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1、数控机床原理及应用,第三十八讲,本讲内容提要,铣削刀具补偿功能 刀具半径补偿目的 刀具半径补偿指令 刀具半径补偿的应用 刀具长度补偿目的 刀具长度补偿指令,铣削刀具补偿功能,数控铣床和加工中心是一类很重要的数控机床。主要用于凸轮、模具、螺旋桨等复杂工件的加工。数控铣床与加工中心的主要区别在于：数控铣床没有自动换刀功能，而加工中心本身就是具有自动换刀功能的数控铣床。 数控铣床和加工中心的刀具补偿功能主要有刀具半径补偿和长度补偿二类。,刀具半径补偿目的,在数控铣床进行轮廓加工时，因为铣刀具有一定的半径，所以刀具中心(刀心)轨迹和工件轮廓不重合，如图所示。,如果数控机床不具备刀具 半径补偿功能，编程
2、前就 需要根据工件轮廓及刀具 半径值来计算刀具中心的 轨迹。计算刀具中心轨迹 有时非常复杂，工作量也 很大。如不考虑刀具半径， 直接按照工件轮廓编程， 那编程将得到简化。,刀具半径补偿目的,所谓刀具半径补偿，就是使用半径为R的立铣刀加工工件轮廓曲线时，刀具在移动加工过程中，刀具的中心与被加工工件的轮廓之间始终保持刀具的半径值，这通常也称为刀具半径偏置。 近年来数控铣床均具备了刀具半径补偿功能，这时只需按工件轮廓轨迹进行编程，然后将刀具半径值储存在数控系统中。执行程序时，系统会自动计算出刀具中心轨迹，进行刀具半径补偿，从而加工出符合图样轮廓的工件。 当刀具半径发生变化时，也无须更改加工程序。,格
3、式： X_ Y_ Z_ D_； G41为左刀补(在刀具前进方向左侧补偿)，G42为右刀补(在刀具前进方向右侧补偿)，如图所示。,刀具半径补偿指令,刀具半径补偿指令,G40为指令取消刀具半径补偿。G17、G18、G19 为刀具半径补偿平面。D为G41/G42的参数，即 刀补号码(D00D99)，它代表了刀补表中对应 的半径补偿值。X、Y、Z为G00/G01的参数，是 刀补建立或取消的终点坐标。G40、G41、G42都 是模态代码，可相互注销。,刀具半径补偿指令,在使用刀具半径补偿指令时应注意： （1）刀具半径补偿平面的切换必须在补偿取消方式下进行； （2）刀具半径补偿的建立与取消只能用G00或G
4、01指令，不能用G02或G03。,刀具半径补偿指令,下图是使用刀具半径补偿功能的实例，所用铣刀半径是l0mm，程序起始点是A点。建立刀具半径右补偿的有关指令如下：,N010 G90 G92 X-10 Y-10 Z0 N020 S900 M03 N030 G17 G00 G42 X0 Y0 D01 N040 G01 X50 .,刀具半径补偿指令,刀具半径补偿的取消：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，退刀点位于零件轮廓之外，距离加工零件轮廓退出点较近，可与起刀点相同，也可以不相同。若退刀点与起刀点相同，其刀具半径补偿取消过程的命令如下：, N100 G01 X0
5、 Y0 N110 G00 G40 X-10 Y-10,棱角过渡处理棱角过渡处理,刀具半径补偿过程中的刀心轨迹 1）棱角过渡处理 数控铣床铣削棱角轮廓时，有可能发生过切现象或刀具中心轨迹不连续现象，如下图所示。为此，在编写工件加工程序时，应考虑棱角的过渡轨迹，合理安排过渡程序。,棱角过渡处理,现在的数控系统都能自动地完成棱角过渡的处理，不会存在棱角过渡的不连续现象。下图所示为外轮廓加工时刀具左补偿加工棱角过渡自动处理的刀心轨迹的两种方法。,棱角过渡处理,下图所示为内轮廓加工时刀具右补偿加工棱角 过渡自动处理的刀心轨迹。,刀具补偿建立与撤消轨迹要求,在刀具补偿建立后 的刀具补偿状态 中，如果存在连
6、续 两段以上没有移动 指令或存在非指定 平面轴的移动指令 段，则可能产生过 切现象。以右图为 例加以说明。,刀具补偿建立与撤消轨迹要求,%0001 N010 G92 X0 Y0 Z200 N020 G90 G17 N030 M03 S1000 N040 G00 G41 X20 Y10 D01 N050 Z3 N060 G01 Z-5 M08 F100 N070 Y50 F500 ,以上程序在运行N040时,产生过切现象。其原因是在刀具补偿建立后的刀具补偿状态中，存在非指定平面轴的移动指令段，刀具确定不了前进的方向。为避免过切，可将此程序改成下面的形式来解决。,刀具补偿建立与撤消轨迹要求,%00
7、02 N010 G92 X0 Y0 Z200 N020 G90 G17 N030 M03 S1000 N040 Z3 N050 G01 Z-5 M08 F100 N060 G00 G41 X20 Y10 D01,刀具补偿建立时，程序轨迹与刀具补偿进行状态开始的前进方向密切相关，如果处置不当也有可能产生过切现象。刀具补偿的建立(或撤销)应从切向方向开始（或结束），才能更好地满足加工要求。,N070 Y50 F500 ,刀具补偿建立与撤消轨迹要求,刀具补偿建立与撤销轨迹的长度距离必须大于刀具半径补偿值，否则系统会产生刀具补偿无法建立的情况，甚至会产生报警。另外，90180。,刀具补偿建立与撤消轨迹
