理论教育 刀具半径补偿和长度偏置的使用注意事项

刀具半径补偿和长度偏置的使用注意事项

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:使用刀具半径补偿时必须注意以下事项:1)刀具补偿必须在指定的工作平面中进行,对于立式铣床,默认的工作平面是XY平面,所以写程序时常省略G17不写。但刀具半径补偿时一般均存入正值的补偿值,这一点与刀具长度偏置的使用习惯不同。10)使用刀具半径补偿编程时,可简化程序编制过程,即直接采用零件图样上给出的尺寸编程,不需考虑刀具直径及磨损情况。

刀具半径补偿和长度偏置的使用注意事项

使用刀具半径补偿时必须注意以下事项:

1)刀具补偿必须在指定的工作平面中进行,对于立式铣床,默认的工作平面是XY平面,所以写程序时常省略G17不写。

2)刀具补偿的建立与取消必须在直线程序段(G00/G01)中进行。

3)刀具补偿的建立最好在零件轮廓切削之外的程序段进行。

4)取消刀具补偿除可以使用G40指令外,在G41/G42指令程序段中使用D00也可以取消刀具半径补偿。

5)刀具半径补偿值一般由操作者通过MDI面板在程序执行前输入到刀具半径补偿存储器中。另外,也可用指令G10编程输入。

6)刀具补偿建立指令G41/G42与刀具补偿取消指令G40一般成对使用,即在程序结束之前必须取消刀具半径补偿,这一点对于G92指令建立工件坐标系的加工程序特别重要。

7)选择刀具左/右补偿时不要忘记考虑铣削工艺中的顺/逆铣问题。

8)刀具补偿指令G41/G42/G40是同组(07组)的模态指令,机床上电时系统处于默认指令是G40。

9)刀具半径左/右补偿是建立在刀具补偿存储器中存入的刀补值是正值的情况,如果存入的是负值,则左/右补偿对调,即G41变成为右补偿,而G42变成为左补偿。但刀具半径补偿时一般均存入正值的补偿值,这一点与刀具长度偏置的使用习惯不同。

10)使用刀具半径补偿编程时,可简化程序编制过程,即直接采用零件图样上给出的尺寸编程,不需考虑刀具直径及磨损情况。

11)可用一条程序实现精加工与粗加工,通过改变不同的刀补值,可以得到不同的刀具轨迹。

12)可补偿刀具磨损。通过刀具补偿值改变刀具轨迹,自然就能够补偿磨损。FANUC0i数控系统将刀具基本尺寸[外形(D)]与磨损[磨损(D)]分开管理,使得磨损的修正更清晰。

13)使用得当的话,可实现相互配合的凹、凸零件共用一个数控加工程序,参见例5-7。

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图5-19 例5-7图

a)凸件 b)凹件

例5-7:凹、凸零件共用一个数控加工程序。图5-19所示为一对凹凸相配的零件,材料为45钢,要求凹、凸相配,配合间隙小于等于0.12mm,毛坯已完成粗加工,尺寸为45mm×40mm×15mm。

(1)工艺分析 该凹、凸件为一对相配的零件,加工轮廓为二维曲线,深度不大,适合数控加工。毛坯材料为45钢,加工性能良好。考虑到零件有尺寸精度及配合要求,为提高加工质量,拟采取粗、精加工两步进行,精加工余量取单面0.5mm。

(2)数控加工工艺 零件轮廓为二维图形,以直线和圆弧为主,形状较为简单,可手工编程。考虑到零件加工必须用粗、精加工两工步,同时考虑到零件存在凹、凸相配两件,所以可以利用刀具半径补偿功能实现。基于以上分析,拟采用一个加工程序,通过改变刀具补偿值来实现加工。

考虑到加工过程中操作的方便性,拟采取先加工凸件,后加工凹件的加工顺序。从图5-19a看出,待加工部分的最宽尺寸为[(40-16)/2]mm=12mm,又因为存在0.5mm的精加工余量,因此选择ϕ12mm立铣刀。这种选择既满足铣削工艺的要求,又能够一刀加工出零件轮廓。但是,加工凹件时,中部会留下一个小凸台,这个问题在编程时要给予考虑。

基于以上分析,确定的数控加工刀具路径如图5-20所示,图中细实线为编程轨迹,双点画线为刀具轨迹,采用直线切线切入/切出,切入长度为8mm。

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图5-20 加工路径规划与三维刀具轨迹图示

a)凸件 b)凹件

工件坐标系取在零件上表面图5-20所示位置处,起刀点为S,以凸件为主编写加工程序,粗加工按逆铣加工(逆时针,G42),精加工按顺铣加工(顺时针,G41),粗加工刀具补偿号及补偿值为D01=6.5,精加工刀具补偿号及参考补偿值为D02=6,其中D02中的补偿值必须待粗加工后,通过测量尺寸精确确定。凹件加工与凸件加工共用一个加工程序,仅仅是将凸件加工时的刀补值更换为负值即可,即D01=-6.5,D02=-6。凹件加工时由于刀具的直径偏小,加工时中部会留下一个ϕ5mm的凸台,必须增加几段加工程序,为使加工程序共用,拟利用程序跳选功能实现。

参考的加工程序如下,其中粗加工主轴转速为400r/min,进给量为200mm/min;精加工主轴转速为1000r/min,进给量为100mm/min。

O5071 程序名

N10 G90 G54 G00 X0 Y54.Z100; 选择工件坐标系G54,快速定位至起刀点S

N20 S400 M03; 主轴正转(400r/min)

