畢業(yè)設(shè)計(jì)----數(shù)控加工中刀具補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用

1、<p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p>　　題 目：數(shù)控加工中刀具補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用</p><p>　　系 部：機(jī)電工程系</p><p><b>　　專 業(yè)：數(shù)控技術(shù)</b></p><p>　　指導(dǎo)老師： 職稱：</p><p

2、>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）任 務(wù) 書</p><p>　　題 目：數(shù)控加工中刀具補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用</p><p>　　專題題目（若無專題則不填）：</p><p>　　原始依據(jù)(包括設(shè)計(jì)（論文）的工作基礎(chǔ)、研究條件、應(yīng)用環(huán)境、工作目的等)：</p><p><b>　　工作基礎(chǔ)：</b></p><

3、;p>　　在20世紀(jì)60年代的數(shù)控加工中還沒有出現(xiàn)補(bǔ)償?shù)母拍?，所以編程人員不得不圍繞刀具的理論路線和實(shí)際路線的相對關(guān)系來進(jìn)行編程，這樣不僅很容易產(chǎn)生錯(cuò)誤，而且生產(chǎn)效率低下。當(dāng)?shù)毒哐a(bǔ)償概念出現(xiàn)并應(yīng)用到數(shù)控系統(tǒng)中后，編程人員就可以直接按照輪廓尺寸進(jìn)行程序編制。在建立、執(zhí)行刀補(bǔ)后，由數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算，自動(dòng)調(diào)整刀位點(diǎn)到刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡。當(dāng)?shù)毒吣p或更換后，加工程序不變，只須更改程序中刀具補(bǔ)償?shù)臄?shù)值。因此刀具補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用不僅提高了生產(chǎn)效率，還大

4、大降低了技術(shù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。</p><p><b>　　研究條件：</b></p><p>　　利用網(wǎng)絡(luò)資源，參考相關(guān)文獻(xiàn)，并在老師的提示和指導(dǎo)下熟悉并掌握刀具補(bǔ)償?shù)幕緫?yīng)用和相關(guān)注意事項(xiàng)。</p><p><b>　　應(yīng)用環(huán)境：</b></p><p>　　刀具補(bǔ)償廣泛用于數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加

5、工中心等淑紅設(shè)備中。提高了數(shù)控加工的精度。</p><p><b>　　工作目的：</b></p><p>　　深入了解刀具補(bǔ)償?shù)母拍钜约胺诸?，著重掌握?shù)控車床車削加工中的刀具半徑補(bǔ)償?shù)膯栴}和車床的對刀問題。并通過本論文提高自己在刀具補(bǔ)償方面的理論水平。</p><p>　　主要內(nèi)容和要求：（包括設(shè)計(jì)（研究）內(nèi)容、主要指標(biāo)與技術(shù)參數(shù)，并根據(jù)課題

6、性質(zhì)對學(xué)生提出具體要求）：</p><p><b>　　研究內(nèi)容：</b></p><p>　　1數(shù)控車床加工的對象：</p><p>　　數(shù)控車床是目前使用比較廣泛的數(shù)控機(jī)床，主要用干軸類和盤類回轉(zhuǎn)體工件的加工，能自動(dòng)完全內(nèi)外圓面、柱面、錐面、圓弧、螺紋等工序的切削加工，并能進(jìn)行切槽、鉆、擴(kuò)、鉸孔等加工，適合復(fù)雜形狀工件的加工。與常規(guī)車床相比

7、， 數(shù)控車床還適合加工如下工件。</p><p>　　( 1 ) 輪廓形狀特別復(fù)雜或難于控制尺寸的回轉(zhuǎn)體零件，</p><p>　　( 2 ) 精度要求高的零件。</p><p>　　( 3 ) 特殊的螺旋零件。</p><p>　　( 4 ) 淬硬工件的加工。</p><p>　　2數(shù)控車床的對刀問題：</p&

8、gt;<p><b>　　（ 1）一般對刀。</b></p><p>　　（ 2）機(jī)外對刀儀對刀。</p><p><b>　　（ 3）自動(dòng)對刀。</b></p><p>　　3 數(shù)控車削加工中刀尖圓弧半徑補(bǔ)償有關(guān)問題：</p><p>　　編制數(shù)控車床加工程序時(shí)，理論上是將車刀刀尖看

9、成一個(gè)點(diǎn)，但為了提高刀具的使用壽命和降低加工工件的表面粗糙度，通常將刀尖磨成半徑不大的圓弧(一般圓弧半徑R是0.4一1.6 之間)，所以如果在數(shù)控加工或數(shù)控編程時(shí)不對刀尖圓角半徑進(jìn)行補(bǔ)償，僅按照工件輪廓進(jìn)行編制的程序來加工，勢必會產(chǎn)生加工誤差。假想刀尖的軌跡分析與偏置值計(jì)算分為加工圓錐面的誤差析與偏置值計(jì)算和加工圓弧面的誤差分析與偏置值計(jì)算。</p><p>　　刀尖半徑補(bǔ)償編程原則。</p>&l

10、t;p>　　1 ) 將刀具的刀尖圓角半徑值及刀具的指向編碼數(shù)存入刀具偏置文檔的相應(yīng)偏置序號處，偏置序號必須先于刀尖半徑補(bǔ)償激活。</p><p>　　2 ) 為了激活刀尖半徑補(bǔ)償，在一個(gè)或兩個(gè)坐標(biāo)軸都處于非切削狀態(tài)的直線運(yùn)動(dòng)段中編入G41或G42，至少其中一個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)編程量大于或等于刀尖圓角半徑值。</p><p>　　3 ) 進(jìn)入和退出工件切削時(shí)必須垂直于工件表面。</p

11、><p>　　4 ) 刀尖半徑補(bǔ)償在下列的工作模式中不起作用: G32,G34,G71,G72,G73, G74,G75,G76,G92。</p><p>　　5 ) 若在G90,G94固定循環(huán)中使用刀尖半徑補(bǔ)償，刀尖半徑補(bǔ)償必須先于G90,G94指令激活。</p><p>　　刀尖回角半徑補(bǔ)償方法。</p><p>　　現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)一般都有刀

12、具圓角半徑補(bǔ)償器，具有刀尖圓弧半徑補(bǔ)償功能( 即G41左補(bǔ)償和G42右補(bǔ)償功能)，對于這類數(shù)控車床，編程員可直接根據(jù)零件輪廓形狀進(jìn)行編程，編程時(shí)可假設(shè)刀具圓角半徑為零，在數(shù)控加工前必須在數(shù)控機(jī)床上的相應(yīng)刀具補(bǔ)償號輸人刀具圓弧半徑值，加工過程中，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)加工程序和刀具圓弧半徑自動(dòng)計(jì)算假想刀尖軌跡，進(jìn)行刀具圓角半徑補(bǔ)償，完成零件的加工。刀具半徑變化時(shí)，不需修改加工程序，只需修改相應(yīng)刀號補(bǔ)償號刀具圓弧半徑值即可。</p>&

13、lt;p>　　數(shù)控車床刀尖圓弧半徑補(bǔ)償。</p><p><b>　　1 ) 格式。</b></p><p><b>　　2 ) 偏置功能。</b></p><p><b>　　應(yīng)用實(shí)例：</b></p><p>　　零件加工的輪廊圖如圖1所示。在編程過程中，若不加刀具半

14、徑補(bǔ)償，加工中在切削圓錐面和圓弧面時(shí)就會出現(xiàn)過切和欠切的現(xiàn)象，如圖2所示。這樣加工出的零件將超差，不合格。為了加工出合格的零件.就要在編程中加人刀具半徑補(bǔ)償。</p><p><b>　　圖1 零件輪廓圈</b></p><p>　　圖2 過切或欠切現(xiàn)象</p><p>　　O0001

15、 程序號</p><p>　　N10 G98 進(jìn)給速遞98mm/min</p><p>　　N20 T0101 調(diào)用T01好玩刀具</p><p>　　N30 S1000 M03 主軸轉(zhuǎn)速1000r/min</p><

