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一、數(shù)控車(chē)床刀尖半徑補(bǔ)償概念

數(shù)控車(chē)床在車(chē)削工件時(shí) ,所使用刀具的刀尖 ,從制造工藝的角度來(lái)看 ,是無(wú)法做到絕對(duì)的尖銳 ,另一方面從切削原理的角度來(lái)看 ,刀尖具有一定的圓角 ,既增加刀具的使用壽命 ,又可以改善工件的表面粗糙度。但是數(shù)控車(chē)床在對(duì)刀時(shí) ,所獲得的刀尖位置是一個(gè)假想刀尖 ,按此刀尖位置進(jìn)行編程 ,刀具實(shí)際車(chē)削點(diǎn)是刀尖圓弧上與被加工表面相切的一點(diǎn) ,當(dāng)?shù)毒哕壽E與坐標(biāo)軸不成正交狀態(tài)時(shí) ,會(huì)出現(xiàn)切過(guò)或欠切現(xiàn)象 ,造成加工誤差。

早期數(shù)控車(chē)床不具備刀尖半徑補(bǔ)償功能 ,為減小由于刀尖圓角所產(chǎn)生的加工誤差 ,采用人工計(jì)算的方法將偏差在編程中補(bǔ)償后 ,修正刀具實(shí)際軌跡 ,使之與編程軌跡吻合,可保證工件符合精度要求。但是采用人工計(jì)算進(jìn)行刀尖半徑補(bǔ)償時(shí) ,當(dāng)?shù)毒吣p或零件形狀發(fā)生改變時(shí) ,都要重新計(jì)算編程參數(shù) ,因此 ,編程非常繁瑣且容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。

現(xiàn)代全功能數(shù)控車(chē)床具有自動(dòng)刀尖半徑補(bǔ)償功能 ,編程時(shí)不必計(jì)算出刀具中心軌跡 ,只按零件輪廓編程即可 ,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。對(duì)刀尖圓弧半徑引起的誤差進(jìn)行補(bǔ)償 ,達(dá)到加工要求。

二、自動(dòng)刀尖半徑抵償辦法

1 .刀尖半徑抵償設(shè)置加工前 ,經(jīng)過(guò)機(jī)床數(shù)控體系的操作面板向體系存儲(chǔ)器中輸入刀具抵償?shù)挠嘘P(guān)參數(shù):刀尖圓弧半徑 R和刀尖方位 T。

編程時(shí) ,按零件概括編程 ,并在程序中采用刀具半徑抵償指令。當(dāng)體系履行程序中的半徑抵償指令時(shí) ,數(shù)控設(shè)備讀取存儲(chǔ)器中相應(yīng)刀具號(hào)的半徑抵償參數(shù) ,刀具主動(dòng)按刀尖方位 T方向 ,違背零件概括一個(gè)刀尖半徑值 R,刀具按刀尖圓弧中間軌道運(yùn)動(dòng)。

2 .刀具半徑補(bǔ)償指令 G41 G42 G40順著刀具運(yùn)動(dòng)方向看 ,工件輪廓在刀具的左邊稱(chēng)為左補(bǔ)償 ,使用G41左補(bǔ)償指令。工件輪廓在刀具的右邊稱(chēng)為右補(bǔ)償 ,使用 G42右補(bǔ)償指令。G40為取消刀具半徑補(bǔ)償指令。

3 .刀具補(bǔ)償?shù)慕⑦^(guò)程刀具補(bǔ)償?shù)倪^(guò)程分為三步。 (1)、刀補(bǔ)的建立 ,刀具中心從與編程軌跡重合過(guò)渡到與編程軌跡偏離一個(gè)偏置量的過(guò)程; (2)、刀補(bǔ)進(jìn)行 ,執(zhí)行有 G41、 G42指令的程序段后 ,刀具中心始終與編程軌跡相距一個(gè)偏置量; (3)、刀補(bǔ)的取消 ,刀具離開(kāi)工件 ,刀具中心軌跡要過(guò)渡到與編程軌跡重合的過(guò)程。

三、 FANUC系統(tǒng)固定循環(huán)指令中刀尖半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用

數(shù)控車(chē)床工件的毛坯常用棒料或鑄、鍛件 ,因此 ,加工余量較大 ,一般需要多次切削加工,才能去除全部余量 , FANUC數(shù)控系統(tǒng)提供了不同形式的固定循環(huán)功能 ,以簡(jiǎn)化編程 ,縮短程序長(zhǎng)度 ,減少程序所占內(nèi)存。其中粗車(chē)循環(huán)指令 G71,適用于切除棒料毛坯的大部分加工余量。之后采用 G70精車(chē)循環(huán)指令進(jìn)行精加工。在使用固定循環(huán)指令加工工件時(shí) ,為保證加工精度 ,必須設(shè)置刀具半徑補(bǔ)償。

下面以加工如圖一所示錐形工件為例 ,分析使用外圓粗車(chē)循環(huán)指令 G71和精車(chē)循環(huán)指令 G70指令編程加工 ,刀尖半徑補(bǔ)償指令的設(shè)置方式及刀具軌跡。

1 .刀尖半徑補(bǔ)償指令設(shè)置在粗車(chē)循環(huán)指令 G71之前 ( 1 )加工程序 O0001; N50 G71P60Q100 U1 . 0W0 . 1;

N10 G54 M03 S500 F0 . 3; N60 G00X10 .0 S1000;

N100 X32 . 0;N20 T0101;

