數(shù)控車床的刀具補償原理及實例

1　刀具位置補償

在實際加工工件時，使用一把刀具一般不能滿足工件的加工要求，通常要使用多把刀具進行加工。作為基準刀的1號刀刀尖點的進給軌跡如圖5.1所示(圖中各刀具無刀位偏差)。其它刀具的刀尖點相對于基準刀刀尖的偏移量（即刀位偏差）如圖5.2所示(圖中各刀具有刀位偏差)。在程序里使用M06指令使刀架轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)換刀，T指令則使非基準刀刀尖點從偏離位置移動到基準刀的刀尖點位置（A點）然后再按編程軌跡進給，如圖5.2的實線所示。

刀具在加工過程中出現(xiàn)的磨損也要進行位置補償。

圖5.1 基準刀                       圖5.2 刀具位置補償

2　刀尖半徑補償

刀尖半徑補償?shù)哪康木褪菫榱私鉀Q刀尖圓弧可能引起的加工誤差。

圖5.3  刀尖圓弧半徑和理想刀尖點

在車端面時，刀尖圓弧的實際切削點與理想刀尖點的Z坐標值相同；車外圓柱表面和內(nèi)圓柱孔時，實際切削點與理想刀尖點的X坐標值相同。因此，車端面和內(nèi)外圓柱表面時不需要對刀尖圓弧半徑進行補償。

當加工軌跡與機床軸線不平行（斜線或圓弧時），則實際切削點與理想刀尖點之間在X、Z軸方向都存在位置偏差，如圖5.4所示。以理想刀尖點P編程的進給軌跡為圖中輪廓線，圓弧刀尖的實際切削軌跡為圖中斜線所示，會出現(xiàn)少切或過切現(xiàn)象，造成了加工誤差。刀尖圓弧半徑R越大，加工誤差越大。

 

圖5.4 刀尖圓弧半徑對加工精度的影響

常見的刀尖圓弧半徑為0.2mm、0.4mm、0.8mm、1.2mm。

為使系統(tǒng)能正確計算出刀具中心的實際運動軌跡，除要給出刀尖圓弧半徑R以外，還要給出刀具的理想刀尖位置號T。各種刀具的理想刀尖位置號如圖5.5所示。

圖5.5 理想刀尖位置號

3 刀尖圓弧半徑補償?shù)膶崿F(xiàn)

刀尖圓弧半徑補償及其補償方向是由G40、G41、G42指令實現(xiàn)的。

刀尖半徑補償指令的程序段格式為：

G40(G41/G42) G01(G00) X Z F

G40：取削刀尖圓弧半徑補償，也可用T××00取消刀補；

G41：刀尖圓弧半徑左補償（左刀補）。順著刀具運動方向看，刀具在工件左側(cè)，如圖5.6（a）。

G42：刀尖圓弧半徑右補償（右刀補）。順著刀具運動方向看，刀具在工件右側(cè)，如圖5.6（b）。

X、Z為建立或取削刀具圓弧半徑補償程序段中，刀具移動的終點坐標。

  （a）                                   （b）

圖5.6  刀具半徑補償

G40、G41、G42指令不能與G02、G03、G71、G72、G73、G76指令出現(xiàn)在同一程序段。G01程序段有倒角控制功能時也不能進行刀具補償。在調(diào)用新刀具前，必須用G40取消刀補。

G40、G41、G42指令為模態(tài)指令，G40為缺省值。要改變刀尖半徑補償方向，必須先用G40指令解除原來的左刀補或右刀補狀態(tài)。再用G41或G42指令重新設(shè)定，否則補償會不正常。

當?shù)毒吣�損、重新刃磨或更換新刀具后，刀尖半徑發(fā)生變化，這時只需在刀具偏置輸入界面中改變刀具參數(shù)的R值，而不需修改已編好的加工程序。利用刀尖圓弧半徑補償，還可以用同一把刀尖半徑為R的刀具按相同的編程軌跡分別進行粗、精加工。設(shè)精加工余量為△，則粗加工的刀具半徑補償量為R＋△，精加工的補償量為R。

例如車削圖5.7所示工件。毛坯為鍛件，用一把90°偏刀分粗、精車兩次進給，已知刀尖圓弧半徑R＝0.2mm，精車余量△＝0.3mm。

圖5.7 刀具半徑補償編程實例