16、;p>　　N40 G00 X20 Z5 快速接近工件</p><p>　　N50 G42 G01 X20 Z0 F120 建立刀補(bǔ)</p><p>　　N60 G01 Z-10 車削圓柱</p><p>　　N70 G01 X40 Z-20 車

17、削圓椎</p><p>　　N80 G01 X40 Z-30 R2 車內(nèi)圓角</p><p>　　N90 G01 X50 C1 車外圓角</p><p>　　N100 G01 Z-37 車削圓柱</p><p>　　N110 G01 X48 Z-

18、40 車削圓椎</p><p>　　N120 G01 在-43 車削圓柱</p><p>　　N130 G40 G01 X55Z-50 取消刀補(bǔ)</p><p>　　N140 G00 X100 Z100 會換刀點(diǎn)</p><p>　　N1

19、50 M05 主軸停止</p><p>　　N160 M30 程序結(jié)束</p><p><b>　　具體要求：</b></p><p>　　熟悉刀具補(bǔ)償?shù)母拍?，能熟練?yīng)用刀具的補(bǔ)償功能，尤其是刀具補(bǔ)償在數(shù)控車床中的應(yīng)用。</p><p

20、><b>　　日程安排：</b></p><p>　　1：11月25日-12月20日，閱讀有關(guān)文獻(xiàn)資料，進(jìn)行課題/論文調(diào)研；</p><p>　　2：12月21日-12月25日，撰寫選題報(bào)告；</p><p>　　3：12月26日-1月15日，撰寫開題報(bào)告；</p><p>　　4：1月1日-3月27日，進(jìn)行畢業(yè)設(shè)

21、計(jì)，撰寫設(shè)計(jì)說明或畢業(yè)論文，整理并修改</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)/畢業(yè)論文，準(zhǔn)備答辯；</p><p>　　5:3月28日-4月4月3日，論文審核；</p><p>　　6:4月，準(zhǔn)備答辯。</p><p>　　主要參考文獻(xiàn)和書目：</p><p>　　【1】全國數(shù)控培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)天津分中心編.數(shù)控編程[M]機(jī)械工業(yè)出版

22、社,2001。</p><p>　　【2】浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院編.數(shù)控機(jī)床編程與操作[M].紹興:紹興出版社,2003。</p><p>　　【3】武漢華中數(shù)控股份有限公司.世紀(jì)星車削數(shù)控裝置操作說明書[M]。 2003.</p><p>　　【4】許兆豐主編.數(shù)控車床編程和操作[M].北京:中國勞動(dòng)出版社,1997。</p><p>　　【

23、5】周建來. 基于假想刀尖點(diǎn)為刀位點(diǎn)的c刀補(bǔ)技術(shù). 現(xiàn)代制造工程，2001，10。</p><p>　　【6】蔡復(fù)之. 實(shí)用數(shù)控加工技術(shù). 兵器工業(yè)出版社，1995。</p><p>　　【7】李善術(shù)- 數(shù)控機(jī)床及其應(yīng)用- 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000。</p><p>　　【8】張建鋼．?dāng)?shù)控技術(shù)[M]．武漢：華中科技大學(xué)出版社．2000。</p>

24、<p>　　【9】顧京．?dāng)?shù)控加工編程及操作[M]．北京：高等教育出版社。2003。</p><p>　　【10】張立仁，李瑞斌，周會成．刀具半徑補(bǔ)償原理及其在數(shù)控編程中的應(yīng)用口]．機(jī)械管理開發(fā)．2007(1)：65—66。</p><p>　　【11】李粉霞．?dāng)?shù)控編程時(shí)刀具半徑補(bǔ)償指令的幾種妙用[J]．機(jī)械工程與自動(dòng)化，2007(1)：153—155。</p>&l

25、t;p>　　【12】劉雅君．?dāng)?shù)控編程時(shí)巧用刀具半徑補(bǔ)償指令[J3．赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2006(4)：45—47。</p><p>　　【13】張超英，羅學(xué)科. 數(shù)控加工綜合實(shí)訓(xùn)【M】 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003。</p><p>　　【14】王 維，楊金利。數(shù)控加工工藝及編程【M】 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004。</p><p>　　指導(dǎo)教師簽

26、字： 年 月 日</p><p>　　教研室主任簽字： 年 月 日</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告</p><p>　　題 目：數(shù)控加工中刀具補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用</p><p>　　本課題來源及研究現(xiàn)狀：</p><p><b>　　課題

27、來源</b></p><p>　　在20世紀(jì)60年代的數(shù)控加工中還沒有出現(xiàn)補(bǔ)償?shù)母拍睿跃幊倘藛T不得不圍繞刀具的理論路線和實(shí)際路線的相對關(guān)系來進(jìn)行編程，這樣不僅很容易產(chǎn)生錯(cuò)誤，而且生產(chǎn)效率低下。當(dāng)?shù)毒哐a(bǔ)償概念出現(xiàn)并應(yīng)用到數(shù)控系統(tǒng)中后，編程人員就可以直接按照輪廓尺寸進(jìn)行程序編制。在建立、執(zhí)行刀補(bǔ)后，由數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算，自動(dòng)調(diào)整刀位點(diǎn)到刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡。當(dāng)?shù)毒吣p或更換后，加工程序不變，只須更改程序中刀具

28、補(bǔ)償?shù)臄?shù)值。因此刀具補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用不僅提高了生產(chǎn)效率，還大大降低了技術(shù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。</p><p><b>　　研究現(xiàn)狀：</b></p><p>　　【1】王雷通過對數(shù)控車床在加工各種形狀的零件過程中，由于車刀刀尖圓弧半徑影響，產(chǎn)生加工誤差進(jìn)行了深入分析，并對刀具圓弧半徑補(bǔ)償?shù)母鞣N情況進(jìn)行了分析計(jì)算。同時(shí)分析了數(shù)控車床刀具半徑補(bǔ)償?shù)墓δ?、?yīng)用場合及使用方法，從而通過

29、刀具半徑補(bǔ)償功能消除車刀刀尖圓弧對零件加工的影響，保證了被加工零件的幾何精度和位置精度精度，尤其是對保證精加工時(shí)被加工零件的幾何精度和位置精度有著特別的意義?！?】馬保振等全面分析了數(shù)控車床刀具位置補(bǔ)償和半徑補(bǔ)償?shù)脑?、方法和?yīng)用,并對刀具半徑補(bǔ)償使用時(shí)如何避免欠切進(jìn)行了分析.從而保證零件加工時(shí),通過調(diào)用刀具補(bǔ)償值自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償,提高工件的加工精度。 </p><p>　　課題研究目標(biāo)、內(nèi)容、方法和手段：<

30、/p><p><b>　　研究內(nèi)容：</b></p><p>　　1數(shù)控車床加工的對象：</p><p>　　數(shù)控車床是目前使用比較廣泛的數(shù)控機(jī)床，主要用干軸類和盤類回轉(zhuǎn)體工件的加工，能自動(dòng)完全內(nèi)外圓面、柱面、錐面、圓弧、螺紋等工序的切削加工，并能進(jìn)行切槽、鉆、擴(kuò)、鉸孔等加工，適合復(fù)雜形狀工件的加工。與常規(guī)車床相比， 數(shù)控車床還適合加工如下工件。&

31、lt;/p><p>　　輪廓形狀特別復(fù)雜或難于控制尺寸的回轉(zhuǎn)體零件，</p><p><b>　　精度要求高的零件。</b></p><p><b>　　特殊的螺旋零件。</b></p><p><b>　　淬硬工件的加工。</b></p><p>　　2數(shù)

32、控車床的對刀問題：</p><p><b>　　一般對刀。</b></p><p><b>　　機(jī)外對刀儀對刀。</b></p><p><b>　　自動(dòng)對刀。</b></p><p>　　3 數(shù)控車削加工中刀尖圓弧半徑補(bǔ)償有關(guān)問題：</p><p>　

