（毕业设计论文）《数控加工中刀具补偿应用研究》

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1、精品郑州铁路职业技术学院毕业论文郑州铁路职业技术学院毕业论文论文题目： 数控加工中刀具补偿应用研究 作者姓名： 班级学号： 系 部： 机电工程系 专 业： 机电一体化 指导教师： 2012 年 4 月 25 日精品前 言刀具补偿是数控加工系统的一个基本功能，在手工编程轮廓铣削加工中广泛使用，如何深人掌握和应用此功能，在数控加工中有非常重要的意义，在进行轮廓加工中，由于刀具有一定的半径，刀具中心轨迹与工件 轨迹常不重合。通过刀具补偿功能指令，CNC 系统可以根据输入补偿量或者实际 的刀具尺寸，使机床自动加工出符合程序要求的零件。目前，刀具半径补偿功能 已广泛应用在数控加工中，对数控技术的发展有很

2、大的指导意义。刀具半径补偿即根据按零件轮廓编制的程序和预先设定的偏置参数，实时自动生成刀具中心轨迹的功能成为刀具半径补偿功能。从国内外研究现状来看，刀具半径补偿功能已广泛应用在数控加工中。目前，在我国刀具半径补偿得到了很好的发展。 但是在加工中， 还是存在一定的问题。如：刀具的合理选择、加工中正确的走刀轨迹、正确使用刀具半径补偿的指令等。在国外，刀具半径补偿有了非常成熟的发展。主体现在：加工零件的精度，加工质量及生产率。鉴于国外刀具半径补偿的成熟应用，我国仍需有待提到，这对制造将会产生积极的影响。精品摘 要刀具补偿功能广泛应用在数控加工中。实际加工过程中，由于不同刀具 的半径各不相同，在加工中

3、会产生很大的加工误差。因此，实际加工时必须通过 刀具补偿指令，使数控机床根据实际使用的刀具尺寸，自动调整各坐标轴的移动 量，如果能合理建立和灵活运用刀具补偿，对简化编程和提高数控加工质量 会带来很大的帮助。本文就加工中如何应用刀具补偿作一些探讨。 针对刀具补偿功能在数控铣削中的应用， 研究其在加工中存在的问题并对此进行解决，尽量避免此类问题的发生。关键词关键词：刀具半径补偿；功能；数控；工艺；程序；指令。精品目目 录录前前 言言 .2摘摘 要要 .3绪绪 论论 .5第第 1 1 章章 数控加工中刀具补偿概念数控加工中刀具补偿概念 .71.1 刀具半径补偿71.2 刀具长度补偿7第第 2 2 章

4、章 刀具补偿功能在数控加工中的应用刀具补偿功能在数控加工中的应用 .92.1 数控车床中刀尖圆弧半径补偿的应用92.2 刀具半径补偿在数控铣削中的应用102.3 刀具长度补偿在数控加工中心的应用102.4 加工举例11第第 3 3 章章 数控车床刀具半径、长度补偿分析数控车床刀具半径、长度补偿分析 .143.1 引起误差分析143.1.1 误差原因143.1.2 刀具圆弧半径补偿计算.153.2 刀具半径补偿实现153.2.1 刀具半径补偿方法.153.2.2 刀具半径补偿注意事项.163.3 刀具长度补偿分析163.4 合理把握刀具长度补偿时机173.5 确定刀具长度补偿的三种方法19第第

5、4 4 章章 数控铣床编程中刀具半径补偿使用技巧分析数控铣床编程中刀具半径补偿使用技巧分析 .214.1 使用直径不同的刀具时，可以不改变加工程序，只改变刀具表中的直径值即可 214.2 工件进行粗、半精、精加工时，也可以不改变加工程序，改变刀具表中的刀具偏置值即可 22结结 论论 .25致致 谢谢 .26参考文献参考文献 .27精品绪 论刀具补偿功能的研究目前已被广泛应用于数控加工中，同时 也是提高数控加工精度，产品质量的一个重要的研究课题。迄今为止，刀具补偿功能的研究非常普遍，但是在实际的加工中，却存在很多的问题，因此，还有很大的探索空间。鉴于此，本课题的提出主要是根据在数控加工中，刀具补

