数控铣床刀具补偿及编程

数控铣床刀具补偿及编程一 、 数 控 铣 床 刀 具 补 偿 的 含 义 在 数 控 铣 床 上 ， 由 于 程 序 所 控 制 的 刀 具 刀位 点 的 轨 迹 和 实 际 刀 具 切 削 刃 口 切 削 出 的 形 状并 不 重 合 ， 它 们 在 尺 寸 大 小 上 存 在 一 个 刀 具 半径 和 刀 具 长 短 的 差 别 ， 为 此 就 需 要 根 据 实 际 加工 的 形 状 尺 寸 算 出 刀 具 刀 位 点 的 轨 迹 坐 标 ， 据此 来 控 制 加 工 。 二 、 数 控 铣 床 刀 具 补 偿 类 型v刀 具 半 径 补 偿 : 补 偿 刀 具 半 径 对 工 件 轮 廓 尺 寸 的影 响 .v刀 具 长 度 补 偿 : 补 偿 刀 具 长 度 方 向 尺 寸 的 变 化 . 三 、 刀 具 补 偿 的 方 法 人 工 预 刀 补 ： 人 工 计 算 刀 补 量 进 行 编 程 机 床 自 动 刀 补 ： 数 控 系 统 具 有 刀 具 补 偿 功 能 。 四、刀具半径补偿功能1、 刀 具 半 径 补 偿 的 作 用在 数 控 铣 床 上 进 行 轮 廓 铣 削 时 ， 由 于 刀 具 半 径 的存 在 ， 刀 具 中 心 轨 迹 与 工 件 轮 廓 不 重 合 。人 工 计 算 刀 具 中 心 轨 迹 编 程 ， 计 算 相 当 复 杂 ， 且刀 具 直 径 变 化 时 必 须 重 新 计 算 ， 修 改 程 序 。当 数 控 系 统 具 备 刀 具 半 径 补 偿 功 能 时 ， 数 控 编 程只 需 按 工 件 轮 廓 进 行 ， 数 控 系 统 自 动 计 算 刀 具 中心 轨 迹 ， 使 刀 具 偏 离 工 件 轮 廓 一 个 半 径 值 ， 即 进行 刀 具 半 径 补 偿 。 分 为 三 步 ：1、 刀 补 的 建 立 ： 在 刀 具 从 起 点 接近 工 件 时 ， 刀 心 轨 迹 从 与 编 程轨 迹 重 合 过 度 到 与 编 程 轨 迹 偏离 一 个 偏 置 量 的 过 程 。2、 刀 补 进 行 ： 刀 具 中 心 始 终 与 变成 轨 迹 相 距 一 个 偏 置 量 直 到 刀补 取 消 。3、 刀 补 取 消 ： 刀 具 离 开 工 件 ， 刀心 轨 迹 要 过 渡 到 与 编 程 轨 迹 重合 的 过 程 。 刀 心 轨 迹 法 向 刀 补 矢 量 编 程 轨 迹 刀 补 引 入 刀 补 进 行 中 20 20 10 50 10 50 刀 补 矢 量 刀 补 取 消 刀 心 轨 迹 编 程 轨 迹 B功 能 刀 补 X Y C功 能 刀 补 a a 90 自 动 插 入 刀 补 路 径 处 理 尖 角人 工 增 加 G39指 令 2、 刀 具 半 径 补 偿 的 过 程 3、刀具半径补偿指令刀 具 半 径 补 偿 G41， G42， G40v格 式 ： X Y X Z Y Z DG17G18 G19 G41G42 G00G01执 行 刀 补 X Y X Z Y Z G40 G00G01取 消 刀 补X、 Y 、 Z 值 是 建 立 补 偿 直 线 段 的 终 点 坐 标 值 ； D 为 刀 补 号 地 址 ， 用 D00 D99来 指 定 ， 它 用 来 调 用 内 存 中 刀 具 半 径 补 偿 的 数 值 。 指 令 的 几 点 说 明 ：（ 1） 、 G41刀 径 左 补 偿 ， G42刀 径 右 补 偿 。 刀 补 位 置 的 左 右 应 是 顺 着 编 程 轨 迹 前 进 的 方 向 进 行判 断 的 。 G40为 取 消 刀 补 。 