8、的要求,刀具半径补偿的应用,刀具半径补偿在数控铣床上的应用相当广泛，主要有以下几个方面： （1）避免计算刀心轨迹，直接用零件轮廓尺寸编程。 （2）刀具半径改变后，不必修改程序，只要在数控系统面板上用MDI方式输入新的偏置量即可。如右图所示。,1未磨损刀具 2磨损后刀具,刀具半径补偿的应用,（3）用同一程序、同一尺寸的刀具，利用刀具补偿值可进行粗、精加工。 （4）利用刀具补偿值控制工件轮廓尺寸精度。如图所示，单面加工，若实测得到的尺寸L偏大值(实际轮廓)，将原来的偏置量r改为r-，即可获得尺寸L(点划线轮廓)。,用刀具补偿值控制尺寸精度,例1,考虑刀具半径补偿，编制如图所示零件的加工程序：要求建
9、立如图所示的工件坐标系，XOY坐标平面设定在工件上表面，按箭头所指示的路径进行加工，设加工开始时刀具距离工件上表面50mm，切削深度为5mm，采用5 mm立铣刀。,例1,数控加工程序编制如下：,%0801 N010 G92 X-10 Y-10 Z50 N020 G90 G17 N030 G00 Z-5 N040 G42 G00 X4 Y10 D01 N050 M03 S900,N060 G01 X30 F800 N070 G03 X40 Y20 R10 N080 G02 X30 Y30 R10 N090 G01 X10 Y20 N100 Y5 N110 G00 Z50 M05 N120 G40
10、 X-10 Y-10 N130 M30,刀具长度补偿的目的,刀具长度补偿又称为刀具长度偏置，其功能是补偿刀具长度方向尺寸的变化。数控机床通常是在z轴方向进行刀具长度补偿。用于在Z轴方向的刀具补偿，它可使刀具在z轴方向的实际位移量大于或小于编程给定位移量。 有了刀具长度补偿功能，当加工中刀具长度发生变化时，可不必修改程序中的坐标值，只要修改存放在长度补偿寄存器中刀具长度补偿值即可。 其次，若加工一个零件需用几把刀，各刀的长度不同，编程时不必考虑刀具长短对坐标值的影响，只要把其中一把刀设为标准刀，其余各刀相对标准刀,刀具长度补偿的目的,设置长度补偿值即可。刀具长度补偿示意图，如下图所示。,刀具长度
11、补偿指令,格式： X_ Y_ Z_ H_；,G43为刀具正向长度补偿(补偿轴终点加上偏置值)，G44为刀具负向长度补偿(补偿轴终点减去偏置值)，G49为取消刀具长度补偿。G17指定空间坐标系中的XOY平面，则刀具长度补偿轴为Z轴。同理，G18则反映了刀具长度补偿轴为Y轴，G19反映了刀具长度补偿轴为X轴。X、Y、Z为G00/G01的参数，即刀补建立或取消的终点。H为G43/G44的参数，即刀具长度补偿偏置号(H00H99)，它代表了刀补表中对应的长,刀具长度补偿指令,度补偿值。G43、G44、G49都是模态代码，可相互注销。 对于数控铣床，刀具长度补偿指令由G43和G44实现。 G43为刀具长
12、度正补偿或离开工件补偿；G44为刀具长 度负补偿或趋向工件补偿，如下图所示。取消刀具长 度补偿用G49指定。,刀具长度补偿指令,无论是采用绝对方式还是增量方式编程，对于存放在H中的数值，在G43时加到Z轴坐标值中，在G44时从Z轴坐标中减去。 执行G43时：Z实际值Z指令值+HXX； 执行G44时：Z实际值Z指令值-HXX。 当偏置量是正值时，G43指令是在正方向移动一个偏置量，G44是在负方向上移动一个偏置量。偏置量是负值时，则沿上述反方向移动。,刀具长度补偿指令,右图是使用刀具长度补偿 功能的实例，在编程时以 主轴端部为编程参考点， 可以认为是标准刀具长度 为零。刀具安装在主轴上 后，测得
13、刀尖到主轴端部 距离为100mm，将100mm作 为长度偏置量存入H01地 址单元中。,刀具长度补偿实例,刀具长度补偿指令,加工程序为： N100 G92 X0 Y0 Z0 N110 G90 G43 G00 Z0 H01 N120 Z-250 S500 N130 G01 Z-270 F300 N140 G49 G00 Z0 ,注意： （1）在同一程序段中既有运动指令，又有刀具长度补偿指令时，数控机床首先执行刀具长度补偿指令，然后执行运动指令。（2）偏置号改变时，新的偏置值不加到旧偏置值上。,本讲小结,铣削刀具补偿功能 刀具半径补偿的目的 刀具半径补偿指令编程格式和各参数含义 刀具半径补偿的应用 刀具长度补偿的目的 刀具长度补偿指令编程格式和各参数含义,作业,为什么要进行刀具半径和长度补偿？ 加工过程中产生过切的原因有哪些？ 刀具半径和长度补偿指令、编程格式、参数含义分别是什么？,
