数控编程刀补论文搞重点.doc

目录摘要：在数控铣床上进行零件轮廓的铣削加工时，由于刀具半径的存在，刀具中心轨迹与零件轮廓不重合。数控机床具备刀具半径补偿功能时，数控加工只需根据零件轨迹轮廓编程，数控系统能够自动计算出刀具中心轨迹，加工出所需要的零件轮廓，达到简化编程的目的。利用系统的长度补偿功能也可以建立起刀具长度补偿。关键词：数控机床 数控系统 刀具半径补偿 刀具长度补偿前 言在编程中所得到的刀具运动路径都是指刀具中心运动路径。若仅限于用这些指令编制加工某尺寸要求的外形或内腔的程序，则由所使用刀具的直径和长度不同将会写出不同程序，更麻烦的是一旦刀具磨损了又必须修改程序。显然这种方法太复杂。刀具补偿功能可以解决这类问题。有了刀具补偿功能，编程人员只需根据工件轮廓编程，数控系统会自动计算出刀具中心轨迹，编程时不需要考虑刀具的具体尺寸，只要在程序中加入有关补偿指令，并在刀补表设定有关参数，那么程序在执行到该指令时刀具中心的运动轨迹就自动根据所给定的数据做相应的偏置，以保证用不同尺寸的刀具加工出相同尺寸的工件。同时，为了简化编程，在编程时除了可以不考虑刀具半径值外，也可以不考虑刀具长度值，此时只需利用系统的长度补偿功能建立起相应的长度补偿即可。数控加工中刀具补偿的应用对于铣削和车削数控加工，尽管二维刀具半径补偿的原理相同，但由于刀具形状和加工方法区别较大，道具半径补偿方法仍有一定的区别。1数控铣削加工刀具半径补偿1.1刀具半径补偿的目的在数控铣床上进行工件轮廓铣削加工时，由于刀具半径的存在，刀具中心（刀心）轨迹和工件轮廓不重合。如果数控系统不具备刀具半径自动补偿功能，则只能按刀心轨迹进行编程，即在编程时给出刀具的中心轨迹、如图所示的点划线轨迹，其计算相当复杂，尤其当刀具磨损、重磨或换新刀而使刀具直径变化时，必须重新计算刀心轨迹，修改程序，这样既繁琐，又不易保证加工精度。当数控系统具有刀具半径补偿功能时，数控编程只须按工件轮廓进行，数控系统会自动计算刀心轨迹，使刀具偏离工件轮廓一个半径值，即进行刀具半径补偿。1.2刀具半径补偿的方法数控系统的刀具半径补偿就是将计算刀具中心轨迹的过程交由数控系统执行，编程员假设刀具的半径为零，直接根据零件轮廓形状进行编程，因此，这种编程方法也称为对零件的编程，而实际的刀具半径则存放在一个可编程刀具半径偏置寄存器中，在加工过程中，数控系统根据零件程序和刀具半径自动计算刀具中心轨迹，完成对零件的加工。当刀具半径发生变化时，不需要修改零件程序，只需修改放在刀具半径偏置寄存器中的刀具半径置或者选用存放在另一个刀具半径偏置寄存器中的刀具半径所对应的刀具即可。 刀具半径补偿的建立 建立刀具半径补偿指令格式为：G17/G18/G19G00/G01G41/G42XY Z D X 、Y 、Z 值为三坐标轴中配合平面选择（G17、G18、G19）的任意两轴；D 为刀具半径补偿号码，即执行刀具半径补偿G41或G42指令时，控制器会到D 所指定的刀具补偿号内选取刀具半径补偿值。铣削加工刀具半径补偿分为刀具半径左刀补和半径右刀补，分别为G41和G42。沿着刀具前进方向当刀具中心轨迹位于零件轮廓左边时，称为左刀补；反之称为右刀补。当不需要刀具半径补偿时，则用G40取消刀具半径补偿。 a建立左刀具补偿G41 b建立右刀具补偿G42现代数控系统一般都设置有若干个可编程刀具半径偏置寄存器，并对其进行编号，专供刀具补偿之用，可将刀具补偿参数（刀具半径补偿、刀具长度补偿等）存入这些寄存器中。进行数控编程时，只需要调用所需刀具半径补偿参数所对应的寄存器编号即可，加工时数控系统将编号对应的刀具半径偏置寄存器中存放的刀具半径取出，对刀具中心轨迹进行补偿计算，生成实际的刀具中心运动轨迹。