在 前 进 方 向 右 侧 补 偿 补 偿 量 刀 具 旋 转 方 向 刀 具 前 进 方 向 (b) 补 偿 量 刀 具 旋 转 方 向 刀 具 前 进 方 向 (a) 刀 具 补 偿 方 向 (a)左 刀 补 (b)右 刀 补 顺 铣 逆 铣 （ 2） 、 在 进 行 刀 径 补 偿 前 ， 必 须 用 G17或 G18、 G19指 定 刀径 补 偿 是 在 哪 个 平 面 上 进 行 。 平 面 选 择 的 切 换 必 须 在 补 偿取 消 的 方 式 下 进 行 ， 否 则 将 产 生 报 警 。 （ 3） 、 刀 补 的 引 入 和 取 消 要 求 应 在 G00或 G01程 序 段 ， 不 要在 G02/G03程 序 段 上 进 行 。（ 4） 、 当 刀 补 数 据 为 负 值 时 ， 则 G41、 G42功 效 互 换 。（ 5） 、 G41、 G42指 令 不 要 重 复 规 定 ， 否 则 会 产 生 一 种 特 殊的 补 偿 。（ 6） 、 4、 刀 具 半 径 补 偿 应 用 利 用 同 一 个 程 序 、 同 一 把 刀 具 ， 通 过 设 置 不 同 大小 的 刀 具 补 偿 半 径 值 而 逐 步 减 少 切 削 余 量 的 方 法来 达 到 粗 、 精 加 工 的 目 的 。 B A C D C DA B 刀 补 取 消 算 出 点 A.B.C.D的 坐 标 ， 按 这 些 点 编 程 。 再 加 上 刀 补 引 入 和 刀 补 取 消 的 指 令 按 轮 廓 ABCD编 程 人 工 预 刀 补 编 程 机 床 自 动 刀 补 刀 补 引 入 R r=R +d d粗 加 工 刀 心 轨 迹 精 加 工 刀 心 轨 迹 粗 加 工 刀 补 半 径 R粗 铣 实 用 刀 具 半 径 精 铣 刀 具 及 刀 补 半 径R 精 加 工 余 量 d G42 编 程 轨 迹 刀 心 轨 迹 G41 编 程 轨 迹 刀 心 轨 迹 （ a） （ b） （ c） 多把刀加工示例刀 具 基 准 钻 01 10 1050 扩 T02 铰 T0360Z=0 T01G90 G01 Z-50 F50. 五、刀具长度补偿1、 刀 具 长 度 补 偿 的 作 用 ：用 于 刀 具 轴 向 (Z向 )的 补 偿 .使 刀 具 在 轴 向 的 实 际 位 移 量 比 程 序 给 定 值 增 加 或减 少 一 个 偏 置 量 .刀 具 长 度 尺 寸 变 化 时 ， 可 以 在 不 改 动 程 序 的 情 况下 ， 通 过 改 变 偏 置 量 达 到 加 工 尺 寸 .利 用 该 功 能 ， 还 可 在 加 工 深 度 方 向 上 进 行 分 层 铣削 ， 即 通 过 改 变 刀 具 长 度 补 偿 值 的 大 小 ， 通 过 多次 运 行 程 序 而 实 现 。 2、 刀 具 长 度 补 偿 的 方 法将 不 同 长 度 刀 具 通 过 对 刀 操 作 获 取 差 值 。通 过 MDI方 式 将 刀 具 长 度 参 数 输 入 刀 具 参 数 表 。执 行 程 序 中 刀 具 长 度 补 偿 指 令 。 3、刀具长度补偿指令刀 具 长 度 补 偿 G43， G44， G49G43G44 G00G01 Z HG49 G00G01 Z （ 1） 格 式G43 刀 具 长 度 正 补 偿 G44 刀 具 长 度 负 补 偿 G49取 消 刀 长 补 偿 G43 G44 G49 均 为 模 态 指 令 其 中 Z 为 指 令 终 点 位 置 ， H为 刀 补 号 地 址 ， 用 H00H99来 指 定 ， 它 用 来 调 用 内 存 中 刀 具 长 度 补 偿 的 数 值 。 执 行 G43时 ， （ 刀 具 长 时 ， 离 开 刀 工 件 补 偿 ）Z实 际 值 = Z指 令 值 +（ H xx）执 行 G44时 ， （ 刀 具 短 时 ， 趋 近 工 件 补 偿 ）Z实 际 值 = Z指 令 值 -（ H xx） 其 中 （ Hxx） 是 指 xx寄 存 器 中 的 补 偿 量 ，其 值 可 以 是 正 值 或 者是 负 值 。 