立式數(shù)控銑削刀具半徑補償功能的運用

1、立式數(shù)控銑削刀具半徑補償功能的運用在數(shù)控銑床零件加工過程中，由于刀具的磨損、現(xiàn)場實際刀具尺寸與編程時規(guī)定的刀具尺寸不一致和更換刀具等原因，都會直接影響最終加工尺寸，造成加工誤差。為了最大限度地減少因刀具尺寸變化等原因造成的誤差，目前數(shù)控銑床通常都具有刀具半徑補償功能，根據(jù)輸入的修正補償量和程序自動地加工出優(yōu)質零件，否則，很難保證加工精度。同時，使用刀具半徑補償，實現(xiàn)了根據(jù)零件輪廓直接編程的巨變，大大簡化了編程工作量。因此，理解刀具半徑補償并能正確靈活地使用刀具補償功能，將起到事半功倍的效果，將刀具補償和變量編程結合使用，還可實現(xiàn)一些復雜曲面的加工，在數(shù)控切削加工中有較強的實用價值。一、對刀具半

2、徑補償?shù)恼J識1.刀具半徑補償作用在數(shù)控銑床上進行輪廓加工時，由于銑刀半徑的存在，刀具中心軌跡和工件輪廓不重合，兩者相差一個刀具半徑值，為此必須使刀具沿工件輪廓的法向偏移一個刀具半徑值，才能保證零件的輪廓尺寸，如圖1所示。這種自動偏移計算稱為刀具半徑補償?，F(xiàn)代數(shù)控機床通常都具備完善的刀具半徑補償功能，編程人員只需根據(jù)輪廓編程，數(shù)控裝置就會自動計算刀具中心軌跡，加工出所需要的工件輪廓。需要注意的是，在使用刀具半徑補償指令后，如果具體加工時選用不同半徑的刀具，則自動偏移量是不同的，如圖1當中就分別選擇了半徑不同的刀具1和刀具2進行加工，其軌跡偏移量就明顯不同。2.刀具半徑補償指令刀具半徑補償指令有G

3、41、G42和G40共3個指令。沿著刀具前進方向看，刀具位于工件輪廓的左側，稱為左補償，用G41指令，相當于順銑，常在精加工階段采用，如圖1刀具1中心軌跡所示;沿著刀具前進方向看，刀具位于工件輪廓的右側，稱為右補償，用G42指令，相當于逆銑，常用于工件表面硬皮和粗加工，如圖1刀具2中心軌跡所示;G40指令是用于取消補償用。3.刀具半徑補償執(zhí)行過程刀具半徑補償工作過程分為三步。第一步，建立刀具半徑補償，如圖1中的SA段所示，這個工作要在切削工件之前完成。第二步，執(zhí)行刀具半徑補償。如圖1當中，左刀具半徑補償ABCDA段和右刀具半徑補償ADCBA所示。第三步，撤消刀具半徑補償。如圖1當中AS段所示，

4、加工結束后取消刀具半徑補償，刀具回到起始位置S。二、刀具半徑補償?shù)膽闷饰?.實現(xiàn)零件的輪廓加工，提高加工精度使用刀具半徑補償指令可以按零件的內、外輪廓直接編程，實現(xiàn)輪廓加工，這是刀具半徑補償?shù)囊话銘?。由于刀具半徑補償值不一定等于刀具半徑值，因此在首件加工時，為了不浪費材料，應采取增加刀具半徑補償值的方法，根據(jù)加工實測值和理論值之差，修正刀具半徑補償值，從而提高加工精度。同一加工程序，當?shù)毒吣p或重磨后，直徑會發(fā)生改變，則需要通過修改刀具半徑補償值來獲得所需的尺寸精度，增加程序的柔性。2.同一程序實現(xiàn)零件粗、精加工刀具半徑補償除簡化編程外，還可以用修改刀具半徑補償值的方法，實現(xiàn)用同一程序進行

5、輪廓的粗、精加工。即在粗加工階段：刀具半徑補償值=刀具半徑+精加工余量;在精加工階段，刀具半徑補償值=刀具半徑+修正值。3.設置正負刀具半徑補償值實現(xiàn)零件的等寬壁厚加工一般情況下，刀具半徑補償值應為正值，若補償值為負值，則G41和G42相互替換。利用這一特點，當加工相等寬度的、由直線和圓弧或者含有曲線的等距輪廓工件時，只需針對一個輪廓進行編程即可：加工好第一個輪廓后，修改刀具半徑補償值，使“刀具半徑補償值=-(刀具半徑+輪廓寬度)”，即可實現(xiàn)對第二個輪廓的加工。在實際加工時，需要考慮建立刀具半徑補償和撤銷刀具半徑補償時的刀軌，會不會引起對加工工件的過切或與工件輪廓相干涉，若影響，只需要修改或者

6、撤消刀具半徑補償?shù)能壽E即可。同理，在模具加工中，利用同一程序也可以加工同一公稱尺寸的內外兩個型面，且可通過修改刀具半徑補償值保證配合精度。4.使用刀具半徑補償和變量編程，實現(xiàn)對輪廓倒圓/倒角的加工上述刀具半徑補償?shù)膽?，一般地，是在加工開始前將刀具半徑補償值輸入到數(shù)控裝置，加工過程中，刀具半徑補償值是保持不變的，稱為定刀具半徑補償。另一種情況，刀具半徑補償值在加工過程中需要按一定的規(guī)律改變，被稱為變刀具半徑補償。變刀具半徑補償需要與變量編程結合才能發(fā)揮作用。所謂變量編程，即允許程序中使用變量和給變量賦值，并能進行算術運算、邏輯運算和條件轉移，是數(shù)控程序編制的高級形式。FNNUC0i系統(tǒng)的變量編

