【正文】 ： 內(nèi) ， 外平面輪廓加工及平面區(qū)2021 屆?？粕厴I(yè)論文 12 域加工 、 虛擬半徑數(shù)值 (以 MDI 方式輸入的刀具半徑 )等于刀具實(shí)際半徑加上本次加工預(yù)留余量 。 這種加工方式非常適合沒有刀庫(kù)的數(shù)控銑床 。 比如占用 H50~H55,D50~D55 刀具號(hào)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(hào)碼進(jìn)行補(bǔ)償 ,多次循環(huán)子程序 。 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(zhǎng)度和半徑補(bǔ)償量 。 7 )當(dāng)用假想刀尖圓弧中心編程時(shí)，假想刀尖號(hào) 設(shè)為 0 或 9 。 5 )指令刀尖半徑補(bǔ)償 G41 或 G42 的過渡直線段長(zhǎng)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。 3 )必須在刀具補(bǔ)償頁(yè)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(huì)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)。 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 : 1 ) 由于刀具在起刀程序段中，進(jìn)行偏置過渡運(yùn)動(dòng)，因此該段程序不要切人工件輪廓，以免對(duì)工件產(chǎn)生誤切。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。 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。 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。 執(zhí)行有 G4 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。 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。 2021 屆?？粕厴I(yè)論文 10 圖 5 刀具補(bǔ)償建立示意圖 (2） 刀尖圓弧半徑補(bǔ)償技術(shù) 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。 為了便于刀具中心軌跡的交點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算及對(duì)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。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。 數(shù)控車床刀尖圓弧半徑補(bǔ)償 (1） 刀尖圓弧半徑補(bǔ)償原理 車刀在進(jìn)行連續(xù)輪廓加工過程中，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(lái)解決。 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(duì)于圓頭刀中心的位置 ,這是由于內(nèi) 、 外圓車刀或左 、 右偏刀的刀尖位置不同 。 (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 。 (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 。 (3) 進(jìn)入和退出工件切削時(shí)必須垂直于工件表面 。 圖 3 刀具半徑補(bǔ)償 2021 屆專科生畢業(yè)論文 8 數(shù)控車削加工中刀尖圓弧半徑補(bǔ)償有關(guān)問題 刀尖半徑補(bǔ)償編程原則 (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(hào)處 ,偏置序號(hào)必須先于刀尖半徑補(bǔ)償激活 。 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 )。圖中 A2 一 A A4 一 A5 發(fā)生少切現(xiàn)象，而在 A6_A7 出現(xiàn)過切現(xiàn)象 。 圖 1 刀尖放大圖 2021 屆?？粕厴I(yè)論文 7 圖 2 車刀車尖圓弧引起的誤差 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(huì)產(chǎn)生誤差的。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)。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。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(duì)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。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。 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 。 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)。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)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。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。此時(shí)，如果用刀具半徑補(bǔ)償，些麻煩 都迎刃而解了。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(lái)明確刀具中心所走的路線。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。刀具長(zhǎng)度 補(bǔ)償對(duì)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。 由于這種調(diào)整方法簡(jiǎn)單 、 可靠 ,所以得到了廣泛的應(yīng)用 。 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(duì)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(cè)量從內(nèi)端面到加工面的長(zhǎng)度尺寸 J,此時(shí)對(duì)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 。 自動(dòng)對(duì)刀 自動(dòng)對(duì)刀是通過刀尖檢測(cè)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傳感器接觸并發(fā)出信號(hào) ,數(shù)控系統(tǒng)立即記下該瞬間的坐標(biāo)值 ,并自動(dòng)2021 屆?？粕厴I(yè)論文 4 修正刀具 補(bǔ)償值 。 機(jī)外對(duì)刀儀對(duì)刀 機(jī)外對(duì)刀的本質(zhì)是測(cè)量出刀具假想刀尖點(diǎn)到刀具臺(tái)基準(zhǔn)之間 X及 Z方向的距離 。 手動(dòng)對(duì)刀是基本對(duì)刀方法 ,但它還是沒跳出傳統(tǒng)車床的 “ 試切 ﹣ 測(cè)量 ﹣ 調(diào)整 ” 的對(duì)刀模式 ,占用較多的在機(jī)床上時(shí)間 。 一般對(duì)刀 一般對(duì)刀是指在機(jī)床上使用相對(duì)位置檢測(cè)手動(dòng)對(duì)刀 。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。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。有了刀具尺寸補(bǔ)償功能后，是數(shù)控編程大為簡(jiǎn)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。 2021 屆?？粕厴I(yè)論文 3 第二章 數(shù)控車床的對(duì)刀問題 刀具補(bǔ)償功能簡(jiǎn)介 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(zhǎng)度變短，銑刀半徑變小等，這時(shí)加工出的工件也隨之變化。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。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。刀具的中心（底2021 屆?？粕厴I(yè)論文 2 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。 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(duì)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。 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(zhǎng)度發(fā)生變化 (如刀具更換、刀具磨損 )時(shí)，可對(duì)刀具半徑或長(zhǎng)度作相應(yīng)的補(bǔ)償，而不需要修改程序。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。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 (G41G44)和補(bǔ)償值實(shí)現(xiàn)的，對(duì)初學(xué)者來(lái)說，這是個(gè)難點(diǎn)。正確使用不同的刀具補(bǔ)償功能才能加工出合格產(chǎn)品。為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。 目 錄 第一章 概述 ..................................... 1 第二章 數(shù)控車床的對(duì) 刀 問題 ........................ 3 ............................ 3 一般對(duì)刀 ..................................... 3 機(jī)外對(duì)刀儀對(duì)刀 ............................... 3 自動(dòng)對(duì)刀 ..................................... 3 第三章 數(shù)控車削加工中 半徑補(bǔ)償有關(guān)問題 ............ 5 刀具補(bǔ)償?shù)哪康? .................................. 6 刀具補(bǔ)償?shù)姆诸? .................................. 7 數(shù)控車削加工中刀尖圓弧半徑補(bǔ)償有關(guān)問題 .......... 8 刀尖半徑補(bǔ)償編程原則 ........................ 8 刀尖圓角半徑補(bǔ)償方法 ........................ 8 數(shù)控車床刀尖圓弧半徑補(bǔ)償 .................... 9 刀具補(bǔ)償在編程過程中的靈活應(yīng)用 .................. 11 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 刀具半徑補(bǔ)償概念 ............................... 13 刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用及刀補(bǔ)動(dòng)作 .................... 14 需要注意的問題及應(yīng)用技巧 ....................... 16 應(yīng)用實(shí)例 ....................................... 20 致謝 ................................................ 27 參考文獻(xiàn) ............................................ 28 2021 屆?？粕厴I(yè)論文 1 第一章 概述 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)。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 。切削加工中。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。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。 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 Abstract Abstract： The CNC lathe tool pensation includes tool position pensation and tool radius pensation． This article is based on CNC Lathe Tool Compensation as the research object， it analyzes the principle of pensation for tool position，action steps and applications， and Detailed studys the implementation of wear pensation actions and geometry pensation actions；． And it determines to