33、　編制數(shù)控車床加工程序時(shí)，理論上是將車刀刀尖看成一個(gè)點(diǎn)，但為了提高刀具的使用壽命和降低加工工件的表面粗糙度，通常將刀尖磨成半徑不大的圓弧( 一般圓弧半徑R是0.4一1.6 之間)，所以如果在數(shù)控加工或數(shù)控編程時(shí)不對刀尖圓角半徑進(jìn)行補(bǔ)償，僅按照工件輪廓進(jìn)行編制的程序來加工，勢必會產(chǎn)生加工誤差。假想刀尖的軌跡分析與偏置值計(jì)算分為加工圓錐面的誤差析與偏置值計(jì)算和加工圓弧面的誤差分析與偏置值計(jì)算。</p><p>　　刀

34、尖半徑補(bǔ)償編程原則。</p><p>　　1 ) 將刀具的刀尖圓角半徑值及刀具的指向編碼數(shù)存入刀具偏置文檔的相應(yīng)偏置序號處，偏置序號必須先于刀尖半徑補(bǔ)償激活。</p><p>　　2 ) 為了激活刀尖半徑補(bǔ)償，在一個(gè)或兩個(gè)坐標(biāo)軸都處于非切削狀態(tài)的直線運(yùn)動(dòng)段中編入G41或G42，至少其中一個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)編程量大于或等于刀尖圓角半徑值。</p><p>　　3 ) 進(jìn)入

35、和退出工件切削時(shí)必須垂直于工件表面。</p><p>　　4 ) 刀尖半徑補(bǔ)償在下列的工作模式中不起作用: G32,G34,G71,G72,G73, G74,G75,G76,G92。</p><p>　　5 ) 若在G90,G94固定循環(huán)中使用刀尖半徑補(bǔ)償，刀尖半徑補(bǔ)償必須先于G90,G94指令激活。</p><p>　　刀尖回角半徑補(bǔ)償方法。</p>

36、<p>　　現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)一般都有刀具圓角半徑補(bǔ)償器，具有刀尖圓弧半徑補(bǔ)償功能( 即G41左補(bǔ)償和G42右補(bǔ)償功能)，對于這類數(shù)控車床，編程員可直接根據(jù)零件輪廓形狀進(jìn)行編程，編程時(shí)可假設(shè)刀具圓角半徑為零，在數(shù)控加工前必須在數(shù)控機(jī)床上的相應(yīng)刀具補(bǔ)償號輸人刀具圓弧半徑值，加工過程中，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)加工程序和刀具圓弧半徑自動(dòng)計(jì)算假想刀尖軌跡，進(jìn)行刀具圓角半徑補(bǔ)償，完成零件的加工。刀具半徑變化時(shí)，不需修改加工程序，只需修改相應(yīng)刀號補(bǔ)償

37、號刀具圓弧半徑值即可。</p><p>　　數(shù)控車床刀尖圓弧半徑補(bǔ)償。</p><p><b>　　1 ) 格式。</b></p><p><b>　　2 ) 偏置功能。</b></p><p><b>　　應(yīng)用實(shí)例：</b></p><p>　　零件加

38、工的輪廊圖如圖1所示。在編程過程中，若不加刀具半徑補(bǔ)償，加工中在切削圓錐面和圓弧面時(shí)就會出現(xiàn)過切和欠切的現(xiàn)象，如圖2所示。這樣加工出的零件將超差，不合格。為了加工出合格的零件.就要在編程中加人刀具半徑補(bǔ)償。</p><p><b>　　圖1 零件輪廓圈</b></p><p>　　圖2 過切或欠切現(xiàn)象</p><p>　　O0001

39、 程序號</p><p>　　N10 G98 進(jìn)給速遞98mm/min</p><p>　　N20 T0101 調(diào)用T01好玩刀具</p><p>　　N30 S1000 M03 主軸轉(zhuǎn)速

40、1000r/min</p><p>　　N40 G00 X20 Z5 快速接近工件</p><p>　　N50 G42 G01 X20 Z0 F120 建立刀補(bǔ)</p><p>　　N60 G01 Z-10 車削圓柱</p><p>　　N70 G0

41、1 X40 Z-20 車削圓椎</p><p>　　N80 G01 X40 Z-30 R2 車內(nèi)圓角</p><p>　　N90 G01 X50 C1 車外圓角</p><p>　　N100 G01 Z-37 車削圓柱</p><

42、p>　　N110 G01 X48 Z-40 車削圓椎</p><p>　　N120 G01 在-43 車削圓柱</p><p>　　N130 G40 G01 X55Z-50 取消刀補(bǔ)</p><p>　　N140 G00 X100 Z100 會換刀點(diǎn)&

43、lt;/p><p>　　N150 M05 主軸停止</p><p>　　N160 M30 程序結(jié)束</p><p><b>　　研究目標(biāo)：</b></p><p>　　深入了解刀具補(bǔ)償?shù)母拍钜约胺诸?，著重掌握?shù)控車床車削加工中的刀具半

44、徑補(bǔ)償?shù)膯栴}和車床的對刀問題。并通過本論文提高自己在刀具補(bǔ)償方面的理論水平。</p><p><b>　　研究方法：</b></p><p>　　通過網(wǎng)絡(luò)以及其他手段與方式等 ，調(diào)查了解有關(guān)現(xiàn)狀，對文獻(xiàn)涉及的主要原理、技術(shù)方法等進(jìn)行總結(jié)、歸納評述，闡明當(dāng)前有關(guān)方面的成果和動(dòng)態(tài)。</p><p>　　設(shè)計(jì)（論文）提綱及進(jìn)度安排：</p>

45、;<p>　　1：11月25日-12月20日，閱讀有關(guān)文獻(xiàn)資料，進(jìn)行課題/論文調(diào)研；</p><p>　　2：12月21日-12月25日，撰寫選題報(bào)告；</p><p>　　3：12月26日-1月15日，撰寫開題報(bào)告；</p><p>　　4：1月1日-3月27日，進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，撰寫設(shè)計(jì)說明或畢業(yè)論文，整理并修改</p><p>

46、;　　畢業(yè)設(shè)計(jì)/畢業(yè)論文，準(zhǔn)備答辯；</p><p>　　5:3月28日-4月4月3日，論文審核；</p><p>　　6:4月，準(zhǔn)備答辯。</p><p>　　主要參考文獻(xiàn)和書目：</p><p>　　【1】全國數(shù)控培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)天津分中心編.數(shù)控編程[M]機(jī)械工業(yè)出版社,2001。</p><p>　　【2】浙江工業(yè)職業(yè)

47、技術(shù)學(xué)院編.數(shù)控機(jī)床編程與操作[M].紹興:紹興出版社,2003。</p><p>　　【3】武漢華中數(shù)控股份有限公司.世紀(jì)星車削數(shù)控裝置操作說明書[M]。 2003.</p><p>　　【4】許兆豐主編.數(shù)控車床編程和操作[M].北京:中國勞動(dòng)出版社,1997。</p><p>　　【5】周建來. 基于假想刀尖點(diǎn)為刀位點(diǎn)的c刀補(bǔ)技術(shù). 現(xiàn)代制造工程，2001，1

48、0。</p><p>　　【6】蔡復(fù)之. 實(shí)用數(shù)控加工技術(shù). 兵器工業(yè)出版社，1995。</p><p>　　【7】李善術(shù)- 數(shù)控機(jī)床及其應(yīng)用- 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000。</p><p>　　【8】張建鋼．?dāng)?shù)控技術(shù)[M]．武漢：華中科技大學(xué)出版社．2000。</p><p>　　【9】顧京．?dāng)?shù)控加工編程及操作[M]．北京：高等教育出版

49、社。2003。</p><p>　　【10】張立仁，李瑞斌，周會成．刀具半徑補(bǔ)償原理及其在數(shù)控編程中的應(yīng)用口]．機(jī)械管理開發(fā)．2007(1)：65—66。</p><p>　　【11】李粉霞．?dāng)?shù)控編程時(shí)刀具半徑補(bǔ)償指令的幾種妙用[J]．機(jī)械工程與自動(dòng)化，2007(1)：153—155。</p><p>　　【12】劉雅君．?dāng)?shù)控編程時(shí)巧用刀具半徑補(bǔ)償指令[J3．赤峰學(xué)

