1 刀具补偿的目的
刀具补偿是补偿实际加工中所用的刀具与编程时使用的理想刀具或对刀时用的基准刀具之间的差值.这个差值的存在 , 会导致实际加工出来的零件不符合图纸尺寸的要求. 如果数控系统不具备刀具补偿功能或不使用该功能编程 , 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 , 计算相当复杂 , 尤其是刀具磨损、重磨或换新刀时 , 必须重新计算刀心轨迹修改程序 , 这样既繁琐 , 又不能够保证加工精度. 而将刀具补偿功能应用于数控编程时 , 则只需按工件轮廓进行 , 数控系统会自动计算刀心轨迹并进行补偿. 另外 , 将此项补偿功能应用于没有更换刀具的情况时 , 如果刀具的半径和长度发生变动 , 把变动量作为加工余量进行技术处理 , 同样可以起到简化手工编程程序、提高数控加工效率的作用. 下面以FANUC数控系统为例详细阐述刀具补偿功能在数控编程中的应用.
2 刀具半径补偿
211 刀具半径补偿功能
铣削刀具的基准点和刀位点都在刀具的中心线上, 实际加工生成的零件轮廓是由刀刃的切削点形成的. 以端铣刀为例 , 刀位点位于刀具底部中心 , 切削点位于刀具的外圆 , 两者相差一个刀具半径值.
为了加工出符合要求的零件轮廓 , 其加工程序要么偏离零件轮廓一个刀具半径值来编程 , 要么按零件轮廓编程 , 而让数控系统自动偏离零件轮廓一个刀具半径值 , 就是刀具半径补偿. 刀具所偏移的这段距离称为偏置. 数控系统使用刀具半径补偿功能 , 可以自动计算出偏置后的刀具轨迹 , 这样既能简化编程程序 , 又能够很容易地调整加工轮廓的尺寸.
212 刀具半径补偿指令 G41、G42
G17 指令后的刀具半径补偿 , 补偿偏置量在 XY平面上; G18 指令后的刀具半径补偿 , 补偿偏置量在 XZ平面上; G19 指令后的刀具半径补偿 , 补偿偏置量在YZ平面上. 刀具半径补偿平面与偏置平面相同.
刀具半径补偿的指令格式为: G41 D ; G42D . G41 是刀具半径左补偿指令 , 顺着刀具直线前进的方向看 , 刀具在左边 , 工件在右边 , 此时刀心在工件的左边, 离工件的轮廓相差一个刀具半径值, 需对刀具进行左补偿, 补偿值用 D 及后面的号码确定.G42为刀具半径右补偿指令, 顺着刀具直线前进的方向看, 刀具在右边, 工件在左边, 此时刀心在工件的右边,离工件的轮廓相差一个刀具半径值, 需对刀具进行右补偿, 补偿值用D及后面的号码确定[1 ](如图1) .
各个刀具的偏置量存放在偏置存储器中 , 用D00~D99 来指定偏置号 , 如D01 就是调用在刀具偏置表中第 1 号刀具的半径补偿值. 在多轴联动控制中 , 投影到补偿平面上的刀具轨迹受到补偿 , 补偿平面的切换必须在取消补偿的状态下进行 , 否则自动报警.
213 取消刀具半径补偿功能
G40为取消刀具半径补偿指令. 取消刀具半径补偿功能后 , 刀具中心轨迹与编程轨迹重合. 在一个程序结束之前 , 必须取消刀具半径补偿功能 , 否则刀具的终点定位将偏离一个刀具半径值[1 ].
214 使用刀具半径补偿功能时的注意事项
一般情况下 , 刀具半径补偿号要在刀具半径补偿功能取消后才能变换 , 如果在补偿方式下变换补偿号 , 目的点的补偿量将按照新的给定值确定. 另外 , 刀具在做半径补偿时要防止过切现象.
3 刀具长度补偿
311 刀具长度补偿功能
刀具基准点是用标准长度的刀具对刀时的刀位点. 工件坐标系的设定是以刀具基准点为依据的 , 零件加工程序中的指令值是刀位点的值. 由于各个刀具的长度不一致 , 其刀位点与基准点不一定重合 , 因此要应用刀具长度补偿功能. 使用刀具长度补偿功能后 , 改变刀具只需改变刀具长度补偿值 , 而不必变更零件的加工程序.
312 刀具长度补偿指令 G43、G44
G17 指令后的刀具长度补偿 , 只能将刀具长度的补偿值补偿到 Z轴; G18 指令后的刀具长度补偿 , 只能将刀具长度的补偿值补偿到 Y轴; G19 指令后的刀具长度补偿 , 只能将刀具长度的补偿值补偿到 X轴.
刀具长度补偿分为正向偏置和负向偏置 (如图 2) . 所谓正向偏置 , 就是实际使用的刀具长度比编程时的标准刀具长 ,指令格式为 G43 H , 使刀具沿 Z轴正方向移动 , 偏置量由 H及后面的号码确定; 所谓负向偏置 , 就是实际使用的刀具长度比编程时的标准刀具短 , 指令格式为 G44 H ,使刀具沿 Z轴负方向移动 , 偏置量由 H 及后面的号码确定.各个刀具的偏置量存放在偏置存储器中 , 用 H00~H99 来指定偏置号.
313 取消刀具长度补偿功能
G49 为取消刀具长度补偿指令. 刀具长度补偿功能一旦取消 , 之后的程序段便不再有补偿. 也可采用 G43 H00 或 G44 H00 来取消刀具长度补偿功能.
314 使用刀具长度补偿功能时的注意事项
刀具长度补偿指令通常用在下刀和提刀的直线段程序 G00 或 G01 中.使用多把刀具时 , 通常是每一把刀具对应一个刀具长度补偿号 , 下刀时使用 G43 或 G44.在实际使用中 , 鉴于习惯 , 一般仅使用 G43 指令 , G44 指令使用的较少. 正向或负向的移动通过变换 H代码的正负值来实现.
4 编程举例
例1 如图 3 所示 , 用 Φ12 的刀具加工距离工件上表面 7 mm 的深凸模.
程序如下:
由上例可知 , 加入刀具半径补偿和长度补偿功能后 , 数控编程均可按图形轮廓的尺寸进行.
5 结语
刀具补偿在数控加工中有着非常重要的地位, 对简化程序、正确编制程序能够起到很好的作用. 正确掌握刀具半径补偿和长度补偿功能 , 充分发挥其在数控编程中的作用 , 为加工出符合零件图纸要求的形状复杂的零件、提高零件加工的质量和效率有着深远的意义.
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