7、程，可利用G10指令和系統(tǒng)變量按照某種規(guī)律改變刀具半徑補償值，在程序同一軌跡的控制下，可實現(xiàn)對具有一定規(guī)律的邊緣截面復雜曲面的加工，通用性強。如工件任意輪廓的倒圓、倒角加工，或圓孔/圓柱的邊緣倒圓、倒角加工等。三、刀具半徑補償運用實例1.定刀具半徑補償編程實例如圖2所示零件，工材硬鋁，在零件外圍加工一個類似矩形的壁厚4mm的等距輪廓，且外輪廓邊緣倒半徑2mm的圓角。經(jīng)過工藝分析，確定主視圖正方形中心為X、Y坐標軸編程原點，水平向右為X軸正向，向上為Y軸正向，Z軸零點在工件頂面上;外輪廓和倒圓加工選擇12mm高速鋼立銑刀，等寬內輪廓選擇8mm高速鋼槽刀，則用FNNUC0i編寫外輪廓加工程序如下。

8、O0001;(主程序，d12mm立銑刀)G40G80G49G21G94G17G16;(初始化)G90G54G00X0.Y0.S1200M03;(建立工件坐標系)G43Z100.H01;Y-62.5; Z5.0 M08;G01Z-9.0 F200;D01M98P8011F120(分層粗銑外輪廓)G01Z-18.0;D01M98P8011F120(分層粗銑外輪廓)/G91G28Z0.;/G91G28Y0.;/M01;(選擇性停止)G90G00Z5.0;G01Z-18.0F200;D11M98P8011F80;(精銑外輪廓)G00Z200.0;M30;O8011(子程序，外輪廓軌跡)G41G01X1

9、5.; (建立刀具半徑補償)G03X0.Y-47.5R15.;(圓弧切入)G01X-47.5,R10.;Y-14.,R9.0;G03Y4.R9.0,R9.0;G01Y47.5.,R10.;X-4.0,R9.0;G03X14.R9.,R9;G01X47.5,R10.;Y-47.5.,R10.;X0.;G03X-15.Y-62.5R15.; (圓弧切出)G40G01X0.; (取消刀具半徑補償)M99;其中，在外輪廓粗切時，刀具半徑補償D01輸入“6.2”，外輪廓精切時，實測工件尺寸計算修正量，刀具半徑補償D11輸入“6+”修正量。在內輪廓加工時，只需修改程序頭和結尾的進退刀路線，把刀具半徑補償變

10、量D01設置為“-(4.2+4)”，就可對內輪廓進行粗加工，內輪廓精加工時只需把D11改為“-(4+4+修正量)”即可。由此可知，采用刀具半徑補償后，同一程序只需改變進退刀路線和刀具半徑補償值，即可實現(xiàn)對等壁厚零件的內外輪廓的粗、精加工。2.變刀具半徑補償編程實例依然是上述加工實例，如果希望采用變刀具半徑補償?shù)姆绞骄幹萍庸こ绦颍敲词紫纫獜墓に嚿戏治鐾廨喞箞A加工。由于圓角半徑僅2mm，余量不大，因此為提高加工效率，粗精加工合一，選用12mm平底立銑刀。由于使用變刀具半徑補償編程的關鍵，是建立加工曲面截斷面曲線與刀具半徑補償變量之間的規(guī)律數(shù)學關系，經(jīng)分析，建立如圖3所示的變刀具半徑補償幾何計算

11、模型。圖中點A為SE圓弧上任意一點，設#1變量表示刀具半徑，#2變量表示倒圓半徑，#11為循環(huán)變量0，90，#4表示變刀具半徑補償變量，#3表示刀心到倒圓圓心的距離，由圖中幾何關系可得，截斷面圓弧曲線上任一點A的刀具半徑補償值：#4=#3-#2=#2*COS#11+#1-#2，由于A點的任意性，該公式即為加工曲面截斷面曲線與刀具半徑補償變量之間的數(shù)學關系。因此，根據(jù)圖3所示的幾何關系，可求出A點位置刀心的Z軸坐值：#5=#2*sin#11-1。根據(jù)上述變量之間的關系，采用點A自下而上運動等高環(huán)切的加工路線，循環(huán)調用外輪廓軌跡子程序進行等高加工，編制變量程序如下，即可實現(xiàn)輪廓倒圓加工。若表面精度

12、高，可選擇球刀，道理相同。O0002;(12mm立銑刀)G40G80G49G21G94G17G16;#1=6.;(刀具半徑)#2=2.;(倒圓半徑)#11=0.;(角度賦初值為0)G90G54G00X0.Y0.S1000M03;G43Z100.H01;Y-62.5;Z5.0 M08;G01Z0.F200;WH#11LE90DO1 ;(當型循環(huán))#3=#2* COS#11+#1-1;(刀心到倒圓心的距離)#5=#2*SIN#11-1;(Z 軸坐標值)#4=#3-#2 ;(刀具半徑補償值)G01Z#5F30O; (Z 軸進刀至切削位置)G1OL12P01R#4;(將變刀具半徑補償值賦給D01)D01M98P8011F1000;(調輪廓子程序)#11=#11+1.;(角度循環(huán)遞增，遞增量可據(jù)實際情況設置)END1;(循環(huán)結束)G00Z200.0;M30;四、結束語靈活運用刀具半徑補償功能對簡化數(shù)控手工編程，保證和提高加工精度，提高程序柔性，實現(xiàn)輪廓倒圓/倒角之類的