50、院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2006(4)：45—47。</p><p>　　【13】張超英，羅學(xué)科. 數(shù)控加工綜合實(shí)訓(xùn)【M】 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003。</p><p>　　【14】王 維，楊金利。數(shù)控加工工藝及編程【M】 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004。</p><p><b>　　指導(dǎo)教師審核意見：</b></p><

51、p>　　教研室主任簽字： 年 月 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　數(shù)控車床刀具補(bǔ)償包括刀具位置補(bǔ)償和刀尖圓弧半徑補(bǔ)償。文章是以數(shù)控車床刀具補(bǔ)償為研究對象，分析了刀具位置補(bǔ)償?shù)脑砗蛻?yīng)用，詳細(xì)的研究磨損補(bǔ)償動(dòng)作和幾何形狀補(bǔ)償動(dòng)作的實(shí)施；并且分析了刀尖圓弧在加工中產(chǎn)生誤差，從而確定在數(shù)控加工中必須

52、進(jìn)行刀尖圓弧半徑補(bǔ)償。同時(shí)研究了刀尖方位的確定和刀尖圓弧半徑補(bǔ)償指令的應(yīng)用。此項(xiàng)研究為現(xiàn)場操作人員和學(xué)習(xí)數(shù)控操作和編程的人員快速處理加工中補(bǔ)償問題提供了很大的幫助。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；刀具補(bǔ)償；刀具位置補(bǔ)償；刀尖圓弧半徑補(bǔ)償；應(yīng)用</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Abstract：T

53、he CNC lathe tool compensation includes tool position compensation and tool radius compensation．This article is based on CNC Lathe Tool Compensation as the research object，it analyzes the principle of compensation for to

54、ol position，action steps and applications，and Detailed studys the implementation of wear compensation actions and geometry compensation actions；．And it determines to apply tool radius compensation in the programming thro

55、ugh an analysisof errors in processing．It studys d</p><p>　　Key words：the CNC lathe；tool compensation；tool position compensation；tool radius compensation；application </p><p><b>　　前 言</

56、b></p><p>　　在20世紀(jì)60年代的數(shù)控加工中還沒有出現(xiàn)補(bǔ)償?shù)母拍?，所以編程人員不得不圍繞刀具的理論路線和實(shí)際路線的相對關(guān)系來進(jìn)行編程，這樣不僅很容易產(chǎn)生錯(cuò)誤，而且生產(chǎn)效率低下。當(dāng)?shù)毒哐a(bǔ)償概念出現(xiàn)并應(yīng)用到數(shù)控系統(tǒng)中后，編程人員就可以直接按照輪廓尺寸進(jìn)行程序編制。在建立、執(zhí)行刀補(bǔ)后，由數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算，自動(dòng)調(diào)整刀位點(diǎn)到刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡。當(dāng)?shù)毒吣p或更換后，加工程序不變，只須更改程序中刀具補(bǔ)償?shù)臄?shù)值。因

57、此刀具補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用不僅提高了生產(chǎn)效率，還大大降低了技術(shù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。</p><p>　　數(shù)控車床刀具半徑補(bǔ)償是CNC技術(shù)的核心，該功能是數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)加工輪廓的加工程序和刀具中心的偏移量，自動(dòng)計(jì)算出刀具中心軌跡。切削加工中。為了提高刀尖強(qiáng)度，降低加工表面粗糙度，通常在刀尖( 假想刀尖) 處制有一回弧過渡刃。采用刀具半徑補(bǔ)償能有效地避免刀具干涉， 改善尖角加工的工藝性， 同時(shí)也提高了加工效率。本研究主要針對數(shù)控車床

58、刀具補(bǔ)償技術(shù)方面的同題進(jìn)行深人研究 。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 概述1</b></p><p>　　第二章 數(shù)控車床的對刀問題3</p><p>　　2.1刀具補(bǔ)償功能簡介3</p><p><b>

59、;　　2.2一般對刀3</b></p><p>　　2.3 機(jī)外對刀儀對刀3</p><p><b>　　2.4自動(dòng)對刀3</b></p><p>　　第三章 數(shù)控車削加工中半徑補(bǔ)償有關(guān)問題5</p><p>　　3.1刀具補(bǔ)償?shù)哪康?</p><p>　　3.2刀具補(bǔ)償?shù)?/p>

60、分類7</p><p>　　3.3 數(shù)控車削加工中刀尖圓弧半徑補(bǔ)償有關(guān)問題8</p><p>　　3.3.1刀尖半徑補(bǔ)償編程原則8</p><p>　　3.3.2刀尖圓角半徑補(bǔ)償方法8</p><p>　　3.3.3數(shù)控車床刀尖圓弧半徑補(bǔ)償9</p><p>　　3.4刀具補(bǔ)償在編程過程中的靈活應(yīng)用11&l

61、t;/p><p>　　第四章 刀具半徑補(bǔ)償指令在數(shù)控機(jī)床上編程中的應(yīng)用13</p><p>　　4.1刀具半徑補(bǔ)償概念13</p><p>　　4.2刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用及刀補(bǔ)動(dòng)作14</p><p>　　4.3需要注意的問題及應(yīng)用技巧16</p><p>　　4.4應(yīng)用實(shí)例20</p><p

62、><b>　　致謝27</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)28</b></p><p><b>　　第一章 概述</b></p><p>　　刀具補(bǔ)償?shù)睦碚摷捌鋵?shí)現(xiàn)，目前在各類數(shù)控系統(tǒng)中都已經(jīng)是比較成熟的技術(shù)。在使用數(shù)控機(jī)床加工零件的過程中，刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡不等同于工件外形輪廓。為

63、了確保工件輪廓形狀，加工時(shí)數(shù)控系統(tǒng)必須根據(jù)工件輪廓和刀具的幾何形狀計(jì)算出刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡。不同的刀具運(yùn)動(dòng)方向刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡的計(jì)算方法不同。正確使用不同的刀具補(bǔ)償功能才能加工出合格產(chǎn)品。數(shù)控機(jī)床一般都具有刀具補(bǔ)償功能，所以在編程時(shí)可以不考慮刀具的實(shí)際尺寸f如長度和半徑等)，從而簡化了編程工作。如果編程采用了刀具補(bǔ)償，在運(yùn)行程序之前就必須輸入相應(yīng)的補(bǔ)償值，這就是說數(shù)控機(jī)床的刀具補(bǔ)償功能是依照程序中的補(bǔ)償指令(G41--G44)和補(bǔ)償值實(shí)現(xiàn)

64、的，對初學(xué)者來說，這是個(gè)難點(diǎn)。</p><p>　　在加工過程中，刀具的磨損、實(shí)際刀具尺寸與編程時(shí)規(guī)定的刀具尺寸不一致以及更換刀具等原因，都會直接影響最終加工尺寸，造成誤差。為了最大限度的減少因刀具尺寸變化等原因造成的加工誤差，數(shù)控系統(tǒng)通常都具備有刀具誤差補(bǔ)償功能。通過刀具褂償功能指令，CNC系統(tǒng)可以根據(jù)輸補(bǔ)償量或者實(shí)際的刀具尺寸，使機(jī)床能夠自動(dòng)地加工出符合程序要求的零件。</p><p>

65、;　　刀具補(bǔ)償功能能實(shí)現(xiàn)按零件輪廓編制的程序控制刀具中心的軌跡，以及在刀具半徑和長度發(fā)生變化(如刀具更換、刀具磨損)時(shí)，可對刀具半徑或長度作相應(yīng)的補(bǔ)償，而不需要修改程序。編程指令有：①G40：取消刀具半徑補(bǔ)償，沿程序路徑進(jìn)給；②G41：左偏刀具半徑補(bǔ)償，按程序路徑前進(jìn)方向刀具偏在零件左側(cè)進(jìn)給；③G42：右偏刀具半徑補(bǔ)償，按程序路徑前進(jìn)方向刀具偏在零件右側(cè)進(jìn)給；④G43：刀具長度正補(bǔ)償，即將坐標(biāo)尺寸字與H代碼中的長度補(bǔ)償量相加，按其結(jié)果進(jìn)