如图所示华中世纪星（HNC-21M ）数控铣床刀偏表的填写 刀具从起刀点（一般位于零件轮廓及毛坯之外，距离加工零件轮廓切入点较近）以进给速度接近工件，刀具半径补偿偏置方向由G41（左刀补）或G42（右刀补）确定。在建立刀补补偿时，刀具半径补偿的建立与取消只能用G00 或G01 指令，不得是G02 或G03。刀具半径补偿平面的切换必须在补偿取消方式下进行。 刀具半径补偿的取消取消刀具半径补偿的格式：G00/G01G40XY 刀具撤离工件，回到退刀点，取消刀具半径补偿。与建立刀具半径补偿过程类似，推倒点也应位于零件轮廓之外，距离加工零件轮廓退出点较近，可与起刀点相同。刀具撤离刀具中心轨迹回到编程轨迹上。与建立刀具半径补偿时义勇，刀具中心轨迹也要比程序轨迹伸长或缩短一个刀具半径值的距离。1.3刀具半径补偿过程中心轨迹在加工如下图所示零件的外轮廓或内腔，编程时，按编程轨迹坐标编写程序，并设定刀具半径补偿方向和补偿值。加工时，刀具按刀具中心轨迹运动。 图为数控铣削加工建立和取消刀具半径补偿示例，程序如下：2数控车削加工刀尖半径补偿对于数控车削加工，由于车刀的刀尖通常是一段半径很小的圆弧，而假设的刀尖（一般是通过对刀仪测量出来的）并不是刀尖圆弧上的一点，在车削锥面、倒角或圆弧时，可能会造成切削加工不足或过切现象。如图所示描述了切削锥面时因切削加工不足而产生的加工误差。我们编程时，设定刀架上各刀在工作位时，其刀尖位置是一致的。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。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。刀具偏置补偿可使加工程序不随刀尖位置的不同而改变。1. 刀尖圆弧半径补偿的格式：数控程序一般是针对刀具上的某一点即刀位点，按工件轮廓尺寸编制的。车刀的刀位点一般为理想状态下的假想刀尖A 点或刀尖圆弧圆心O 点。但实际加工中的车刀，由于工艺或其他要求，刀尖往往不是一理想点，而是一段圆弧。当切削加工时刀具切削点在刀尖圆弧上变动；造成实际切削点与刀位点之间的位置有偏差，故造成过切或少切。这种由于刀尖不是一理想点而是一段圆弧，造成的加工误差，可用刀尖园弧半径补偿功能来消除。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。G40：取消刀尖半径补偿；G41：左刀补(在刀具前进方向左侧补偿 ，如图3.3.43；G42：右刀补(在刀具前进方向右侧补偿 ，如图3.3.43；X, Z：G00/G01 的参数，即建立刀补或取消刀补的终点；注意：G40、G41、G42 都是模态代码，可相互注销。 图 刀尖半径补偿为了消除由刀尖圆弧半径所引起的误差，在加工工件之前，必须把刀具半径补偿的有关参数输入到CNC 装置中，可通过刀具补偿设定画面设定，如图所示华中世纪星（HNC-21T ）数控车床床刀偏表的设定： 注意：(1 G41/G42 不带参数，其补偿号(代表所用刀具对应的刀尖半径补偿值 由T 代码指定。其刀尖圆弧补偿号与刀具偏置补偿号对应。(2 刀尖半径补偿的建立与取消只能用G00 或G01 指令，不得是G02 或G03。G40、G41、G42不能重复使用，即在程序中前面有了G41和G42指令之后，不能再直接使用G41和G42指令。若想使用，则必须先用G40指令取消原补偿状态后，再使用G41和G42，否则补偿就不正常了。 刀尖圆弧半径补偿寄存器中，定义了车刀圆弧半径及刀尖的方向号。车刀刀尖的方向号定义了刀具刀位点与刀尖圆弧中心的位置关系，其从09 有十个方向，操作时，先将每一把刀具的四个数据分别设定到刀偏表中，方可实现自动补偿。假想到件位置代号是对不同形式刀具的一种编码，如图3.3.44 所示。 a 前置刀架 b后置刀架图 车刀刀尖位置编码定义在加工前，首先必须在刀尖半径补偿的刀尖方位处设定好刀具的方位，否则就不能正常的加入刀尖的补偿功能。