6、偿应用所存在的问题进行研究，探讨出原因及提出解决方法 研究条件：数控铣削机床、刀具、及编程软件 应用环境：数控加工中车床、铣床、加工中心及 Mastercam、Proe 等编程软 件 工作目的：通过对刀具补偿功能在数控加工中的应用研究，尽量避免在 实际加工中问题的出现。期望可以达到提高切削加工中的生产效率，提高产品 的质量及精度，并对数控加工产生积极的指导意义的目标。 主要内容和要求： 此论文的主要研究内容是： 1，刀具半径补偿功能的应用 （1） ，在零件的自动加工过程中，刀具的磨损、重磨甚至更换经常发生，应 用刀补值的变化可以完全避免在刀具磨损、重磨或更换时重新修改程序的工作。 在零件加工过

7、程中，刀具由于磨损而使其半径变小，若造成工件误差超出其工件公差，则不能满足加工要求。假设原来设置的刀补值为某一值，经过一段时间的加工后，刀具半径的变为另一值，此时，可仅修改该刀具的刀补值：由原来的改 为变化后的，而不必改变原有的程序即可满足加工要求。 （2）改变刀补值实现零件的粗、精加工。刀具补偿功能还有一个很重要的用途就是实现零件的粗、精加工。如果人为地使刀具中心与工件轮廓偏置值不是一个刀具半径，而是某一给定值，则可以用来处理粗、精加工问题。在粗加工时，可将刀具实际半径再加上精加工余量作为刀具半径补偿值输入，而在精加工时只输入刀具实际半径值，这样可使粗、精加工采用同一个程序，同一尺寸的刀具。

8、此文将详细介绍其补偿方法。 2，刀具补偿功能在铣削应用中所产生的问题 （1）刀具补偿产生过切的几种情况：指定平面内存在二段或二段以上 非移动指令段； 在两个运动指令之间有两个辅助功能程序段， 也可能造成过切等。 (2)在补偿开始时，只能用G01或Goo，不能用圆弧插补指令(G02或G03)，否 则会产生报警。 (3)在补偿进行时， 在指定的平面内如果连续有两个或以上的非移动指令(辅 助机能或暂停等)。则会产生过切或切削不足。 (4)在补偿撤消时，只能用G01精品或GoO，不能用圆弧插补指令(G02及G03)，否 则会产生报警且刀具停止；在“单程序段”方式下，执行一个程序段后停止，再 一次按起动

9、按扭，执行下一个程序段而不再读取下一个程序段。 3，刀具补偿的指定，建立与撤销及使用中的注意事项 如在使用事项中应注意以下几点： 1）G41( 或 G42) 必须与 G40 成对使用； 2）编入 G41、G42、G40 程序段，必须用和 G01(G40 程序段亦可用 G00，但 一般用 G01) 功能配合使用，且在使用时不允许有两句连续的非移动指令； 3）G41( 或 G42) 与 G40 之间的程序段不得出现任何转移加工，如镜像、子 程序加工等； 4）D00 - D99 为刀具补偿号，D00 意味着取消刀具补偿。刀具补偿值在加工或运行之前必须设定在补偿存储器中； 5）刀具补偿的建立与取消，应

10、在辅助程序段中进行，不能编程在轮廓 加工的程序段上。 由于程序所控制的刀具刀位点的轨迹和实际刀具切削刃口切削出的形状并不重合，它们在尺寸大小上存在一个刀具半径和刀具长短的差别，为此就需要根据实际加工的形状尺寸算出刀具刀位点的轨迹坐标，据此来控制加工。加工中刀具尺寸及精加工余量间的调适问题，可由刀具半径补偿( 以下简称刀补) 功能予以解决。刀补功能可实现刀具中心偏置，从而使刀刃切削点的尺寸，即为工件要求加工的尺寸。粗加工时，为考虑保留精加工余量，一般设置刀具中心补偿量为:刀具半径加精加工量。这样，刀具中心会在程序编制的工件轮廓的基础上按预设补偿量自动偏置。而精加工时，根据粗加工后测量尺寸的结果，

11、计算还剩多少加工余量，再调整刀具中心补偿量。在程序中设定刀补方向和调用相应补偿量，实际刀具切削形成的加工轮廓轨迹是在编程轨迹基础上按补偿量和补偿方向作放大或缩小，形成外轮廓或内轮廓加工。由于数控系统软件具有自动计算刀补、完成插补运算、生成加工轨迹等功能，给编程、加工带来极大方便。精品第 1 章 数控加工中刀具补偿概念1.1 刀具半径补偿 刀具半径补偿的概念。因为有了刀具半径补偿，我们在编程时可以不要考虑太多刀具的直径大小。以铣刀铣削外轮廓为例，在没有使用半径补偿时，编程人员必须依次算出刀具中心各点的坐标，然后才能进行编程。当刀具直径发生变化时，各点的坐标必然也会发生变化，程序中的坐标点需重新进

