1 前言

1)
刀具半徑補償的基本概念

在輪廓加工過程中,由于刀具總有一定的半徑(如
銑刀半徑或線切割機的鉬絲半徑等), 刀具中心的運動軌跡與所需加工零件的實際輪廓并不重合。如在圖1中,粗實線為所需加工的零件輪廓,點劃線為刀具中心軌跡。由圖可見在進行內輪廓加工時,刀具中心偏離零件的內輪廓表面一個刀具半徑值。在進行外輪廓加工時,刀具中心又偏離零件的外輪廓表面一個刀具半徑值。這種偏移,稱為刀具半徑補償。


圖1 加工中的刀具半徑補償

2)采用刀具半徑補償的作用和意義

數控機床一般都具備刀具半徑補償的功能。在加工中,使用數控系統的刀具半徑補償功能,就能避開數控編程過程中的繁瑣計算,而只需計算出刀具中心軌跡的起始點坐標值就可。同時,利用刀具半徑補償功能,還可以實現同一程序的粗、精加工以及同一程序的陰陽模具加工等功能。

3)刀具半徑補償指令的使用方式

根據ISO 標準規定,當刀具中心軌跡在編程軌跡前進方向的左邊時,稱為左刀補,用G41表示;刀具中心軌跡在編程軌跡前進方向的右邊時,稱為右刀補,用G42表示;注銷刀具半徑補償時用G40表示。

2 刀具半徑補償過程

1)刀具半徑補償建立:當輸入BS緩沖器的程序段包含有G41/G42命令時,系統認為此時已進入刀補建立狀態。當以下條件成立時,加工中心以移動坐標軸的形式開始補償動作。

a. 有G41或G42被指定;
b. 在補償平面內有軸的移動;
c. 指定了一個補償號或已經指定一個補償號但不能是D00;
d. 偏置(補償)平面被指定或已經被指定;
e. G00或G01模式有效。

2) 補償模式:在刀具補償進行期間,刀具中心軌跡始終偏離編程軌跡一個刀具半徑值的距離。此時半徑補償在G00、G01、G02、G03情況下均有效。

3) 取消補償:使用G40指令消去程序段偏置值,使刀具撤離工件,回到起始位置,從而使刀具中心與偏程軌跡重合。當以下兩種情況之一發生時加工中心補償模式被取消。①給出G40同時要有補償平面內坐標軸移動。②刀具補償號為D00。

3 刀具半徑補償在加工中心中的應用

有了刀具半徑自動補償功能,除可免去刀心軌跡的人工計算外,還可利用同一加工程序去完成粗、精加工及陰陽模具加工等。

1) 不同平面內的半徑補償

刀具半徑補償用G17、G18、G19命令在被選擇的工作平面內進行補償。即當G18命令執行后,刀具半徑補償僅影響X、Z移動,而對Y軸沒有作用。

銑削如圖2所示圓柱面,使用刀具是半徑為10mm的球形立銑刀。編程控制點有兩個,即刀尖、球心,這里使用球心。


圖2 G18指令的使用

O0001
N1 G9054G18G00X60.0Y0S1000M03;
N2 Z0;
N3 G91G01 G41X-20.0D01 F100;
N4 G02X-80.0I40.0;
N5 G40GG0lX20.0;


N22vG90G00Z100.0;
N23vX0 Y0M05;
N24 M30;

2) 實現同一程序的粗、精加工:刀具半徑補償除方便編程外,還可改變補償大小的方法以用實現同一程序的粗精加工。

粗加工刀具補償量=刀具半徑+精加工余量,精加工刀具補償量=刀具半徑+修正量

3) 實現同一程序的陰陽模具加工

在加工同一公稱尺寸的內、外兩種型面時,可分別調用G41、G42指令,利用同一程序(G41G42互換)完成內、外兩種型面的加工。如圖3。


圖3 內、外兩種型面的加工

4 使用刀具半徑補償時常見的問題

1) 半徑補償時的過切問題

無被選擇的工作<
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