66、行Z軸運(yùn)動(dòng)；⑤G44：刀具長度負(fù)補(bǔ)償，即將坐標(biāo)尺寸字與H代碼中的長度補(bǔ)償量相減，按其結(jié)果進(jìn)行Z軸運(yùn)動(dòng)；@G49：取消刀具長度補(bǔ)償，沿程序指定的Z坐標(biāo)進(jìn)行z軸運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　在實(shí)際數(shù)控加工中正確應(yīng)用刀具補(bǔ)償是提高加工質(zhì)量的關(guān)鍵，下面對刀具補(bǔ)償功能在各種數(shù)控加工中的應(yīng)用進(jìn)行分析。在數(shù)控機(jī)床的加工過程中，可以清楚看出刀具（或電極絲、激光等，以下統(tǒng)稱為刀具）中心的運(yùn)動(dòng)軌跡與工件已加工輪廓不重合，這是因?yàn)楣ぜ?/p>

67、廓是刀具以運(yùn)動(dòng)包絡(luò)的方式形成的。刀具的中心（底端面與軸線相交點(diǎn)）稱為刀具的刀位點(diǎn)，刀位點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡即代表刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡。</p><p>　　在20世紀(jì)60~70年代的數(shù)控加工中還沒有刀具補(bǔ)償（簡稱刀補(bǔ)）的概念，編程人員不得不根據(jù)刀具的理論路線和實(shí)際路線的相對關(guān)系進(jìn)行編程，既容易產(chǎn)生錯(cuò)誤，又使得編程效率很低。當(dāng)?shù)毒哐a(bǔ)償概念出現(xiàn)并應(yīng)用到數(shù)控系統(tǒng)中后，編程人員就可以直接按照工件的輪廓尺寸進(jìn)行程序編制。在建立、執(zhí)行刀補(bǔ)

68、后，由數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算、自動(dòng)調(diào)整刀位點(diǎn)到刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡。當(dāng)?shù)毒吣p或更換后，加工程序不變，只需要更改程序中刀具補(bǔ)償?shù)臄?shù)值。刀具補(bǔ)償使用簡單、方便，能極大提高編程的工作效率。</p><p>　　第二章 數(shù)控車床的對刀問題</p><p>　　2.1刀具補(bǔ)償功能簡介</p><p>　　數(shù)控機(jī)床在切削過程中不可避免地存在刀具磨損問題，譬如鉆頭長度變短，銑刀半徑變

69、小等，這時(shí)加工出的工件也隨之變化。如果系統(tǒng)中有刀具尺寸補(bǔ)償功能，可在操作面板上輸入相應(yīng)的修正值，是加工出的工件尺寸仍然符合圖樣要求。有了刀具尺寸補(bǔ)償功能后，是數(shù)控編程大為簡便，在編程時(shí)可以完全不考慮刀具中心軌跡計(jì)算，直接按零件輪廓編程。啟動(dòng)機(jī)床加工前，只需輸入使用刀具的參數(shù)，數(shù)控系統(tǒng)會自動(dòng)計(jì)算出刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡坐標(biāo)。另外，試切和加工中工件尺寸與圖樣要求不符時(shí)，可利用相應(yīng)的補(bǔ)償加工出合格的零件。</p><p>

70、　　經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床在和學(xué)校中流行廣泛，其具有性能簡化、結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)中，如果沒有刀具補(bǔ)償功能，只能按刀位點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡尺寸編制加工程序，這就要求先根據(jù)工件輪廓尺寸和刀具幾何尺寸計(jì)算出刀位點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。因此計(jì)算量大、過程復(fù)雜，且刀具磨損時(shí)，需重新計(jì)算刀位點(diǎn)的軌跡尺寸，修改或重新編制加工程序，費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)錢。</p><p><b>　　2.2一般對刀</b><

71、/p><p>　　一般對刀是指在機(jī)床上使用相對位置檢測手動(dòng)對刀。刀具安裝后,先移動(dòng)刀具手動(dòng)切削工件右端面,再沿X 向退刀,將右端面與工原點(diǎn)距離N 輸入數(shù)控系統(tǒng),即完成這把刀具Z 向?qū)Φ哆^程。</p><p>　　手動(dòng)對刀是基本對刀方法,但它還是沒跳出傳統(tǒng)車床的“試切﹣ 測量﹣ 調(diào)整”的對刀模式,占用較多的在機(jī)床上時(shí)間。此方法較為落后。</p><p>　　2.3機(jī)外對刀

72、儀對刀</p><p>　　機(jī)外對刀的本質(zhì)是測量出刀具假想刀尖點(diǎn)到刀具臺基準(zhǔn)之間X及Z方向的距離。利用機(jī)外對刀儀可將刀具預(yù)先在機(jī)床外校對好,以便裝上機(jī)床后將對刀長度輸入相應(yīng)刀具補(bǔ)償號即可以使用。</p><p><b>　　2.4自動(dòng)對刀</b></p><p>　　自動(dòng)對刀是通過刀尖檢測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的,刀尖以設(shè)定的速度向接觸式傳感器接近,當(dāng)?shù)都馀c

73、傳感器接觸并發(fā)出信號,數(shù)控系統(tǒng)立即記下該瞬間的坐標(biāo)值,并自動(dòng)修正刀具補(bǔ)償值。</p><p>　　在數(shù)控加工中,工件坐標(biāo)系確定后,還要確定刀尖點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的位置,即常說的對刀問題 在數(shù)控車床之前,常用的對刀方法為試切對刀 下面以FANUC﹣6T 系統(tǒng)為例,介紹試切對刀的方法。</p><p>　　將工件安裝好之后,先用MDI方式操縱機(jī)床,用已選好的刀具將工件端面車一刀,然后保持刀具在縱

74、向(Z 向)尺寸不變,沿橫向(X向)退刀 當(dāng)取工件右端面0為工件原點(diǎn)時(shí),對刀輸入為ZO；當(dāng)取工件左端面O,為工件原點(diǎn)時(shí),需要測量從內(nèi)端面到加工面的長度尺寸J,此時(shí)對刀輸入為Z值 ,用同樣的方法,再將工件外圓表面車一刀,然后保持刀具在橫向上的尺寸不變,從縱向退刀,停止主軸轉(zhuǎn)動(dòng),再量出工件車削后的直徑值 v,根據(jù)車削前的直徑值 和 v 值即可確定刀具在工件坐標(biāo)系中的位置。其它各刀都需要進(jìn)行以上操作,從而確定每把刀具在工件坐標(biāo)系中的位置。由于

75、這種調(diào)整方法簡單、可靠,所以得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　第三章 數(shù)控車削加工中刀尖圓弧半徑補(bǔ)償有關(guān)問題</p><p>　　刀具半徑補(bǔ)償正像使用了刀具長度補(bǔ)償在編程時(shí)基本上不用考慮刀具的長度一樣，因?yàn)橛辛说毒甙霃窖a(bǔ)償，我們在編程時(shí)可以不要太多考慮刀具的直徑大小了。刀具長度補(bǔ)償對所有的刀具都適用，而刀具半徑補(bǔ)償則一般只用于銑刀類刀具。當(dāng)銑刀加工工件的內(nèi)外輪廓時(shí)，就用得上刀具半徑

76、補(bǔ)償。因?yàn)榈毒甙霃窖a(bǔ)償是一個(gè)難以理解和使用的一個(gè)指令，所以在編程中很多人不愿使用它。但是我們一旦理解和掌握了它，將對我們的編程和加工帶來很大的方便。當(dāng)編程者準(zhǔn)備編一個(gè)用銑刀加工一個(gè)工件的外形的程序時(shí)，首先要根據(jù)工件的外形尺寸和刀具的半徑進(jìn)行細(xì)致的計(jì)算坐標(biāo)值來明確刀具中心所走的路線。一個(gè)工件的外形加工分粗加工和精加工，粗加工程序編好后只完成粗加工，由于經(jīng)過粗加工，工件形尺寸發(fā)生了變化。此時(shí)，如果用刀具半徑補(bǔ)償，些麻煩都迎刃而解了。我們可以

