有效，即刀具中心與編程軌跡始終相距一個(gè)偏置量，直到刀補(bǔ)取消。此時(shí)半徑補(bǔ)償在G00、G01情況下均有效。
(3)刀補(bǔ)取消。使用G40取消刀具半徑補(bǔ)償，使用該指令后，G41、G42指令無(wú)效。

1.3刀具半徑補(bǔ)償功能在數(shù)控銑削和加工中心編程中應(yīng)用
(1)避免計(jì)算刀具中心軌跡，可直接用零件輪廓尺寸編程。計(jì)算復(fù)雜形狀工件刀具中心軌跡是比較麻煩的，只要采用刀具半徑補(bǔ)償，銑刀自動(dòng)向被加工工件輪廓外側(cè)位移一個(gè)刀具半徑，不必再計(jì)算銑刀中心軌跡，
(2)利用同一個(gè)程序、同一把刀具，通過(guò)設(shè)置不同大小的刀具補(bǔ)償半徑值，而逐步減少切削余盈的方法，來(lái)達(dá)到粗、精加工的目的。如采用半徑為R的刀具，在粗加工時(shí)．設(shè)置刀其半徑值為R+d (d為精加工余量)．在精加工時(shí)，設(shè)置刀具半徑值為R，就可以用同一加工程序，完成工件的粗加工與精加工。
(3)刀具因磨損、重磨、換新刀而引起直徑改變后，不需修改程序．只需更改刀具參數(shù)的刀補(bǔ)值。在生產(chǎn)中，刀具磨損或更換新刀具時(shí)，會(huì)發(fā)生刀具半徑尺寸變化，采用刀具半徑補(bǔ)償，只要重新設(shè)置刀具半徑值，不必改變加工程序．就可以解決刀具半徑變化同題。
(4)改變刀具補(bǔ)償值對(duì)零件進(jìn)行加工修正。
(5)補(bǔ)償?shù)陌霃街悼赏ㄟ^(guò)波龍BLUM激光對(duì)刀儀自動(dòng)測(cè)量得出。

1.4 刀具半徑補(bǔ)償在實(shí)際應(yīng)用中的注意事項(xiàng)
以上闡述了靈活應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償功能、合理設(shè)置刀具半徑補(bǔ)償值，在數(shù)控加工中的重要意義。然而在實(shí)際使用時(shí)，還必須注意以下幾點(diǎn)：
(1)使用刀具半徑補(bǔ)償和去除刀具半徑補(bǔ)償時(shí)，刀具必須在所補(bǔ)償?shù)钠矫鎯?nèi)移動(dòng)（也就是只適合等高加工），且移動(dòng)距離應(yīng)大于刀具半徑補(bǔ)償值。若加工半徑小于刀 具半徑的內(nèi)圓弧．進(jìn)行半徑補(bǔ)償將會(huì)產(chǎn)生過(guò)切現(xiàn)象．只有過(guò)渡圓角半徑大于等于刀具半徑與精加工余量的和的情況下，才能正常切削。
(2)建立或撤消刀補(bǔ)，必須在刀具移動(dòng)指令GOO或G01模式下使用．不可用于圓弧切削指令G02，G03中．且G41、G42不能重復(fù)使用。
(3)D00-D99為刀具補(bǔ)償號(hào)，D00意味著取消刀具補(bǔ)償，刀具補(bǔ)償值在加工或運(yùn)行之前，必須設(shè)定在補(bǔ)償存儲(chǔ)器中。
(4)若程序中沒(méi)有G41，G42指令，即使波龍BLUM激光對(duì)刀儀測(cè)量出了半徑值也是不會(huì)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)摹?/font>

2.刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償

數(shù)控銑床的軸內(nèi)孔為標(biāo)準(zhǔn)莫氏錐孔，刀柄為標(biāo)準(zhǔn)莫氏外圓錐。安裝時(shí)．以數(shù)控銑床的錐孔作為定位基準(zhǔn)面．把主軸的端面與刀柄軸線的交點(diǎn)，定為刀具的零點(diǎn)。刀頭的端面到刀柄的端面(刀具零點(diǎn))的距離，叫刀具的長(zhǎng)度(如圖所示)。其值可用波龍BLUM對(duì)刀儀自動(dòng)測(cè)出，并自動(dòng)輸入數(shù)控系統(tǒng)的刀具列表中。如下圖所示

刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償指令為G43，G44, G49。
刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)木幊谈袷?G43/G44/G49 G00/G01 Z_H_;
其中，
G43為刀具長(zhǎng)度正向補(bǔ)償指令;
G44為刀具長(zhǎng)度負(fù)向補(bǔ)償指令;
G49為撤銷刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償指令Z為指令中指定的終止位置;
H后面為00至99的任意兩位數(shù)字，該數(shù)字為長(zhǎng)度補(bǔ)償值的補(bǔ)償號(hào)，補(bǔ)償量要預(yù)先手動(dòng)輸入或通過(guò)波龍BLUM對(duì)刀儀自動(dòng)輸入機(jī)床控制器的對(duì)應(yīng)刀具列表中。
當(dāng)數(shù)控裝置讀到該程序段時(shí).數(shù)控裝置會(huì)到H所指定的刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)刂穬?nèi)讀取長(zhǎng)度補(bǔ)償值，并自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。