N30 Z-5.; 快速下刀至A/a点

N40 G42 G00 X-8.Y32.D01 M08; 快速起刀至B/b点,建立刀具半径右/左补偿,开切削液

N50 G01 Y16.523 F200; 粗切直线至C/c点,进给速度为200mm/min

N60 G02 X-10.435 Y10.776 R8.; 粗加工R8mm圆弧至D/d点

N70 G03 X10.435 Y10.776 R-15.; 粗加工ϕ30mm圆弧至E/e点

N80 G02X8.Y16.523 R8.; 粗加工R8mm圆弧至F/f点

N90 G01 Y32.; 粗加工直线至G/g点

N100 G40 G00 X0 Y54.M09; 退刀至A/a点,取消刀具半径补偿,关切削液

N110 Z100. 快速提刀至起刀点S

N120 M05; 主轴停转

N130 M00; 暂停,测量粗加工尺寸,调整D02中的补偿值

N140 S1000 M03; 主轴正转,提高主轴转速至1000r/min

N150 Z-5 快速下刀至A/a点

N160 G41 G00 X8.Y32.D02 M08; 快速起刀至G/g点,建立刀具半径左/右补偿,开切削液

N170 G01 Y16.523 F100; 精加工直线至F/f点,进给速度为100mm/min

N180 G03 X10.435 Y10.776 R8.; 精加工R8mm圆弧至E/e点(www.daowen.com)

N190 G02 X-10.435 Y10.776 R-15.; 精加工ϕ30mm圆弧至D/d点

N200 G03 X-8.Y16.523 R8; 精加工R8mm圆弧至C/c点

N210 G01 Y32.; 精加工直线至B/b点

N220 G40 G00 X0 Y54.; 退刀至A/a点,取消刀具半径补偿,关切削液

/N230 G00 Y14. 快速进给至h点(凹件加工使用)

/N240 G01 Y0. 进给加工至i点,加工ϕ5mm凸台(凹件加工使用)

/N250 Z5. 提刀至j点(凹件加工使用)

N260 G00 X0 Y54 Z100.M09; 快速退回至结束点E(与S点重合)

N270 M30; 程序结束

程序分析:

1)N130程序段为暂停,用于测量粗加工后的结果,确定精加工时的刀补值。如果是批量加工,可将指令改为选择停M01,加工一定数量的零件后再抽检。

2)凸、凹加工共用一个加工程序,粗加工时刀补值为正值,精加工时刀补值为负值。

3)加工凸件时必须按下机床操作面板上的程序段跳跃键,跳过程序段N230~N250。

4)该程序的不足之处在于精加工时为逆铣加工,加工表面质量略差。

(3)程序改造 以上加工程序是假设采用同一把刀具进行粗、精加工,若要将粗、精加工分别用不同的刀具进行加工,则必须引入刀具长度偏置功能。以下为改造后的程序,供参考,注意画线部分的变化。

O5072 程序名

N10 G90 G54 G00 X0 Y54.Z100; 选择工件坐标系G54,快速定位至起刀点S

N20 S400 M03; 主轴正转(400r/min)

N30 G43 H01 Z-5.; 启动刀具长度偏置,快速下刀至A/a点

N40 G42 G00 X-8.Y32.D01M08; 快速起刀至B/b点,建立刀具半径右/左补偿,开切削液

N50 G01 Y16.523 F200; 粗切直线至C/c点,进给速度为200mm/min

N60 G02 X-10.435 Y10.776 R8.; 粗加工R8mm圆弧至D/d点

N70 G03 X10.435 Y10.776 R-15.; 粗加工ϕ30mm圆弧至E/e点

N80 G02 X8.Y16.523 R8.; 粗加工R8mm圆弧至F/f点

N90 G01 Y32.; 粗加工直线至G/g点

N100 G40 G00 X0 Y54.M09; 退刀至A/a点,取消刀具半径补偿,关切削液

N110 G49 Z100. 取消刀具长度偏置,快速提刀至起刀点S

N120 M05; 主轴停转

N130 M00; 暂停,换刀,测量粗加工尺寸,调整D02中的补偿值

N140 S1000 M03; 主轴正转,提高主轴转速至1000r/min

N150 G43 H02 Z-5 启动刀具长度偏置,快速下刀至A/a点

N160 G41 G00 X8.Y32.D02 M08; 快速起刀至G/g点,建立刀具半径左/右补偿,开切削液

N170 G01 Y16.523 F100; 精加工直线至F/f点,进给速度为100mm/min

N180 G03 X10.435 Y10.776 R8.; 精加工R8mm圆弧至E/e点

N190 G02 X-10.435 Y10.776 R-15.; 精加工ϕ30mm圆弧至D/d点

N200 G03 X-8.Y16.523 R8; 精加工R8mm圆弧至C/c点

N210 G01 Y32.; 精加工直线至B/b点

N220 G40 G00 X0 Y54.; 退刀至A/a点,取消刀具半径补偿,关切削液

/N230 G00 Y14. 快速进给至h点(凹件加工使用)

/N240 G01 Y0. 进给加工至i点,加工ϕ5mm凸台(凹件加工使用)

/N250 Z5. 提刀至j点(凹件加工使用)

N260 G49 G00 X0 Y54 Z100.M09; 取消刀具长度偏置,快速退回至结束点E(与S点重合)

N270M30; 程序结束

程序分析:该程序的改造可用于刀具半径补偿与长度偏置实训练习。不足之处在于精加工刀具的实际直径必须经过一次试切后才能准确地估计出来。适合于有一定批量零件的加工。

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