刀具半徑補償分析

本文由數控編程教學(xué)過(guò)程中學(xué)生應用刀具半徑補償編程時(shí)出現的錯誤問(wèn)題出發(fā)，探討了刀具半徑補償功能應用中的錯誤，力求通過(guò)錯誤分析找出問(wèn)題所在，讓操作者能夠準確應用刀具半徑補償功能，保證零件加工的加工精度。

　　數控加工具有加工精度高、效率高和質(zhì)量穩定等特點(diǎn)，而合理掌握刀具補償方法，靈活應用刀具補償功能，合理設置刀具半徑補償值，是保證精度和質(zhì)量穩定的重要因素。但是在數控編程加工編程的過(guò)程中，還經(jīng)常出現一些刀具半徑補償功能應用上的錯誤，因此，有必要對數控加工的刀具半徑補償方法進(jìn)行探討。

　　一、刀具半徑補償原理

　　數控機床在加工過(guò)程中，其所控制的是刀具中心的軌跡。因此在數控編程時(shí)，可以根據刀具中心的軌跡進(jìn)行編程，這種編程方法稱(chēng)為刀具中心編程。粗加工中由于留有余量，對零件的尺寸精度影響不大，對簡(jiǎn)單圖形可采用刀具中心軌跡編程。但是當零件加工部分形狀較為復雜時(shí)，如果選用刀具中心編程，就會(huì )給計算關(guān)鍵點(diǎn)帶來(lái)很大工作量，而且往往由于關(guān)鍵點(diǎn)的計算誤差影響機床的插補運算，進(jìn)而產(chǎn)生報警，使加工無(wú)法正常進(jìn)行。因此可以利用理論輪廓編程，即按圖形的輪廓進(jìn)行編程。采用理論輪廓編程，需要在系統中預先設定偏置參數，數控系統會(huì )自動(dòng)計算刀具中心軌跡，使刀具偏離圖形輪廓一個(gè)刀具值，從而使刀具能加工到圖形的實(shí)際輪廓，這種功能即為刀具半徑補償功能。

　　二、刀具補償的過(guò)程

　　數控系統的刀具補償是將計算刀具中心軌跡的過(guò)程交由CNC系統執行，編程時(shí)不考慮刀具半徑，直接根據零件的輪廓形狀進(jìn)行編程，而實(shí)際的刀具半徑則放在一個(gè)可編程刀具半徑的偏置寄存器中。在加工過(guò)程中，CNC系統根據已編好的程序和刀具偏置寄存器中的刀具半徑，自動(dòng)計算刀具中心軌跡，完成對零件的加工。當刀具半徑發(fā)生變化時(shí)，不需要修改零件程序，只需修改刀具半徑寄存器中的刀具直徑值即可。

　　現在的CNC系統一般都設置有16、32、64或更多個(gè)可編程刀具偏置寄存器，并對刀具進(jìn)行編號，專(zhuān)供刀具補償之用。進(jìn)行數控編程時(shí)，只需調用刀具補償參數所對應的寄存器編號即可加工。在加工時(shí)，CNC系統將該編號對應的刀具半徑值從寄存器中取出，對刀具中心軌跡進(jìn)行補償計算，生成實(shí)際的刀具中心軌跡。刀具半徑補償執行時(shí)，采用交點(diǎn)運算方式，即每段程序執行開(kāi)始前，系統會(huì )先行讀入兩段，并計算其交點(diǎn)，然后自動(dòng)按啟動(dòng)階段的矢量在每個(gè)前進(jìn)方向的左側或右側加上刀補矢量路徑。

錯誤應用刀具半徑補償的分析#e#三、錯誤應用刀具半徑補償的分析

　　1.刀具半徑補償指令的正確使用方法

　　建立刀具補償指令用G41或G42，取消刀具補償指令用G40。格式為：

　　G01 G41(G42)G17(G18，G19)X___Y___D___，

　　G01 G40 X___Y___

　　其中G41為左刀補，在加工外輪廓時(shí)為順時(shí)針加工，加工內輪廓時(shí)為逆時(shí)針加工;G42為右刀補，在加工外輪廓時(shí)為逆時(shí)針加工，加工內輪廓時(shí)為順時(shí)針加工。

　　首先應指明補償平面，數控系統一般默認為G17，可省略，若要在YOZ或XOZ平面進(jìn)行補償時(shí)，需指明，不可省略，而且刀具半徑補償平面的切換必須在補償取消方式下進(jìn)行。刀具半徑補償的建立與取消只能用G00或G01，而不能用G02或G03。

　　如圖1所示的切削外輪廓，如采用下面程序則會(huì )報警。

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　　N10 G54 G90 G00 X20 Y0 S800 M03

　　N20 G41 G03 X20 Y20 R10 D01 F200

　　N30 G02 X20 Y60 R20

　　N40 G01 X50 Y60

　　N50 G02 X50 Y20 R20

　　N60 G03 X50 Y0 R10

　　N70 G40 G00 X0 Y0 M05

　　N80 M30