数控铣床实训教案-认识数控铣床的对刀及刀具补偿

数控铣床实训教案——认识数控铣床的对刀及刀具补偿授课时间授课班级授课时数理论授课形式讲练实践授课章节名称任务四：认识数控铣床的对刀及刀具补偿使用教具多媒体教学目的熟悉CNC铣床坐标系的规定；熟悉消除CNC铣床坐标系与工件坐标系的差别；熟练掌握数控铣床的对刀；教学重点CNC铣床坐标系的规定；数控铣床的对刀；教学难点铣床坐标系与工件坐标系的差别，数控铣床的对刀目的及方法补充内容无课外作业补充教学后记课堂中讨论内容的安排，活跃了教学气氛，激发学生学习兴趣，增强了学生的思维分析能力。学生掌握程度良好，然须在后续教学中进一步加强巩固。课堂教学安排教学过程主要教学内容及步骤1．复习及提问提问上一讲学习的主要内容。2．引入：3.新课内容：逐步完成本次教学内容的讲授。4.讨论：讨论机床对刀目的、步骤及方法，分析刀具补偿的要点。5.总结总结本次授课主要内容。6.作业及辅导：布置下次提问的思考题，及课后练习题。对思考题、习题难点、要求进行辅导。引入：数控车床对刀及补偿设置。新课内容：2.1CNC铣床坐标系1．立式铣床、加工中心的坐标轴名称2．卧式铣床、加工中心的坐标轴名称3.铣床零点、机床坐标系4．回参考点操作2．2设定工件坐标系2．3基于零点偏置的对刀方法1．坐标系零点偏置2．以零件两侧面交点为工件坐标原点的偏置值测量3．零件中心为工件原点的偏置值测量4.对刀操作，具体步骤为：装夹工件，装上刀具。MDI程序显示状态下，输入指令“M03S200;”循环启动;然后打到手轮状态，再启动。③通过手摇脉冲发生器使刀具在工件前、后、左、右侧面及工件上表面作极微量的接触切削，分别记下刀具此时所处的机床坐标系X、Ｙ、Ｚ的坐标值。④进行必要的数值处理计算。⑤将工件坐标系原点在机床坐标系的坐标值录入到G54~G59存储地址的任一工件坐标系中即可。⑥对刀正确性验证。MDI方式下运行“G5_G90G00X0Y0Z100”5.刀具补偿（1）数控铣床刀具半径补偿的概念如果数控系统不具备刀具半径自动补偿功能，则只能按刀心轨迹编程。如图5-4-3所示的点划线为刀心轨迹，其坐标值计算相当复杂，尤其是当刀具磨损、重磨或换新刀而使刀具直径变化时，必须重新计算刀心轨迹，并修改程序，这样既复杂繁锁，又不易保证加工精度。当数控系统具备刀具半径补偿功能时，数控程序只需按工件轮廓编写，加工时数控系统会自动计算刀心轨迹，使刀具偏离工件轮廓一个半径值，即进行刀具半径补偿。（2）刀具半径补偿量的指定现代数控系统一般都设置有若干个可编程刀具半径偏置寄存器，并对其进行编号，专供刀具补偿之用，可将刀具补偿参数(刀具长度、刀具半径等)存入这些寄存器中。FANUC的刀具长度、半径补偿值寄存器如图5-4-4所示。在进行数控加工前，必须预先把各刀的半径补偿值填写到寄存器。D～是存放补偿值(刀具半径值)的存储器地址。刀具补偿值由操作者在操作面板上输入D～到指定的存储器中。刀具补偿值应设在D01开始的存储器中。D00通常表示补偿值为零。在编写数控程序半径补偿程序时，只需写出所需刀具半径补偿参数所对应的寄存器编号即可。如，D01调用存在半径补偿寄存器编号为1的地址内半径补偿值。实际加工时，数控系统将该编号对应的刀具半径偏置寄存器中存放的刀具半径取出，对刀具中心轨迹进行补偿计算，生成实际的刀具中心运动轨迹。图2-1刀具左半径补偿指令G41，右半径补偿指令G42（3）G40图2-1刀具左半径补偿指令G41，右半径补偿指令G42刀具半径补偿指令的格式如下：G00/G01G41/G42X～Y～D～；G00/G01G40X～Y～；其中：G41为左偏置刀具半径补偿指令，G42为右偏置刀具半径补偿指令。G40取消刀具半径补偿。如图2-1所示，当沿着刀具前进方向看，刀具中心在零件轮廓左边时为左偏置，刀具中心在零件轮廓右边时为右偏置。a、G41建立半径补偿a、G41建立半径补偿b、G40取消半径补偿2-2半径补偿建立和取消在轮廓加工过程中，刀具半径补偿的执行过程一般分为刀具半径补偿的建立、刀具半径补偿的执行和刀具补偿撤销三步。如图2-2，用半径补偿功能编写轮廓加工程序。设φ24立铣刀编号为T01，半径补偿号为D01，存储器的D01中存放半径补偿值D01=12。编写轮廓加工程序O5402如下：O5402 主程序号N1G54G90G40；建立工件坐标系，程序初始设定；S300M03； 主轴旋转；N2G00X-42Y-42； 快进到点S；N3Z-2.0； Z轴下刀到Z=-2；N4G41G01X0Y-24F200D1；在SP直线运动中建立半径补偿；N5G01Y40F100； 直线插补至A；N6X110Y69.47； 直线插补至B；N7Y20； 直线插补至C；N8G02X90Y0R20； 顺圆插补至D；N9G01X-24； 直线插补至E；N10G0G40X-42Y-42；在ES点定位运动中取消半径补偿；N11Z100.0；快速抬刀至Z=100高度平面；N12M05； 主轴停；N13M30； 程序结束，复位；（5）刀具补偿实例分析=1\*GB3①刀具半径补偿的建立在加工程序O5402中，建立半径补偿的程序段为N4。如图5-4-6a所示，刀具从起点S用一个快速S→P运动建立半径补偿，程序段的终点是P，但经半径补偿后到达的点是P1点，P1点相对要加工轮廓的延长线向左偏移了一个半径。=2\*GB3②补偿加工在刀具补偿进行期间，刀具中心轨迹始终偏离程序轨迹一个刀具半径值的距离。在加工程序O5402中，在半径补偿状态下切削加工的程序段为N5、N6、N7、N8、N9。=3\*GB3③刀具补偿撤销在加工程序O5402中，取消半径补偿的程序段为N10。如图5-4-6b所示，刀具从E点有用一个快速ES运动取消半径补偿，程序段的起点是E，但取消半径补偿前的实际刀具中心起点却是E1，经取消半径补偿程序段执行后，刀具中心实际从E1到达的终点是S点。（6）刀具半径补偿功能的应用刀具因磨损、重磨、换新而引起刀具直径改变后，不必修改程序，只需在刀具参数设置中输入变化后刀具直径。如图2-3a所示，1为未磨损刀具，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r1改为r2，即可适用同一程序。a、直径改变，程序不变b、直径不变，粗精加工图2-3刀具半径应用用同一程序、同一尺寸的刀具，利用刀具半径补偿的变化，可进行粗、精加工。如图2-3b所示，刀具半径为r，精加工余量为△。粗加工时，输入刀具半径补偿