• 【數控加工】刀具長度補償和刀具半徑補償,您都會用嗎!

    2024-03-12 09:12:33

    數控加工中,刀具實際所在的位置往往和編程時刀具理論上應在的位置不同,這是我們需要重新根據刀具位置來修改程序,然而正如大家知道的,修改程序是一件多么繁雜而易錯的環節,因此,刀具補償的概念就應運而生。所謂刀具補償就是用來補償刀具實際安裝位置與理論編程位置之差的一種功能。使用刀具補償功能后,改變刀具,只需要改變刀具位置補償值即可,而不必修改數控程序。

    刀具補償中我們經常用的有長度補償和半徑補償,一般初入數控行業的人很難熟練的使用這兩種補償,下面我們就這兩種補償方式詳細講解一下。


    一、刀具長度補償

    1、刀具長度補償的概念

    首先我們應了解一下什么是刀具長度。刀具長度是一個很重要的概念。我們在對一個零件編程的時候,首先要指定零件的編程中心,然后才能建立工件編程坐標系,而此坐標系只是一個工件坐標系,零點一般在工件上。長度補償只是和Z坐標有關,它不象X、Y平面內的編程零點,因為刀具是由主軸錐孔定位而不改變,對于Z坐標的零點就不一樣了。每一把刀的長度都是不同的,例如,我們要鉆一個深為50mm的孔,然后攻絲深為45mm,分別用一把長為250mm的鉆頭和一把長為350mm的絲錐。先用鉆頭鉆孔深50mm,此時機床已經設定工件零點,當換上絲錐攻絲時,如果兩把刀都從設定零點開始加工,絲錐因為比鉆頭長而攻絲過長,損壞刀具和工件。此時如果設定刀具補償,把絲錐和鉆頭的長度進行補償,此時機床零點設定之后,即使絲錐和鉆頭長度不同,因補償的存在,在調用絲錐工作時,零點Z坐標已經自動向Z+(或Z)補償了絲錐的長度,保證了加工零點的正確。 


    2、刀具長度補償指令

    通過執行含有G43(G44)和H指令來實現刀具長度補償,同時我們給出一個Z坐標值,這樣刀具在補償之后移動到離工件表面距離為Z的地方。另外一個指令G49是取消G43(G44)指令的,其實我們不必使用這個指令,因為每把刀具都有自己的長度補償,當換刀時,利用G43(G44)H指令賦予了自己的刀長補償而自動取消了前一把刀具的長度補償。

    G43表示存儲器中補償量與程序指令的終點坐標值相加,G44表示相減,取消刀具長度偏置可用G49指令或H00指令。程序段N80G43 Z56 H05與中,假如05存儲器中值為16,則表示終點坐標值為72mm。


    3、刀具長度補償的兩種方式

    (1)用刀具的實際長度作為刀長的補償(推薦使用這種方式)。使用刀長作為補償就是使用對刀儀測量刀具的長度,然后把這個數值輸入到刀具長度補償寄存器中,作為刀長補償。

    使用刀具長度作為刀長補償,可以避免在不同的工件加工中不斷地修改刀長偏置。這樣一把刀具用在不同的工件上也不用修改刀長偏置。在這種情況下,可以按照一定的刀具編號規則,給每一把刀具作檔案,用一個小標牌寫上每把刀具的相關參數,包括刀具的長度、半徑等資料。這對于那些專門設有刀具管理部門的公司來說,就用不著和操作工面對面地告訴刀具的參數了,同時即使因刀庫容量原因把刀具取下來等下次重新裝上時,只需根據標牌上的刀長數值作為刀具長度補償而不需再進行測量。

    使用刀具長度作為刀長補償還可以讓機床一邊進行加工運行,一邊在對刀儀上進行其他刀具的長度測量,而不必因為在機床上對刀而占用機床運行時間,這樣可充分發揮加工中心的效率。這樣主軸移動到編程Z坐標點時,就是主軸坐標加上(或減去)刀具長度補償后的Z坐標數值。

    (2)利用刀尖在Z方向上與編程零點的距離值(有正負之分)作為補償值。這種方法適用于機床只有一個人操作而沒有足夠的時間來利用對刀儀測量刀具的長度時使用。這樣做當用一把刀加工另外的工件時就要重新進行刀長補償的設置。使用這種方法進行刀長補償時,補償值就是主軸從機床Z坐標零點移動到工件編程零點時的刀尖移動距離,因此此補償值總是負值而且很大。


    二、 刀具半徑補償

    1、刀具半徑補償概念

    在輪廓加工時,刀具中心運動軌跡(刀具中心或金屬絲中心的運動軌跡)與被加工零件的實際輪廓要偏移一定距離,這種偏移稱為刀具半徑補償,又稱刀具中心偏移。

    由于數控系統控制的是刀具中心軌跡,因此數控系統要根據輸入的零件輪廓尺寸及刀具半徑補償值計算出刀心軌跡。根據刀具補償指令,數控加工機床可自動進行刀具半徑補償。特別是在手工編程時,刀具半徑補償尤為重要。手工編程時,運用刀具半徑補償指令,就可以根據零件的輪廓值編程,不需計算刀心軌跡編程,這樣就大大減少了計算量和出錯率。雖然利用CAD/CAM自動編程,手工計算量小,生成程序的速度快,但當刀具有少量磨損或加工輪廓尺寸與設計尺寸稍有偏差時或者在粗銑、半精銑和精銑的各工步加工余量變化時,仍需作適當調整,而運用了刀具半徑補償后,不需修改刀具尺寸或建模尺寸而重新生成程序,只需要在數控機床上對刀具補償參數做適當修改即可。既簡化了編程計算,又增加了程序的可讀性。

    刀具半徑補償有B功能(Basic)和C功能(Complete)兩種補償形式。由于B功能刀具半徑補償只根據本段程序進行刀補計算,不能解決程序段之間的過渡問題,要求將工件輪廓處理成圓角過渡,因此工件尖角處工藝性不好。而且編程人員必須事先估計出刀補后可能出現的間斷點和交叉點,并進行人為處理,顯然增加編程的難度;而C功能刀具半徑補償能自動處理兩程序段刀具中心軌跡的轉接,可完全按照工件輪廓來編程,因此現代CNC數控機床幾乎都采用C功能刀具半徑補償。這時要求建立刀具半徑補償程序段的后續至少兩個程序段必須有指定補償平面的位移指令(G00、G01,G02、G03等),否則無法建立正確的刀具補償。

    2、刀具半徑補償指令

    根據ISO規定,當刀具中心軌跡在程序規定的前進方向的右邊時稱為右刀補,用G42表示;反之稱為左刀補,用G41表示。

    G41是刀具左補償指令(左刀補),即順著刀具前進方向看(假定工件不動),刀具中心 軌跡位于工件輪廓的左邊,稱左刀補。

    G42是刀具右補償指令(右刀補),即順著刀具前進方向看(假定工件不動),刀具中心軌跡位于工件輪廓的右邊,稱右刀補。

    G40是為取消刀具半徑補償指令。使用該指令后,G41、G42指令無效。


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