刀補值在數(shù)控編程中的靈活運用

1、!機械加工與自動化#刀補值在數(shù)控編程中的靈活運用T he F lex ible A pp licati on of Too ls O ffset V alue in the CN C P rogra mm ing河北師范大學(xué)(050031段星光湯百智【摘要】刀具補償是數(shù)控機床上重要的功能,合理使用刀具補償功能在數(shù)控加工中有著非常重要的作用。對如何靈活、合理地運用刀補值,并結(jié)合刀補原理正確編制數(shù)控加工程序,以保證數(shù)控加工的有效性、準(zhǔn)確性等問題進行了闡述。關(guān)鍵詞刀補值編程數(shù)控加工Keywordstoo ls offset value,p rogra mm ing,CN C m ach in ing

2、刀具半徑自動補償功能可以根據(jù)零件輪廓直接編程,免除刀心軌跡的人工計算,編程人員可從大量繁瑣的坐標(biāo)計算中解脫出來,不僅簡化了編程工作量,而且提高了程序的準(zhǔn)確性。實踐證明靈活應(yīng)用刀具半徑補償功能、合理設(shè)置刀補值在數(shù)控加工中有著重要的作用。改變刀補值適應(yīng)刀具的變化在零件的自動加工過程中,刀具的磨損、重磨甚至更換經(jīng)常發(fā)生,應(yīng)用刀補值的變化可以完全避免當(dāng)?shù)毒吣p、重磨或換刀時需重新修改程序的工作。在零件加工過程中,刀具由于磨損而使其半徑變小,若造成工件誤差超出其工件公差,則不能滿足加工要求。假設(shè)原來設(shè)置的刀補值為r,經(jīng)過一段時間的加工后,刀具半徑的減小量為,此時,可僅修改該刀具的刀補值:由原來的r改為r

3、-,而不必改變原有的程序即可滿足加工要求。同樣,當(dāng)?shù)毒咧啬ズ笠嗫烧沾颂幚怼．?dāng)需要更換刀具時可以用新刀具的半徑值作為刀補值代替原有程序的刀補值進行加工。由此可見,正是由于刀補值的改變適應(yīng)了刀具的變化,在不改變原有程序的情況下,可滿足其加工要求。由此,編程人員還可在未知實際使用刀具尺寸的情況下,先假定一刀具尺寸來進行編程,實際加工時,對于半徑補償可用實際刀具半徑代替假設(shè)刀具半徑;對于長度補償,將實際使用刀具的長度與假定值之差輸入到CN C的D存儲器中即可。改變刀補值實現(xiàn)零件的粗、精加工應(yīng)用刀補值可以實現(xiàn)同一程序、同一刀具的粗加工、半精加工以及精加工,其補償方法為:設(shè)精加工余量為1,半精加工余量為2

4、,刀具半徑為r,如圖1刀補值與粗、細加工余量圖1所示:首先,人工輸入刀具偏置量為r+1+2,即可進行粗加工到圖示點劃線的位置;在半精加工時,改變刀偏值為r+1,即可半精加工到圖示虛線的位置;在精加工時,輸入刀具的半徑值r,即可完成最終的輪廓精加工。利用刀補值控制輪廓尺寸的精度如圖2所示,由于工藝系統(tǒng)存在一定的剛度,在銑削力作用下,刀具在實際切削過程中存在讓刀現(xiàn)圖2刀補值與實際切削輪廓象,最終導(dǎo)致實際輪廓尺寸與理論輪廓尺寸的偏差,讓刀量的大小取決于工藝系統(tǒng)的剛度和被加工材料等因素。通常,在粗加工、半精加工時,由于切削余量較大且不均勻,讓刀量較大;在進行精加工時,加工余量相對較穩(wěn)定,可方便地通過實

