一、 数控车床刀尖半径补偿概念

数控车床在车削工件时 ,所使用刀具的刀尖 ,从制造工艺的角度来看 ,是无法做到的尖锐 ,另一方面从切削原理的角度来看 ,刀尖具有一定的圆角 ,既增加刀具的使用寿命 ,又可以改善工件的表面粗糙度。但是数控车床在对刀时 ,所获得的刀尖位置是一个假想刀尖 ,按此刀尖位置进行编程 ,刀具实际车削点是刀尖圆弧上与被加工表面相切的一点 ,当刀具轨迹与坐标轴不成正交状态时 ,会出现切过或欠切现象 ,造成加工误差。

早期数控车床不具备刀尖半径补偿功能 ,为减小由于刀尖圆角所产生的加工误差 ,采用人工计算的方法将偏差在编程中补偿后 ,修正刀具实际轨迹 ,使之与编程轨迹吻合,可保证工件符合精度要求。但是采用人工计算进行刀尖半径补偿时 ,当刀具磨损或零件形状发生改变时 ,都要重新计算编程参数 ,因此 ,编程非常繁琐且容易出现错误。

现代全功能数控车床具有自动刀尖半径补偿功能 ,编程时不必计算出刀具中心轨迹 ,只按零件轮廓编程即可 ,数控系统根据加工轮廓的加工程序和刀具中心的偏移量 ,自动计算出刀具中心轨迹。对刀尖圆弧半径引起的误差进行补偿 ,达到加工要求。

二、 自动刀尖半径抵偿办法

1 .刀尖半径抵偿设置 加工前 ,经过机床数控体系的操作面板向体系存储器中输入刀具抵偿的有关参数:刀尖圆弧半径 R和刀尖方位 T。

编程时 ,按零件概括编程 ,并在程序中采用刀具半径抵偿指令。当体系履行程序中的半径抵偿指令时 ,数控设备读取存储器中相应刀具号的半径抵偿参数 ,刀具主动按刀尖方位 T方向 ,违背零件概括一个刀尖半径值 R,刀具按刀尖圆弧中间轨道运动。

2 .刀具半径补偿指令 G41 G42 G40顺着刀具运动方向看 ,工件轮廓在刀具的左边称为左补偿 ,使用G41左补偿指令。工件轮廓在刀具的右边称为右补偿 ,使用 G42右补偿指令。G40为取消刀具半径补偿指令。

3 .刀具补偿的建立过程 刀具补偿的过程分为三步。 (1)、 刀补的建立 ,刀具中心从与编程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏离一个偏置量的过程; (2)、刀补进行 ,执行有 G41、 G42指令的程序段后 ,刀具中心始终与编程轨迹相距一个偏置量; (3)、 刀补的取消 ,刀具离开工件 ,刀具中心轨迹要过渡到与编程轨迹重合的过程。

三、 FANUC系统固定循环指令中刀尖半径补偿的应用

数控车床工件的毛坯常用棒料或铸、 锻件 ,因此 ,加工余量较大 ,一般需要多次切削加工,才能去除全部余量 , FANUC数控系统提供了不同形式的固定循环功能 ,以简化编程 ,缩短程序长度 ,减少程序所占内存。其中粗车循环指令 G71,适用于切除棒料毛坯的大部分加工余量。之后采用 G70精车循环指令进行精加工。在使用固定循环指令加工工件时 ,为保证加工精度 ,必须设置刀具半径补偿。

下面以加工如图一所示锥形工件为例 ,分析使用外圆粗车循环指令 G71和精车循环指令 G70指令编程加工 ,刀尖半径补偿指令的设置方式及刀具轨迹。

1 .刀尖半径补偿指令设置在粗车循环指令 G71之前 ( 1 )加工程序 O0001; N50 G71P60Q100 U1 . 0W0 . 1;

N10 G54 M03 S500 F0 . 3; N60 G00X10 .0 S1000;

N100 X32 . 0;N20 T0101;

N70 G00X10 . 0 S1000;N110 G70 P10 Q20

N30 G42G00 X32 . 0 Z2 . 0; N80 G01 Z0 . 0F0 . 15;

N120 G40 G00 X100 . 0 Z100 . 0; N40 G71 U2 . 0R1 . 0;