77、忽略刀具半徑，而據(jù)工件尺寸進(jìn)行編程，然后把刀具半徑作為半徑補(bǔ)償放在半徑補(bǔ)償寄存器里。臨時(shí)更換銑刀也好、進(jìn)行粗精加工也好，我們只需更改刀具半徑補(bǔ)償值，就以控制工件外形尺寸的大小，不需要修改程序。</p><p>　　在編制工件粗、精加工程序的過程中，合理運(yùn)用刀具半徑補(bǔ)償功能，可以極大減少計(jì)算工作量，提高加工效率。如一個(gè)工件的外形加工分為粗加工和精加工， 當(dāng)編制完粗加工程序，制定精加工程序時(shí)，因粗加工后工件外形尺寸發(fā)

78、生了變化， 又要重新計(jì)算精加工的刀具中心坐標(biāo)值，計(jì)算工作量較大。此時(shí)如果使用刀具半徑補(bǔ)償功能，可以忽略刀具半徑，而只根據(jù)工件尺寸進(jìn)行編程，然后把刀具半徑作為半徑補(bǔ)償值放在半徑補(bǔ)償寄存器里。不管是臨時(shí)更換銑刀或進(jìn)行粗精加工， 僅需要更改刀具半徑的補(bǔ)償值就可以控制工件的外形尺寸，而加工程序則基本上不用改動(dòng)。</p><p>　　編制數(shù)控車床加工程序時(shí),理論上是將刀刀尖看成一個(gè)點(diǎn),但為了提高刀具的使用命和降低加工工件的

79、表面粗糙度,通常將刀磨成半徑不大的圓弧(一般圓弧半徑R 是0.4﹣1.6之間),所以如果在數(shù)控加工或數(shù)控編程時(shí)不對刀尖圓角半徑進(jìn)行補(bǔ)償,僅按照工件輪廓進(jìn)行編制的程序來加工,勢必會產(chǎn)生加工誤差。假想刀尖的軌跡分析與偏置值計(jì)算分為加工圓錐面的誤差分析與偏置值計(jì)算和加工圓弧面的誤差分析與偏置值計(jì)算。</p><p>　　3.1刀具補(bǔ)償?shù)哪康?lt;/p><p>　　作為數(shù)控車床的車刀在進(jìn)行加工時(shí)都以

80、刀尖為基準(zhǔn)進(jìn)行對刀，進(jìn)行切削加工。為了提高刀具壽命，降低加工表面的粗糙度，實(shí)際加工中的車刀不是理想的尖銳的一個(gè)點(diǎn)，而是一個(gè)半徑不大的圓弧。由于切削點(diǎn)沿著圓弧不斷在變化，加工會產(chǎn)生尺寸誤差。作為尺寸精度要求高的產(chǎn)品，這種誤差是不允許的，必須對因車刀刀尖圓弧引起的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，才能加工出高精度的零件。</p><p>　　(1)車刀刀尖圓弧引起加工誤差的原因</p><p>　　如圖1所示為一

81、個(gè)刀尖的放大圖形。在數(shù)控編程中，我們常常把刀尖C看作一個(gè)尖點(diǎn)，工件輪廓上每個(gè)點(diǎn)都被看作刀尖到達(dá)的位置。在實(shí)際對刀時(shí)，我們把刀具的A點(diǎn)作為端面切削點(diǎn)，B點(diǎn)作為外徑切削點(diǎn)。在切削加工中，切削斜面或圓弧時(shí)，切削點(diǎn)是在AB之間變化的，而不是那個(gè)刀尖的假想點(diǎn)。由于實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡和假想刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡不一致，就造成了加工時(shí)可能出現(xiàn)的誤差，如圖2所示。</p><p><b>　　圖1 刀尖放大圖</b>&l

82、t;/p><p>　　圖2 車刀車尖圓弧引起的誤差</p><p>　　從圖2可見，用帶有刀尖圓弧的車刀在車削端面和外徑、內(nèi)徑與軸線平行的表面時(shí)，是不會產(chǎn)生誤差的。但在進(jìn)行倒角、錐面及圓弧的切削時(shí)則會產(chǎn)生誤差。圖中A2一A3、A4一A5發(fā)生少切現(xiàn)象，而在A6_A7出現(xiàn)過切現(xiàn)象。</p><p>　　3.2刀具補(bǔ)償?shù)姆诸?lt;/p><p>　　刀具

83、補(bǔ)償主要分為半徑補(bǔ)償和長度補(bǔ)償兩種。半徑補(bǔ)償又可分為左刀補(bǔ)G41(在刀具前進(jìn)方向左側(cè)補(bǔ)償)和右刀補(bǔ)G42(在刀具前進(jìn)方向右側(cè)補(bǔ)償)。本文主要介紹數(shù)控車削加工中常見的刀尖圓弧半徑半徑補(bǔ)償?shù)挠嘘P(guān)問題。</p><p>　　圖3 刀具半徑補(bǔ)償</p><p>　　3.3 數(shù)控車削加工中刀尖圓弧半徑補(bǔ)償有關(guān)問題</p><p>　　3.3.1刀尖半徑補(bǔ)償編程原則</

84、p><p>　　(1) 將刀具的刀尖圓角半徑值及刀具的指向編碼數(shù)存入刀具偏置文檔的相應(yīng)偏置序號處,偏置序號必須先于刀尖半徑補(bǔ)償激活。</p><p>　　(2) 為了激活刀尖半徑補(bǔ)償,在一個(gè)或兩個(gè)坐標(biāo)軸都處于非切削狀態(tài)的直線運(yùn)動(dòng)段中編入G41或G42,至少其中一個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)編程量大于或等于刀尖圓角半徑值。</p><p>　　(3) 進(jìn)入和退出工件切削時(shí)必須垂直于工件

85、表面。</p><p>　　(4) 刀尖半徑補(bǔ)償在下列的工作模式中不起作用：G32 、G34 、G71、 G72、 G73、 G74、G75、 G76 、G92。</p><p>　　(5) 若在G90 、G94固定循環(huán)中使用刀尖半徑補(bǔ)償,刀尖半徑補(bǔ)償必須先于G90、 G94 指令激活。</p><p>　　(6) 若在G70 精加工循環(huán)中使用刀尖半徑補(bǔ)償、刀尖半徑

86、補(bǔ)償必須先于G70 指令的執(zhí)行、再定位到起始點(diǎn)處先激活。</p><p>　　(7) 在刀具坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)離開工件時(shí),刀尖參考點(diǎn)離開工件至少三倍于刀尖圓角直徑值。</p><p>　　3.3.2刀尖圓角半徑補(bǔ)償方法</p><p>　　現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)一般都有刀具圓角半徑補(bǔ)償器,具有刀尖圓弧半徑補(bǔ)償功能(即G41 左補(bǔ)償和G42右補(bǔ)償功能),對于這類數(shù)控車床,編程員可直接根

87、據(jù)零件輪廓形狀進(jìn)行編程,編程時(shí)可假設(shè)刀具圓角半徑為零,在數(shù)控加工前必須在數(shù)控機(jī)床上的相應(yīng)刀具補(bǔ)償號輸入刀具圓弧半徑值,加工過程中,數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)加工程序和刀具圓弧半徑自動(dòng)計(jì)算假想刀尖軌跡,進(jìn)行刀具圓角半徑補(bǔ)償,完成零件的加工刀具半徑變化時(shí),不需修改加工程序,只需修改相應(yīng)刀號補(bǔ)償號刀具圓弧半徑值即可。需要注意的是：有些具有G41 G42功能的數(shù)控系統(tǒng),除了輸入刀頭圓角半徑外,還應(yīng)輸入假想刀尖相對于圓頭刀中心的位置,這是由于內(nèi)、外圓車刀或左、