5、測獲取精加工時的讓刀量。具體作法是:可通過實測工件的尺寸,獲取精加2新技術(shù)新工藝機械加工與自動化2002年第8期工時的讓刀量;對要求較高的加工部位,可實測精加工時的銑削力,應(yīng)用測力儀測定在程序給定切削余量、切削速度下的動態(tài)銑削力。在靜態(tài)情況下,可以用已測的銑削力為載荷,測出刀具的讓刀量。此后,可根據(jù)所得讓刀量修改D 寄存器中的刀補值。這樣,可完全依據(jù)零件的理論輪廓尺寸編寫精加工程序,在不改變加工程序的情況下,用刀補值來補償加工中由于工藝系統(tǒng)的讓刀所引起的誤差,提高輪廓的加工精度。利用刀補值簡化對刀操作數(shù)控機床加工時的對刀工作必須準(zhǔn)確無誤。在使用多把刀具加工同一零件時,必須通過對刀來設(shè)置各把刀的

6、刀補值,以確定其在程序坐標(biāo)系中的準(zhǔn)確位置。通常是以第1把刀作為基準(zhǔn),找出其余各把刀相對于第1把刀的偏移量并輸入相應(yīng)的刀補寄存器。但當(dāng)遇到基準(zhǔn)刀(即第1把需更換或刃磨時,則對刀基準(zhǔn)點就會隨之改變,其余各把刀的刀補值亦會相應(yīng)發(fā)生變化,均需重新對刀,故批量加工生產(chǎn)中直接影響加工效率,帶來諸多不便。為此,可在對刀時以第1次安裝的基準(zhǔn)刀位置為理想的對刀基準(zhǔn),更換基準(zhǔn)刀后,可以相對于基準(zhǔn)位置的偏差值為刀補值修改第1把刀的刀補值即可,這樣,基準(zhǔn)位置沒有發(fā)生變化,其余各把刀也無須重新對刀。同理,當(dāng)其余各把刀須重磨或更換時也只需對刀一次即可完成。編制數(shù)控程序前,應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點,預(yù)先確定準(zhǔn)確、合理的基準(zhǔn)刀,

7、基準(zhǔn)刀的正確選擇與設(shè)定,可給編程、對刀、修改和加工中途換刀、刃磨都帶來很大方便?；鶞?zhǔn)刀一般應(yīng)選擇不需經(jīng)常刃磨、強度高、耐磨性好的刀具,一般像鉆頭、中心鉆、鉸刀或其他復(fù)雜刀具不宜用作基準(zhǔn)刀。應(yīng)用刀補時過切問題在應(yīng)用刀補時,應(yīng)避免由于編程不當(dāng)而引起零圖3加工中的過切現(xiàn)象件的過切現(xiàn)象。根據(jù)刀補處理原理,在刀補處理過程中一般有3個程序段在流動,在刀具半徑補償后的程序中應(yīng)有指定平面軸的移動段指令。否則,將出現(xiàn)進刀過切問題,在編程中經(jīng)常出現(xiàn)以下情況。1.在兩個運動指令之間有2個輔助功能程序段,那么,在刀補計算時就無法獲得2個相鄰輪廓段的信息,有可能造成過切現(xiàn)象,如下述加工程序:N 15G 91X 100L

8、 F N 16M 08(霧狀冷卻L F N 17M 09(關(guān)切削液L F N 18G 01Y 250L F N 19X 65L F其對應(yīng)加工過程為如圖3所示,在拐角處的軌跡變?yōu)閺腁 B ,這是由于在A 處執(zhí)行N 16、N 17兩段后產(chǎn)生的過切現(xiàn)象。2.在2個運動指令之間有一個運動為0的運動指令時,由于運動為0的程序段沒有零件輪廓信息,因此,刀補時就會產(chǎn)生過切現(xiàn)象,如以下加工程序:N 15G 91X 100L F N 16X 0L F N 17Y 250L F其對應(yīng)加工過程如圖4,在頂尖拐角處其切削軌跡為A B ,這是因為在兩個運動切削指令之間有一個位移為0的運動指令(N 16X 0L F ,以

