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- 页面 1- 第2期 年 月 董科等:数控加工中心刀具半径补偿的运用 2006 6 21 数控加工中心刀具半径补偿的运用 董科 刘星 张俊 (山东水利职业学院,山东 日照 ) 276826 摘 要:在数控加工中心上进行工件轮廓的铣削加工时,由于存在刀具半径,使得刀具中心轨迹与工件轮廓即编程轨迹 ( ) 不重合,所以在编制程序的过程中,我们就要考虑到刀具半径的补偿问题。 关键词:加工中心;刀具半径;补偿指令;刀具轨迹 1引言 补偿(偏置)的概念在我们生活中应用很多,例 如,汽车驾驶员在驾驶汽车绕过一块石头的时候, 要让汽车靠石头的一边绕过石头,而且要考虑到汽 车是有一定宽度的,所以让汽车中心线远离石头至 少半个车宽的距离。在最初的数控加工中没有补偿 的概念,所以编程人员不得不围绕刀具的理论路线 和实际路线的相对关系来进行编程,因而容易产生 错误。补偿的概念出现以后大大地提高了编程的工 作效率。 刀具半径补偿是数控加工中常用的补偿功能, 数控铣削加工中刀具半径补偿的建立和取消,刀具 2刀具半径补偿量的指定 半径补偿量的指定和计算方法是十分重要的过程。 数控系统的刀具半径补偿就是将计算刀具中 如果数控系统不具备刀具半径自动补偿功能, 心轨迹的过程交由数控系统执行,编程员假设刀具 则只能按刀心轨迹,即在编程时给出刀具的中心轨 的半径为零,直接根据零件的轮廓形状进行编程。 迹,如图 所示的点划线轨迹进行编程。其计算相 1 因此,这种编程方法也称为对零件的编程,而实际 当复杂,尤其是当刀具磨损、重磨或换新刀而使刀 的刀具半径则存放在一个可编程刀具半径偏置寄 具直径变化时,必须重新计算刀心轨迹,并修改程 存器中。在加工过程中,数控系统根据零件程序和 序。这样既复杂繁锁,又不易保证加工精度。当数控 刀具半径自动计算刀具中心轨迹,完成对零件的加 系统具备刀具半径补偿功能时,数控程序只需按工 工。当刀具半径发生变化时,不需要修改零件程序, 件轮廓编写,加工时数控系统会自动计算刀心轨 只需修改放在刀具半径偏置寄存器中的刀具半径 迹,使刀具偏离工件轮廓一个半径值,即进行刀具 值,或者选用存放在另一个刀具半径偏置寄存器中 半径补偿。 的刀具半径所对应的刀具即可。 现代数控系统一般都设置有若干个可编程刀 - 页面 2- 第2期 山东水利职业学院院刊 年 月 2006 6 22 具半径偏置寄存器,并对其进行编号,专供刀具补 或 右补偿确定,如图 所示。在图 中,建立 G42( ) 3 3 偿之用,可将刀具补偿参数(刀具长度、刀具半径 刀具半径左补偿的有关指令如下: 等)存入这些寄存器中。在进行数控编程时,只需调 ;建立刀具半径 N60G17G01G41X0Y0D01 用所需刀具半径补偿参数所对应的寄存器编号即 左补偿,刀具半径偏置寄存号D02。 可。实际加工时,数控系统将该编号对应的刀具半 ;定义首段零件轮廓。 N70Y50. 径偏置寄存器中存放的刀具半径取出,对刀具中心 其中, 为调用 号刀具半径偏置寄存器中 D02 2 轨迹进行补偿计算,生成实际的刀具中心运动轨 存放的刀具半径值。 迹。 建立刀具半径右补偿的有关指令如下: 在进行数控加工前,必须预先设置好刀具半径 N80G17G01G42X0Y0D02;建立刀具半径 补偿量。刀具半径经补偿量的指定,通常由有关代 右补偿。 码指定刀具补偿号,并在代码补偿号中输入刀具半 径补偿量,刀具补偿号必须与刀具编号相对应。在 加工中,如果没有更换刀具,则该刀具号的补偿量 一直有效。 