N70 G00X10 . 0 S1000;N110 G70 P10 Q20

N30 G42G00 X32 . 0 Z2 . 0; N80 G01 Z0 . 0F0 . 15;

N120 G40 G00 X100 . 0 Z100 . 0; N40 G71 U2 . 0R1 . 0;

N90 X30 . 0 . 0Z - 10 . 0;N130M30;

(2)刀具軌跡:刀尖半徑補(bǔ)償指令置于 G71之前 ,粗加工時(shí) ,刀具半徑補(bǔ)償指令不產(chǎn)生作用 ,沿工件輪廓走刀 ,刀具軌跡為假想刀尖與工件輪廓偏移量為設(shè)定精加工余量 ,工件尺寸在 X和 Z方向仍然存在加工誤差。

加工時(shí) ,假想刀尖軌跡如圖二所示: A點(diǎn) (32 . 02 . 0)精車(chē)循環(huán)起點(diǎn)。B點(diǎn) (10 . 0 1 . 2) A - B起刀程序段 ,執(zhí)行刀具偏置過(guò)渡運(yùn)動(dòng) ,刀具半徑補(bǔ)償建立。在起刀程序段的下一個(gè)程序段的起點(diǎn)位置 ,刀尖中心定位于程編軌跡的垂線上。C點(diǎn) (10 . 0 - 0 .234) 刀尖在 Z方向補(bǔ)償偏差ΔZ = 0 . 234刀具圓弧中心移動(dòng)到兩個(gè)程序段的程編軌跡被移動(dòng)一個(gè)刀尖圓弧半徑后彼此相交的位置 (稱(chēng)為交點(diǎn) )。D 點(diǎn)(29 . 531 - 10 . 0) 刀尖在 X方向補(bǔ)償偏差ΔX = 0 .234 (直徑方式編程 )。E點(diǎn) (31 . 2 - 10 . 0) 刀尖圓弧中心移動(dòng)到交點(diǎn)。

2 .刀尖半徑補(bǔ)償指令設(shè)置在精車(chē)程序段中

(1) 加工程序 O0002;

N10 G54M03S500;N50 G71 P60 Q90 U1 . 0W0 . 1;

N90 G40 X32 . . 0; N20 T0101;

N60 G00 X10 . 0; N100 G70 P10 Q20;

N30 G00 X32 . 0 Z2 . 0; N70G01 Z0 . 0 F0 . 15;

N110 G00 X100 . 0 Z100; N40 G71 U2 . 0 R1 . 0;

N80 G01 X30 . 0 Z - 10 . 0;N120M30;

(2) 刀具軌道:刀尖半徑抵償指令置于精車(chē)程序起始段中 ,在精加工過(guò)程中刀尖半徑抵償功用發(fā)生作用 ,刀尖圓弧中間違背工件概括一個(gè)刀尖半徑,加工工件到達(dá)尺度精度需求。

加工時(shí)設(shè)想刀尖軌道如圖三所示。A點(diǎn) ( 32 . 02 . 0)精車(chē)循環(huán)起點(diǎn)。B點(diǎn) (10 . 0 1 . 2) A - B起刀程序段 ,履行刀具偏置過(guò)渡運(yùn)動(dòng) ,刀具半徑抵償樹(shù)立。在起刀程序段的下一個(gè)程序段的起點(diǎn)方位 ,刀尖中間定坐落程編軌道的垂線上。C點(diǎn) (10 . 0 - 0 .234) 刀尖在 Z方向抵償誤差ΔZ = 0 . 234 ,刀具圓弧中間移動(dòng)到交點(diǎn)。D點(diǎn) (29 . 766 - 10 . 0)刀尖在X方向抵償誤差ΔX = 0 . 234 (直徑方法編程 ) ,因刀具由 D點(diǎn)向 E點(diǎn)移動(dòng)程序段運(yùn)用 G40撤銷(xiāo)刀尖半徑抵償 ,則在撤銷(xiāo)半徑抵償之前一個(gè)程序段 ,刀尖中間運(yùn)動(dòng)到垂直于程編軌道的方位。E點(diǎn) ( 32 . 0 -10 . 0)刀具定坐落抵償撤銷(xiāo)的結(jié)尾方位。設(shè)想刀尖與程編軌道重合。

3 .刀尖半徑補(bǔ)償指令設(shè)置在精車(chē)循環(huán)指令 G70前 (1)加工程序 (略 ) (2) 刀具軌跡:在 G70前設(shè)置刀尖半徑補(bǔ)償指令時(shí) ,需設(shè)置起刀段 ,精加工時(shí) ,刀具軌跡與刀尖半徑補(bǔ)償指令置于 G71之前相同。如圖二所示。

結(jié)論: 通過(guò)以上分析 ,在使用粗精車(chē)循環(huán)指令進(jìn)行錐形工件編程加工時(shí) ,為提高工件加工精度 ,進(jìn)行刀尖半徑補(bǔ)償時(shí) ,將刀具半徑補(bǔ)償指令置于指令G71之前 ,在粗加工時(shí)無(wú)刀具半徑補(bǔ)償作用 ,刀尖半徑補(bǔ)償功能只在精加工過(guò)程中產(chǎn)生作用。刀尖半徑補(bǔ)償指令置于 G70之前及設(shè)置在精車(chē)加工路線起始段中 ,刀尖半徑補(bǔ)償功能在精加工過(guò)程中產(chǎn)生作用 ,即刀具中心與程編軌跡偏移一個(gè)矢量 ,自動(dòng)補(bǔ)償因刀尖圓角引起的誤差。滿足工件加工精度要求。

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