9、至于在系統(tǒng)未獲得足夠的輪廓信息的情況下,產(chǎn)生過切現(xiàn)象。圖4加工中的過切現(xiàn)象當(dāng)然,在兩個運動指令之間如果有一條輔助功能指令和一條位移為0的運動指令時,也會產(chǎn)生過切現(xiàn)象。3.當(dāng)?shù)毒甙霃窖a償啟動后的下兩段程序段中沒有指定平面軸的運動指令段時,同樣會產(chǎn)生過切問題,如以下數(shù)控加工程序:N 05G 91G 17G 00M 03L F N 06G 41X 20Y 10D 01L FN 07Z 298L F ;(起刀點距工件表面100mm ,刀具快進至工件表面上方2mm 處(轉(zhuǎn)下頁3新技術(shù)新工藝機械加工與自動化2002年第8期西門子C 504在變頻調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用3T he A pp licati on of

10、 S I M EN S C 504in V ariable F requency D river Syste m寶雞文理學(xué)院電子電氣工程系(721007張正喜【摘要】介紹了基于西門子公司生產(chǎn)的C 504單片機的變頻調(diào)速系統(tǒng)。C 504是專用控制單片機,具有編程簡便、應(yīng)用系統(tǒng)體積小、性能可靠的特點,具有十分廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞C 504單片機變頻調(diào)速Keywords C 504,m icrocon tro ller ,variable frequency driver syste m變頻調(diào)速在控制中的應(yīng)用愈來愈廣泛,傳統(tǒng)的變頻調(diào)速控制是用普通的單片機系統(tǒng)來實現(xiàn),電路復(fù)雜、編程煩瑣,本系統(tǒng)采用C

11、 504專用控制單片機來實現(xiàn)變頻調(diào)速。C 504功能簡述C 504是西門子公司的82B it 專用微控制器,它兼容51系列單片機,其顯著特點是:具有一個專用于產(chǎn)生P WM 信號的16位捕捉 比較單元(Cap 2ture Compare U n it ,簡稱CCU ,4個82B it 通用輸入 輸出口,其中P 1口既可作為4路模擬輸入,也可作為6路P WM 波輸出,這為變頻調(diào)速控制提供了P WM 波驅(qū)動信號,無需外加P WM 波產(chǎn)生電路,或使用復(fù)雜的軟件編程方式。C 504的P WM 波產(chǎn)生原理是:通過向CCU 中的周期寄存器、控制寄存器、方式選擇寄存器和初始化寄存器寫入命令字,完成對三相正弦表

12、的幅值、周期的設(shè)置及特殊功能寄存器及相關(guān)器件的初始化。運行時把晶振時鐘信號經(jīng)預(yù)分頻單元,變?yōu)橐欢ㄖ芷诘拿}沖,再經(jīng)捕捉定時器,把時鐘脈沖轉(zhuǎn)化為一定周期的三角波,然后經(jīng)比較器進行比較,將輸入信號調(diào)制成不同脈寬的方波脈沖,經(jīng)接口控制單元向外輸出六路方波脈沖。當(dāng)改變3個比較器和周期寄存器的賦值時,就改變了P WM 波的脈寬和周期,從而實現(xiàn)調(diào)頻和調(diào)脈寬的控制。硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)如圖1所示,C 504是該系統(tǒng)的核心,實現(xiàn)系統(tǒng)的控制和6路P WM 波的產(chǎn)生。27256EPROM 作為程序存儲器,74A S 573作為地址鎖存器,8255可編程并行接口芯片、ULN 2803及圖1變頻調(diào)速系統(tǒng)原理圖74L S 245,組成鍵盤與顯示電路。通過鍵盤進行轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向及其他參數(shù)的設(shè)置,顯示器顯示工作狀態(tài)、頻率及參數(shù)。IP M 是一個智能功率模塊,具有過壓、欠壓、過流自動保護功能,并輸出故障指示信號,供C 504檢測,內(nèi)設(shè)有驅(qū)動電路和光電隔圖5加工中的過切現(xiàn)象(接上頁N 08G 01Z 212F 100L F ;(切深10mm N 09Y 50L FN 10X 20L F其切削