对于刀具半径补偿量的确定,如果是标准刀具 第一次使用,可以采用刀具厂家提供的有关参数来 确定;如果是已使用过或重磨过的刀具,则应根据 实测数据来确定。 3刀具半径补偿的建立与撤消 数控铣削加工刀具半径补偿分为刀具半径左 补偿和刀具半径右补偿,分别用 和 定义。 3.2刀具半径补偿的取消 G41 G42 根据ISO标准,沿刀具前进方向,当刀具中心轨迹 与建立刀具半径补偿过程类似,在零件最后一 位于零件轮廓右边时,称为刀具半径右补偿,如图 段刀具半径补偿轨迹加工完成后,刀具撤离工件, 所示。反之称为刀具半径左补偿,如图 所示。 回到退刀点,在这个过程中应取消刀具半径补偿, 2a 2b 当不需要进行刀具半径补偿时,则用G40取消刀具 其指令用G40。退刀点也应位于零件轮廓之外,距 半径补偿。 离加工零件轮廓退出点较近,可以与起刀点相同, 也可以不相同。在图 中假如退刀点与起刀点相同 3 的话,其刀具半径补偿取消过程的命令如下: N100G01X0Y0;加工到工件原点。 ;取消刀具半径补偿, N110G01G40X-10.Y-10. 退回到退刀点 3.1刀具半径补偿的建立 3.3刀具半径补偿量的变化 刀具半径补偿的建立就是在刀具从起刀点 起 在刀具半径补偿代码中输入的刀具半径补偿 ( 刀点位于零件轮廓之外,距离加工零件轮廓切入点 量是一个标量数值,而数控系统内部认定的补偿量 较近以进给速度接近工件时,刀具中心轨迹从与编 是一个补偿矢量,补偿矢量由数控系统自行计算。 ) 程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏离一个刀具半径 补偿矢量的大小与刀具补偿代码指定的补偿量相 值的过程。刀具半径补偿偏置方向由 左补偿 等,其方向在每个程序段中随刀具的移动不断变 G41( ) - 页面 3- 第2期 年 月 董科等:数控加工中心刀具半径补偿的运用 2006 6 23 化。 刀具运动包络形成,因此刀位点的运动轨迹与工件 刀具半径补偿量的变化一般在换刀时出现。对 的轮廓是不重合的。在全功能数控系统中,可应用 连续的程序段,当刀具半径补偿量变化时,某一程 其刀具补偿指令,按工件轮廓尺寸,很方便地进行 序段终点的矢量 (同时也是下一程序段起点的矢 编程加工。在现代数控系统中,有的已具备三维刀 量)要用该程序段指定的刀具补偿量进行计算。 具半径补偿功能。对于四、五坐标联动数控加工,还 4刀具半径补偿功能的应用 不具备刀具补偿功能,必须在刀位计算时考虑刀具 刀具因磨损、重磨、换新而引起刀具直径改 半径。因此在数控机床上进行编程的过程中,我们 (1) 变后,不必修改程序,只需在刀具参数设置中输入 要灵活地运用刀具的半径补偿指令,防止产生过切 变化后刀具直径。如图 所示,为未磨损刀具, 和欠切的错误。 4 1 2 为磨损后刀具,两者直径不同,只需将刀具参数表 中的刀具半径 改为 ,即可适用同一程序。 r1 r2 参考文献: 方沂等 数控机床的编程与操作 国防工业出版社 1 . M. ,1999. 李家杰等数控机床编程与操作实用教程 东南大学出 2 . M. 版社,2005. 罗学科等数控加工机床 化学工业出版社 3 . M. ,2003. 王爱玲等 现代数空机床实用操作技术 国防工业出版 4 . M. 社,2002. 胡育辉等 数控加工中心 化学工业出版社 5 . M. ,2005. 何健康等 柔性装配系统的设计与实现 清华大学出版 6 . M. 社 () ,2000,7. 用同一程序、同一尺寸的刀具,利用刀具半 (2) 收稿日期: 2005-11-25 径补偿,可进行粗、精加工。刀具半径为 ,精加工余 r 作者简介:董科(1