如图所示华中世纪星（HNC-21T ）数控车床床刀尖半径补偿的刀尖方位的设定： 2数控加工的刀具长度补偿为了简化零件的数控加工编程，使数控程序与刀具形状和刀具尺寸尽量无关，现代数控系统除了具有刀具半径补偿功能外，还具有刀具长度补偿功能。刀具长度补偿使刀具垂直于走刀平面（比如X-Y 平面，由G17指定）偏移一个刀具长度修正值，因此在数控编程过程，一般无需考虑刀具长度。刀具长度补偿视情况而定。刀具长度补偿一般用于刀具轴向（Z ）向的补偿，它使刀具在Z 方向的实际位移量比程序给定值增加或减少一个偏移量，这样当刀具在长度方向的尺寸发生变化时，可以在不改变在不改变程序的情况下，通过改变刀具偏置量，加工出所要求的零件尺寸。这样，当更换刀具或刀具磨损时，不需要重新对刀或修改程序，通过改变补偿值，即可用同一段程序进行加工。数控铣床所使用的刀具，每把刀具的长度都不相同，同时，由于刀具的磨损过其他原因引起的刀具长度发生变化，使用刀具长度补偿指令，可使每一把刀具加工出来的深度尺寸都正确。1. 刀具长度补偿的方法格式：G43/G44Z HG43表示长度正补偿，G44为长度负补偿；Z 表示Z 轴的移动坐标值；H 指令表示长度补偿号；执行G43或G44指令时，控制器会到H 所指定的刀具补偿号内进行刀具长度补偿值，长度补偿由操作面板上相对应的偏置寄存器中设定，如图所示华中世纪星（HNC-21M ）数控铣床长度补偿的设定： 使用G43、G44指令时无论用绝对尺寸还是增量尺寸编程，程序中所指定的目标点的坐标值Z ，都要与H 所指定的寄存器的偏置值进行运算，G43时相加，G44时相减，然后把运算结果作为终点坐标值进行加工。G43、G44均为模态代码。2. 取消长度补偿指令格式为G49G00/G01Z使用刀具长度补偿功能应注意以下几点： 使用G43或G44指令刀具长度补偿时，只能有Z 轴的移动量，若有其他轴向的移动，则加工不上刀具长度补偿。 G43、G44为续效代码，如要取消刀具长度补偿，除用G49外，也可以用H00的办法，这是因为H00的偏置量固定为0。 指令刀具长度补偿时，必须同时指令刀具长度偏置号H 代码，H 代码由地址符H 后跟2位数字组成，数字表示刀具长度偏置寄存器号；若没有H 代码，则程序中的刀具长度补偿功能将不起作用。 3长度补偿值的确定刀具长度补偿值可通过如下几种方设定： 事先通过机外对刀法测量出刀具长度，作为刀具长度补偿值（该值为正），输入对应的刀具补偿参数中。 将其中一把刀具作为基准刀，其长度补偿值为零，其他刀具的长度补偿值为与基准刀长度的差值（可通过机外对刀测量）。总结 随着我国书空机床的使用不断增加，数控技术迅速发展，市场急需大量的数控变成、操作和维 护的应用型高级技术人才，刀具补偿功能,一般数控机场的半径补偿只限于在二维平面内进行，故在 刀具补偿前需先进行平面选择，刀具在所选择的平面中带刀具半径补偿功能。刀具必须有相应的寄 存器才能有效。控制器自动计算出当前刀具运动所产生的、与编程轮廓等距离刀具轨迹。 参考文献 1蒋建强.数控加工技术与实训M. 北京：电子工业出版社,2003.8 2余英良.数控加工编程及操作M. 北京：高等教育出版社,2005.1 3雷保珍.数控加工工艺与编程M. 北京：中国林业出版社：北京希望电子出版社,2006.6 4覃 岭.数控加工工艺基础M. 重庆：重庆大学出版社，2004.7 5HNC-21M世纪星车削数控系统编程说明书 华中科技大学国家数控系统工程技术研究心,2005.2 6HNC-21M世纪星铣削数控装置编程说明书 华中科技大学国家数控系统工程技术研究心,2005.2 7王凤蕴，张超英.数控原理与典型数控系统M. 北京：高等教育出版社，2003.9 10