88、右偏刀的刀尖位置不同。</p><p>　　當(dāng)數(shù)控車床的數(shù)控系統(tǒng)具有刀具長度補(bǔ)償器時(shí),直接根據(jù)零件輪廓形狀進(jìn)行編程,加工前在機(jī)床的刀具長度補(bǔ)償器輸入上述的X和Z的值,在加工時(shí)調(diào)用相應(yīng)刀具的補(bǔ)償號即可。</p><p>　　3.3.3數(shù)控車床刀尖圓弧半徑補(bǔ)償</p><p>　　(1）刀尖圓弧半徑補(bǔ)償原理</p><p>　　車刀在進(jìn)行連續(xù)輪廓

89、加工過程中，由于刀尖圓弧半徑而造成的過切或欠切問題，可通過數(shù)控裝置自動(dòng)補(bǔ)償功能來解決。</p><p>　　圖4 過切或欠切現(xiàn)象</p><p>　　由于CNC系統(tǒng)對刀具半徑補(bǔ)償是采用交角轉(zhuǎn)接或直接轉(zhuǎn)接的方法，CNC自動(dòng)計(jì)算出本程序段與下一程序段刀具中心軌跡的交點(diǎn)坐標(biāo)。前后兩程序段輪廓軌跡轉(zhuǎn)接情況有4種:直線與直線轉(zhuǎn)接、直線與圓弧轉(zhuǎn)接、圓弧與直線轉(zhuǎn)接、圓弧與圓弧轉(zhuǎn)接。根據(jù)相鄰兩程序段輪廓

90、軌跡的轉(zhuǎn)接情況，可導(dǎo)出計(jì)算刀具中心軌跡的交點(diǎn)坐標(biāo)的公式。</p><p>　　為了便于刀具中心軌跡的交點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算及對各種編程情況進(jìn)行分析，將程序段的輪廓軌跡、刀具半徑都當(dāng)作矢量。直線段矢量方向從起點(diǎn)指向終點(diǎn)，而圓弧起點(diǎn)及終點(diǎn)的半徑為矢量，方向由圓心指向起點(diǎn)或終點(diǎn)，刀具半徑的矢量方向由零件加工程序段輪廓指向刀具圓心，其大小等于刀具半徑，在加工過程中始終垂直于輪廓軌跡。</p><p>　　

91、圖5 刀具補(bǔ)償建立示意圖</p><p>　　(2）刀尖圓弧半徑補(bǔ)償技術(shù)</p><p>　　通過以上分析得知，CNC系統(tǒng)在編程時(shí)不必計(jì)算刀具圓弧中心的運(yùn)動(dòng)軌跡， 而只需要直接按零件輪廓編程，并在加工前輸人刀具半徑數(shù)據(jù)和假想刀尖位置通過在程序中使用刀具半徑補(bǔ)償指令，刀具中心將自動(dòng)在偏離零件輪廓一個(gè)半徑的軌跡上運(yùn)動(dòng)，從而加工出合格的零件。</p><p>　　刀具半

92、徑補(bǔ)償過程分以下3步進(jìn)行:</p><p>　　( 1 ) 刀具半徑補(bǔ)償建立。在輪廓加工切入工件時(shí)執(zhí)行以G41或G42功能，從假想刀尖與編程軌跡重合過渡到刀具中心與編程軌跡偏離一個(gè)刀尖圓弧半徑。</p><p>　　( 2 )刀具半徑補(bǔ)償進(jìn)行。執(zhí)行有G41、G42指令程序段后的程序段，刀具中心始終與編程軌跡偏離一個(gè)刀尖圓弧半徑。</p><p>　?。? )刀具半徑

93、補(bǔ)償取消。刀具半徑補(bǔ)償取消是在輪廓加工結(jié)束切出工件時(shí)執(zhí)行G40功能。刀具離開工件，從刀具中心與編程軌跡偏離一個(gè)刀尖圓弧半徑過渡到假想刀尖與編程軌跡重合。</p><p>　　在運(yùn)用刀具半徑補(bǔ)償時(shí)，還需要根據(jù)切削時(shí)刀具所處的位置，選擇假想刀尖方位，從而使系統(tǒng)能根據(jù)假想刀尖方位確定計(jì)算補(bǔ)償量。</p><p>　　(3）刀具圓弧補(bǔ)償半徑措施</p><p>　　只有在線

94、性插補(bǔ)( GO0 、G0l時(shí)才可以進(jìn)行 G41、G42和 G4O的運(yùn)用。刀具半徑補(bǔ)償建立和取消程序段必須在補(bǔ)償平面內(nèi)編程坐標(biāo)運(yùn)行?？梢跃幊虄蓚€(gè)坐標(biāo)軸，如果只給出一個(gè)坐標(biāo)軸的數(shù)據(jù)，則第2個(gè)坐標(biāo)軸自動(dòng)地以最后編程的尺寸賦值。</p><p>　　通過理論研究和實(shí)踐證明， 提出下述刀具半徑補(bǔ)償?shù)木唧w措施， 以確保加工出高質(zhì)量的零件:</p><p>　　1 ) 由于刀具在起刀程序段中，進(jìn)行偏置過

95、渡運(yùn)動(dòng)，因此該段程序不要切人工件輪廓，以免對工件產(chǎn)生誤切。</p><p>　　2 )刀補(bǔ)指令 G41、 G42或 G40必須跟在直線段上，否則會出現(xiàn)語法錯(cuò)誤。</p><p>　　3 )必須在刀具補(bǔ)償頁內(nèi)( 刀具偏置所在內(nèi)存區(qū)) 的刀尖半徑處填入該把刀具的刀尖圓弧半徑值，系統(tǒng)會自動(dòng)計(jì)算應(yīng)該移動(dòng)的補(bǔ)償量，作為刀尖圓弧半徑補(bǔ)償之依據(jù)。</p><p>　　4 )必須在

96、刀具補(bǔ)償頁內(nèi)的假想刀尖位置處填入該把刀具的假想刀尖位置號碼， 以作為刀尖圓弧半徑補(bǔ)償之依據(jù)。</p><p>　　5 )指令刀尖半徑補(bǔ)償G41或G42的過渡直線段長度必須大于刀尖圓弧半徑；在 x軸的切削移動(dòng)量必須大2倍刀尖半徑值。</p><p>　　6 )在某個(gè)刀補(bǔ)有效的程序段之后，若有兩個(gè)以上不運(yùn)動(dòng)的程序段時(shí)，刀具可能會對工件下一個(gè)輪廓產(chǎn)生過切。</p><p>

97、;　　7 )當(dāng)用假想刀尖圓弧中心編程時(shí)，假想刀尖號設(shè)為0或9 。編程時(shí)要用刀具半徑補(bǔ)償，對刀時(shí)要考慮刀尖圓弧半徑。</p><p>　　3.4.刀具補(bǔ)償在編程過程中的靈活應(yīng)用</p><p>　　手工編制數(shù)控銑床加工程序時(shí),可以預(yù)先在刀具表中設(shè)置虛擬的刀具長度和半徑補(bǔ)償量。設(shè)置依據(jù)是余量(根據(jù)刀具及工件的材料的性質(zhì)、 尺寸、 結(jié)構(gòu)、 工藝系統(tǒng)剛度等因素綜合確定)。比如占用H50~H55,D

98、50~D55刀具號碼,在加工之前以MDI方式手動(dòng)輸入完成把復(fù)雜的加工任務(wù)編制成子程序,執(zhí)行時(shí),可以調(diào)用不同的刀具號碼進(jìn)行補(bǔ)償,多次循環(huán)子程序。 這樣,在沒有更換刀具的情況下,會產(chǎn)生不同的讓刀量進(jìn)行切削加工,相當(dāng)于對工件實(shí)施粗加工、半精加工和精加工。 這種加工方式非常適合沒有刀庫的數(shù)控銑床。 筆者稱這種編程技巧為“虛擬刀具補(bǔ)償”。 虛擬半徑刀具補(bǔ)償通常使用的場合是：內(nèi)，外平面輪廓加工及平面區(qū)域加工、 虛擬半徑數(shù)值(以MDI方式輸入的刀具半