12、行计算，这样使得每一次刀具变化都要重新计算重新编程，大大增加了编程工作量。同样的情况如果使用了刀具半径补偿，编程人员不必计算刀具的实际中心轨迹，只需根据工件的轮廓计算出图纸上各点的坐标值然后编出程序，再把刀具半径作为补偿量放在半径补偿寄存器里。数控装置能自动计算出刀具中心轨迹，不管刀具半径如何变化，我们只需更改刀具半径补偿值，就可以控制工件外形尺寸的大小，对上述程序基本不用作修改。 刀具半径补偿的指令。刀具半径补偿是通过指令 G41、G42 来执行的，基本格式为 G41/G42 G00/G01 X_ Y_ H_；其中 H 为补偿量代码。补偿有两个方向：当沿着刀具切削方向看，刀具在工件轮廓的左侧

13、是刀具半径左补偿用 G41，反之则是刀具半径右补偿用 G42。取消补偿用 G40；刀具半径补偿的应用。在应用 G41、G42 进行半径补偿时，应特别注意使补偿有效的刀具移动方向与坐标。刀具半径补偿的起刀位置很重要，如果使用不当刀具所加工的路径容易出错，将会影响加工的零件形状。正确的走刀应该是在刀具没有切削工件之前让半径补偿有效，然后再进行正常的切削。同样的道理在取消刀具半径补偿时，也应该是在切削完毕离开工件之后。 1.2 刀具长度补偿 刀具长度补偿的概念。数控铣床上刀具长度补偿只是和 Z 坐标有关，对于X、Y 平面内的编程零点，由于刀具是由主轴锥孔定位决定，因此 X、Y 平面内的编程零点位置是

14、固定不变的。对于 Z 坐标的编程零点就不一样了。在铣床上应用的每一把刀具长度都是不同的，例如，我们要钻一个深度为 40mm 的孔，然精品后将其进行攻丝，攻丝深度设为 30mm，加工刀具假设为一把长为 250mm 的钻头和一把长为 350mm 的丝锥。首先用钻头钻削出 40mm 深的孔，机床以其为基准设定了相应的工件零点，当采用丝锥攻丝时，如果按照设定的工件零点开始加工，则由于两把刀具长度不同，从而使得攻丝过长，损坏了刀具和工件。此时如果采用刀具长度补偿，那么当工件零点设定之后，即使丝锥和钻头长度不同，在调用丝锥工作时，零点 Z 坐标已经自动向 Z+（或 Z-）补偿了丝锥与钻头的长度差，保证了加

15、工零点的正确，这样就不会损坏刀具和工件了。 刀具长度补偿的指令。刀具长度补偿一般通过含有 G43（G44）和 H 指令来实现的，格式为指令格式为 G43 G01 Z_H_；或 G44 G01 Z_H_。其中 G43 表示刀具长度正补偿，即把编程的 Z 值加上 H 代码指定的偏值寄存器中预设的数值后作为 CNC 实际执行的 Z 坐标移动值，也就是说实际执行的 Z 坐标值为Z=Z_+(H_)；而 G44 则正好相反，实际执行的 Z 坐标值为 Z=Z_-(H_)。其中 H可设正值或负值，我们可以将这两个指令通过 H 的正负值设定进行统一，即只用 G43 和 G44 其中之一。加工结束后要取消刀具长度补偿，用指令 G49 实现；刀具长度补偿的应用：(1)用刀具的实际长度作为刀具长度的补偿（推荐使用这种方式）。使用刀具的实际长度作为补偿就是使用对刀仪测量刀具的长度，然后把测量出来的数值输入到刀具长度补偿寄存器中，作为刀具长度补偿。以避免加工不同的工件时不断地修改刀具长度偏置值，减少由此产生的操作失误。（2）以其中一把较长的刀作为标准刀具，这个标准刀具的长度补偿值为 0，其余刀具实际长度与标准刀具长度的差值作为这些刀具的长度补偿数值，输入到其所采用的 H 代码地址内。（3）利用每把刀具