N90 X30 . 0 . 0Z - 10 . 0;N130M30;

(2)刀具轨迹:刀尖半径补偿指令置于 G71之前 ,粗加工时 ,刀具半径补偿指令不产生作用 ,沿工件轮廓走刀 ,刀具轨迹为假想刀尖与工件轮廓偏移量为设定精加工余量 ,工件尺寸在 X和 Z方向仍然存在加工误差。

加工时 ,假想刀尖轨迹如图二所示: A点 (32 . 02 . 0)精车循环起点。B点 (10 . 0 1 . 2) A - B起刀程序段 ,执行刀具偏置过渡运动 ,刀具半径补偿建立。在起刀程序段的下一个程序段的起点位置 ,刀尖中心定位于程编轨迹的垂线上。C点 (10 . 0 - 0 .234) 刀尖在 Z方向补偿偏差ΔZ = 0 . 234刀具圆弧中心移动到两个程序段的程编轨迹被移动一个刀尖圆弧半径后彼此相交的位置 (称为交点 )。D 点(29 . 531 - 10 . 0) 刀尖在 X方向补偿偏差ΔX = 0 .234 (直径方式编程 )。E点 (31 . 2 - 10 . 0) 刀尖圆弧中心移动到交点。

2 .刀尖半径补偿指令设置在精车程序段中

(1) 加工程序 O0002;

N10 G54M03S500;N50 G71 P60 Q90 U1 . 0W0 . 1;

N90 G40 X32 . . 0; N20 T0101;

N60 G00 X10 . 0; N100 G70 P10 Q20;

N30 G00 X32 . 0 Z2 . 0; N70G01 Z0 . 0 F0 . 15;

N110 G00 X100 . 0 Z100; N40 G71 U2 . 0 R1 . 0;

N80 G01 X30 . 0 Z - 10 . 0;N120M30;

(2) 刀具轨道:刀尖半径抵偿指令置于精车程序起始段中 ,在精加工过程中刀尖半径抵偿功用发生作用 ,刀尖圆弧中间违背工件概括一个刀尖半径,加工工件到达尺度精度需求。

加工时设想刀尖轨道如图三所示。A点 ( 32 . 02 . 0)精车循环起点。B点 (10 . 0 1 . 2) A - B起刀程序段 ,履行刀具偏置过渡运动 ,刀具半径抵偿树立。在起刀程序段的下一个程序段的起点方位 ,刀尖中间定坐落程编轨道的垂线上。C点 (10 . 0 - 0 .234) 刀尖在 Z方向抵偿误差ΔZ = 0 . 234 ,刀具圆弧中间移动到交点。D点 (29 . 766 - 10 . 0)刀尖在X方向抵偿误差ΔX = 0 . 234 (直径方法编程 ) ,因刀具由 D点向 E点移动程序段运用 G40撤销刀尖半径抵偿 ,则在撤销半径抵偿之前一个程序段 ,刀尖中间运动到垂直于程编轨道的方位。E点 ( 32 . 0 -10 . 0)刀具定坐落抵偿撤销的结尾方位。设想刀尖与程编轨道重合。

3 .刀尖半径补偿指令设置在精车循环指令 G70前 (1)加工程序 (略 ) (2) 刀具轨迹:在 G70前设置刀尖半径补偿指令时 ,需设置起刀段 ,精加工时 ,刀具轨迹与刀尖半径补偿指令置于 G71之前相同。如图二所示。

结论: 通过以上分析 ,在使用粗精车循环指令进行锥形工件编程加工时 ,为提高工件加工精度 ,进行刀尖半径补偿时 ,将刀具半径补偿指令置于指令G71之前 ,在粗加工时无刀具半径补偿作用 ,刀尖半径补偿功能只在精加工过程中产生作用。刀尖半径补偿指令置于 G70之前及设置在精车加工路线起始段中 ,刀尖半径补偿功能在精加工过程中产生作用 ,即刀具中心与程编轨迹偏移一个矢量 ,自动补偿因刀尖圆角引起的误差。满足工件加工精度要求。

本文由 伯特利数控文章 整理发表，文章来自网络仅参考学习，本站不承担任何法律责任。

/bethel/news/