99、徑)等于刀具實(shí)際半徑加上本次加工預(yù)留余量。虛擬刀具長度補(bǔ)償通常應(yīng)用于規(guī)則曲面區(qū)域加工和參數(shù)線加工等 。</p><p>　　第四章 刀具半徑補(bǔ)償指令在數(shù)控機(jī)床上編程中的應(yīng)用</p><p>　　4.1刀具半徑補(bǔ)償概念</p><p><b>　　1.概念</b></p><p>　　1）刀位．晟在數(shù)控銑床或加工中心上

100、銑削零件時(shí)，刀具與工件之間為面接觸，而數(shù)控編程是以坐標(biāo)點(diǎn)來編制程序的，那么就存在刀位點(diǎn)的問題。編程時(shí)用來計(jì)算刀具位置的基準(zhǔn)點(diǎn)，即是刀具的刀位點(diǎn)。程序所表達(dá)的刀具軌跡實(shí)際上指的是刀位點(diǎn)的軌跡。刀位點(diǎn)一般是指刀具的回轉(zhuǎn)中心點(diǎn)，圖l是常用刀具的刀位點(diǎn)示意圖。</p><p>　　圖l輪廓加工常用刀具的刀位點(diǎn) 圖2刀具半徑補(bǔ)償示意圈</p><p>　　2)刀具半徑補(bǔ)

101、償功能因?yàn)榈段稽c(diǎn)的原因，當(dāng)用半徑為R的刀具加工工件編程時(shí)，刀具中心的軌跡是與編程軌跡A偏移R距離的B線。刀具中心的偏移量叫做補(bǔ)償量，也稱為偏置量。刀具半徑補(bǔ)償?shù)娜蝿?wù)就是作出加上補(bǔ)償量以后的刀具軌跡。如圖2所示。ISO標(biāo)準(zhǔn)G代碼用G40 G41 G42來實(shí)現(xiàn)刀具半徑補(bǔ)償功能。</p><p>　　2. 刀具半徑補(bǔ)償指令的作用</p><p>　　一般在銑削加工中，為了達(dá)到被加工零件所要求的尺

102、寸，必須計(jì)算和確定考慮了刀具半徑后的軌跡。若不采用刀具半徑補(bǔ)償功能，則要人工計(jì)算出刀具偏移一個(gè)刀位點(diǎn)的位置坐標(biāo)，加工后工件的輪廓線才會符合圖紙要求。這樣，對一些輪廓復(fù)雜的零件，計(jì)算起來相當(dāng)麻煩，工作量相當(dāng)大。而刀具半徑補(bǔ)償使零件輪廓能被直接用來編程，而不考慮刀具的尺寸，cNc能根據(jù)零件輪廓和存放在刀具表中的尺寸自動(dòng)地計(jì)算刀具的軌跡。因此，刀具半徑補(bǔ)償功能使編程簡化。</p><p>　　3.刀具半徑補(bǔ)償示意圖&l

103、t;/p><p>　　刀具半徑補(bǔ)償分為半徑左補(bǔ)償和半徑右補(bǔ)償及取消刀補(bǔ)，根據(jù)編程的具體情況而定。圖1中所示的G41是相對于刀具前進(jìn)方向左側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償，也稱左刀補(bǔ)”J，G42是相對于刀具前進(jìn)方向的右側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償，也稱右刀補(bǔ)，G40取消刀補(bǔ)。</p><p>　　F—進(jìn)給方向；G4l—刀具在零件左邊；G42—刀具在零件的右邊</p><p>　　圖1刀具半徑補(bǔ)償方向</p

104、><p>　　4.2 刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用及刀補(bǔ)動(dòng)作</p><p>　　1.刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用</p><p>　　加工如圖2所示零件的外輪廓，設(shè)所使用的刀具是直徑為20毫米的立式端面銑刀，工件上表面為z軸坐標(biāo)原點(diǎn)，銑削深度為10毫米，編程如下：</p><p><b>　　O0001</b></p><

105、p>　　Nl0 G54G90 G94G17G00 XOYO Z100TOl S250M03</p><p>　　N20 G4l X20 Y10 D01</p><p>　　N30 G01 Y50 F100</p><p><b>　　N40 X50</b></p><p><b>　　N50 Y

106、20</b></p><p><b>　　N60 X10</b></p><p>　　N70 G00 G40 X0 YO M05</p><p><b>　　N80 M30</b></p><p>　　圖2 零件圖及對應(yīng)的加工軌跡路線</p><p>&l

107、t;b>　　2.刀補(bǔ)動(dòng)作</b></p><p>　　1)啟動(dòng)階段當(dāng)N2程序段中寫上G41和D0l指令后．運(yùn)算裝置立即同時(shí)先讀人N3、N4兩段，在N2段的終點(diǎn)(N3段始點(diǎn))，作出一個(gè)矢量，該矢量的方向與下一段的前進(jìn)方向垂直向左，大小等于刀補(bǔ)值(即D叭的值)。刀具中心在執(zhí)行這一段(N2段)時(shí)，就移向該矢量的終點(diǎn)。在該段中，動(dòng)作指令只能采用G00或G01，不能用G02或G03。</p>

108、<p>　　2)刀補(bǔ)狀態(tài)從N3開始進(jìn)入刀樸狀態(tài)，在此狀態(tài)下，G01 G02 G03 G00都可用，也是每段都先行讀入兩段，自動(dòng)按照啟動(dòng)階段的矢量作法，作出每個(gè)沿前進(jìn)方向左側(cè)加上刀補(bǔ)的矢量路徑。象這種在每段開始都先行讀入兩段、計(jì)算出其交點(diǎn)，使刀具中心移向交點(diǎn)的方式稱之為交點(diǎn)運(yùn)算方式。</p><p>　　3)取消刀補(bǔ)當(dāng)N7程序段中用到G40指令時(shí)，則在N6段的終點(diǎn)(N7段的始點(diǎn))。作出一個(gè)矢量。它的方向

109、是與N6段前進(jìn)方向的垂直朝左、大小為刀補(bǔ)值。刀具中心就停止在這矢量的終點(diǎn)，然后從這一位置開始，一邊取消刀補(bǔ)一邊移向N7段的終點(diǎn)。此時(shí)也只能用G01或G00，而不能用G02或G03等。</p><p>　　4.3需要注意的問題及應(yīng)用技巧</p><p><b>　　1.注意的問題</b></p><p>　　1)注意明確刀補(bǔ)的方向若在刀補(bǔ)啟動(dòng)開始

110、后的刀補(bǔ)狀態(tài)中，如果存在兩段以上沒有移動(dòng)指令或存在非指定平面的移動(dòng)指令段(即刀補(bǔ)方向不明確時(shí))，則有可能產(chǎn)生進(jìn)刀不足或進(jìn)刀超差現(xiàn)象。下面舉例說明，若以上程序改為如下編制．則會出現(xiàn)如圖5所示的進(jìn)刀超差現(xiàn)象：</p><p><b>　　00002 </b></p><p>　　N10 G54 G90 G17 G00 X0 Y0 Z100 S300 T0l M03<

111、/p><p>　　N20 G41 X20 Y10 D01</p><p><b>　　N40 Z2</b></p><p>　　N50 G0l Z一10 F100 </p><p><b>　　N60 Y50</b></p><p><b>　　N70 X50</

112、b></p><p><b>　　N80 Y20</b></p><p><b>　　N90 XlO</b></p><p>　　N100 G00 Z100 M05</p><p>　　Nll0 G40 XO Y0</p><p><b>　　N120 M3

113、0</b></p><p>　　原因是當(dāng)從N2段進(jìn)入刀補(bǔ)啟動(dòng)階段后，只能讀人N4、N5兩段，但由于z軸是非刀補(bǔ)平面而且讀不到N6以后的段，也就作不出矢量，確定不了進(jìn)刀的方向。此時(shí)盡管用G41進(jìn)入了刀補(bǔ)狀態(tài)，但刀具中心卻并未加上刀補(bǔ)，而直接移動(dòng)到了P1點(diǎn)，當(dāng)P1執(zhí)行完N4、N5段后，再執(zhí)行N6段，刀具中心從P1移動(dòng)到交點(diǎn)A，此時(shí)就產(chǎn)生了圖3所示的進(jìn)刀超程(過切)。</p><p>