2.3 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)墓ぷ鬟^(guò)程
當(dāng)執(zhí)行G長(zhǎng)度補(bǔ)償指令時(shí)，刀具刀位點(diǎn)實(shí)際到達(dá)點(diǎn)位置，等于指令中指定點(diǎn)的位置與長(zhǎng)度補(bǔ)償寄存器中的補(bǔ)償值相加，相當(dāng)于把刀具抬起一個(gè)長(zhǎng)度補(bǔ)償值的高度(z實(shí)際值=Z指令值+(H？？)。
同理，當(dāng)執(zhí)行G44長(zhǎng)度補(bǔ)償指令時(shí)，刀具刀位點(diǎn)實(shí)際到達(dá)點(diǎn)位置，等于指令中指定點(diǎn)的位置與長(zhǎng)度補(bǔ)償寄存器中的補(bǔ)償值相減，相當(dāng)于把刀具向下伸長(zhǎng)一個(gè)長(zhǎng)度補(bǔ)償值的高度(Z實(shí)際值二Z指令值-(Hxx)。
另外，長(zhǎng)度補(bǔ)償值也可以設(shè)負(fù)值，當(dāng)用G43指令中對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償值設(shè)為負(fù)值，相當(dāng)于G44指令中對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償值設(shè)為正值的效果，同理，當(dāng)用G44指令中對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償值設(shè)為負(fù)值，相當(dāng)于G43指令中對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償值設(shè)為正值的效果。

2.4刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償功能在數(shù)控銑削編程中應(yīng)用
(1)用于刀具Z向的補(bǔ)償。
(2)使刀具在軸向(Z向)的實(shí)際位移量，比程序給定值增加或減少一個(gè)偏置量。
(3)使用刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償功能，可以在當(dāng)實(shí)際使用刀具與編程或?qū)Φ稌r(shí)，標(biāo)準(zhǔn)刀具長(zhǎng)度有出人時(shí)，或刀具磨損后刀具長(zhǎng)度變短時(shí)，不需重新改動(dòng)程序或重新進(jìn)行對(duì)刀調(diào)整，僅只需改變刀具數(shù)據(jù)庫(kù)中刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償量即可。
(4)利用該功能，還可在加工深度方向上進(jìn)行分層銑削，即通過(guò)改變刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值的大小，通過(guò)多次運(yùn)行程序而實(shí)現(xiàn)。
(5)利用刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償，可以減少對(duì)刀次數(shù)。在數(shù)控銑床上加工零件時(shí)，當(dāng)某一零件需要多把刀而共用一個(gè)刀柄，或多把刀分別裝在同一規(guī)格的刀柄上時(shí)，以第一把刀為基準(zhǔn)，測(cè)量并記錄刀位點(diǎn)與刀柄端部距離，當(dāng)用第二把刀時(shí)，測(cè)量第二把刀刀位點(diǎn)與刀柄端部距離，與第一把刀進(jìn)行比較，在用第二把刀的時(shí)候，程序中用刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償指令，并將兩把刀與刀柄端部的距離之差值作為補(bǔ)償量(注意分析是正值還是負(fù)值，不再贅述)，只要工件沒(méi)有重新裝夾，第二把刀仍然可以用第一把刀對(duì)刀設(shè)置的G54坐標(biāo)系，原理與加工中心中應(yīng)用刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償相同。
(6)利用波龍BLUM對(duì)刀儀自動(dòng)測(cè)量可大大提高測(cè)量的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性。

2.5使用G43/G44/G49指令的注意事項(xiàng)
(1)刀具在Z方向要有直線運(yùn)動(dòng)G00/G01，同時(shí)要在一定的安全高度上，否則會(huì)造成事故。
(2)H00-H99為刀具補(bǔ)償號(hào)，H00意味著取消刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償，刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值在加工或運(yùn)行之前，必須手動(dòng)輸入或利用對(duì)刀儀自動(dòng)輸入至刀具列表中。

3. 結(jié)束語(yǔ)及相關(guān)產(chǎn)品

刀具補(bǔ)償功能，在數(shù)控加工中有著非常重要的作用。數(shù)控機(jī)床中的刀具半徑補(bǔ)償功能和刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償功能，極大方便了計(jì)算和編程。對(duì)其靈活、合理地運(yùn)用，是保證數(shù)控加工有效性、準(zhǔn)確性的重要因素。

 

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