文档介绍：第11章刀尖半径补偿编程及加工
知识、技能目标
刀具几何补偿和磨损补偿
设置刀具几何补偿和磨损补偿的目的
刀具几何补偿和磨损补偿的原理
刀尖半径补偿
刀尖半径补偿原因
刀尖圆弧半径补偿指令
操作实训
小结
知识、技能目标
知识目标
掌握刀具半径补偿指令的含义
技能目标
掌握刀具半径补偿指令的正确使用方法
设置刀具几何补偿和磨损补偿的目的
在编程时,设定刀架上各刀在工作位置时,其刀尖位置是一致的。在实际加工时,加工一个工件通常要使用多把刀具,但由于刀具的几何形状及安装的不同,其刀尖位置是不一致的,其相对于工件原点的距离也是不同的。另外,因为每把刀具在加工过程中都有不同程度的磨损,而磨损后刀具的刀尖位置与编程位置存在差值。因此需要将各刀具的位置值进行比较或设定,称为刀具偏置补偿。
图11-1 刀具的偏置补偿
如图11-1所示,在对刀时,确定一把刀为标准刀具(又称基准刀),并以其刀尖位置A为依据建立坐标系。这样,当其他各刀转到加工位置时,刀尖位置B相对标准刀刀尖位置A就会出现偏置,原来建立的坐标系就不再适用,因此应对非标准刀具相对于标准刀具之间的偏置值x、z进行补偿。使刀尖位置B移至位置A。
标准刀偏置值为车床回到车床零点时,工件坐标系零点相对于工作位上标准刀刀尖位置的有向距离。
当需要用多把刀加工工件时,编程过程中以其中一把刀为基准刀,事先测出这把刀的刀尖位置和要使用的各刀具的刀尖位置差,C刀具偏置表中。这样在更换刀具时,采用刀具偏置补偿功能后,不变更程序也可以加工不同零件。
刀具补偿功能由程序中指定的T代码来实现,T代码后的4位数码中,前2位为刀具号,后2位为刀具补偿号。刀具补偿号实际上是刀具补偿寄存器的地址号,该寄存器中放有刀具的几何偏置量和磨损偏置量(X轴偏置和Z轴偏置),如图11-2 所示。
当车刀刀尖位置与编程位置存在差值时,可以通过刀具补偿值的设定,使刀具在X、Z轴方向加以补偿。它是操作者控制工件尺寸的重要手段之一。
当刀具磨损后或工件尺寸有误差时,只要修改每把刀具相应存储器中的数值即可。例如,某工件加工后,外圆直径比要求的直径大(或小),则可以用U()修改相应存储器中的数值;当长度方向尺寸有偏差时,修改方法类同。
由此可见,刀具偏移可以根据实际需要分别或同时对刀具轴向和径向的偏移量实行修正。修正的方法是在程序中事先给定各刀具及其刀具补偿号,每个刀具补偿号中的X向刀补值和Z向刀补值,由操作者按实际需要输入数控装置。每当程序调用这一刀具补偿号时,该刀补值就生效,使刀尖从偏离位置恢复到编程轨迹上,从而实现刀具偏移量的修正。
刀具几何补偿和磨损补偿的原理
图11-2 刀具补偿寄存器画面
刀尖半径补偿原因
数控车床是按车刀刀尖对刀的,在实际加工中,由于刀具产生磨损及精加工时车刀刀尖磨成半径不大的圆弧,因此车刀的刀尖不可能绝对尖,总有一个小圆弧,所以对刀刀尖的位置是一个假想刀尖A,如图11-3 所示,编程时是按假想刀尖轨迹编程,即工件轮廓与假想刀尖A重合,车削时实际起作用的切削刃却是圆弧各切点,这样就引起加工表面形状误差。
车内外圆柱、端面时无误差产生,实际切削刃的轨迹与工件轮廓轨迹一致。车锥面时,工件轮廓(即编程轨迹)与实际形状(实际切削刃)有误差,如图11-4 所示。同样,车削外圆弧面也产生误差,如图11-5 所示。
若工件要求不高或留有精加工余量,可忽略此误差;否则应考虑刀尖圆弧半径对工件形状的影响。
为保持工件轮廓形状,加工时不允许刀具中心轨迹与被加工工件轮廓重合,而应与工件轮廓偏移一个半径值R,这种偏移称为刀尖半径补偿。采用刀尖半径补偿功能后,编程者仍按工件轮廓编程,数控系统计算刀尖轨迹,并按刀尖轨迹运动,从而消除了刀尖圆弧半径对工件形状的影响,如图11-6 所示。
图11-3 刀尖图
图11-4 车削圆锥产生的误差
图11-5 车削圆弧面产生的误差
图11-6 半径补偿后的刀具轨迹
刀尖圆弧半径补偿指令
一般数控装置都有刀具半径补偿功能,为编制程序提供了方便。有刀具半径补偿功能的数控系统编制零件加工程序时,不需要计算刀具中心运动轨迹,而只按零件轮廓编程。使用刀具半径补偿指令,并在控制面板上手工输入刀尖圆弧半径,数控装置便能自动地计算出刀具中心轨迹,并按刀具中心轨迹运动。即执行刀具半径补偿后,刀具自动偏离工件轮廓一个刀具半径值,从而加工出所要求的工件轮廓。
当刀具磨损或刀具重磨后,刀具半径变小,这时只需手工输入改变后的刀具半径,而不需要修改已编好的程序或纸带。
刀尖圆弧半径补偿是通过G41、G42、G40代码及T代码指定的刀尖圆弧半径补偿号,加入或取消半径补偿。
G41:刀具半径左补偿,即站在第三轴指向上,沿刀具运动方向