当 刀 长 补 偿量 取 负 值 时 ， G43和G44的 功 效 将 互 换 。实 际 到 达 点程 序 中 指 令 点 实 际 到 达 点程 序 中 指 令 点 10 200 20G43 G44（ Hxx） 值（ Hxx） 值 +Z +Z +Z +X+XOBACO 实 际 到 达 点 程 序 中 指 令 点 实 际 到 达 点 程 序 中 指 令 点 10 200 20 G43 G44 （ Hxx） 值 （ Hxx） 值 +Z +Z +Z +X +X O B A C O 设 （ H02） = 200 mm时 N1 G92 X0 Y0 Z0 设 定 当 前 点 O为 程 序 零 点N2 G90 G00 G44 Z10.0 H02 指 定 点 A， 实 到 点 B N3 G01 Z-20.0 实 到 点 C N4 Z10.0 实 际 返 回 点 B N5 G00 G49 Z0 实 际 返 回 点 O示例 1 使 用 G43、 G44相 当 于 平 移 了 Z轴 原 点 。 即 将 坐 标 原 点 O 平 移 到 了 O 点 处 ， 后续 程 序 中 的 Z坐 标 均 相 对 于 O 进 行 计算 。 使 用 G49时 则 又 将 Z轴 原 点 平 移回 到 了 O 点 。在 机 床 上 有 时 可 用 提 高 Z轴 位 置的 方 法 来 校 验 运 行 程 序 。 实 际 到 达 点 程 序 中 指 令 点 实 际 到 达 点 程 序 中 指 令 点 10 200 20 G43 G44 （ Hxx） 值 （ Hxx） 值 +Z +Z +Z +X +X O B A C O 示 例 2 使 用 01, T02, T03号 刀 具 对 工 件 进 行 钻 、 扩 、 铰 加工 编 程 时 选 01刀 具 为 标 准 刀 具 长 度 .试 写 出 用 G43 、G44 指 令 对 T02, T03刀 具 向 下 快 速 移 动 100mm时 ,进 行 长度 补 偿 的 程 序 段 ,并 说 明 存 储 器 中 的 补 偿 值 是 多 少 ?刀 具的 实 际 位 移 是 多 少 ? 01 T02 T0310 10 4、刀补编程举例 R15 R1 0 25 28 60 150 30 20 30 25 10 R10 150 对 刀 点 160 刀 补 引 入 刀 补 取 消 8 75 45 120 刀 座 20 采 用 刀 座 对 刀 后 来 安 装 刀 具 w Z Y X X G42 w （ H01） = 45 （ D01） = 8 %0004G92 X150.0 Y160.0 Z120.0 G90 G00 X100.0 Y60.0 G43 Z-2.0 H01 S100 M03 G42 G01 X75.0 D01F100 X35.0 G02 X15.0 R10.0 G01 Y70.0 G03 X-15.0 R15.0 G01 Y60.0 G02 X-35.0 R10.0 G01 X-75.0 G09 Y0 主 程 序 号建 立 工 件 坐 标 系绝 对 值 方 式 ， 快 进 到 X=100， Y=60指 令 高 度 Z= -2， 实 际 到 达 高 Z=-43处刀 径 补 偿 引 入 ， 插 补 至 X=75， Y= 60直 线 插 补 至 X= 35， Y= 60顺 圆 插 补 至 X=15， Y=60直 线 插 补 至 X=15， Y=70 逆 圆 插 补 至 X= -15， Y=70 直 线 插 补 至 X= -15， Y=60顺 圆 插 补 至 X= -35， Y=60 直 线 插 补 至 X= -75， Y=60直 线 插 补 至 X= -75， Y=0处 ， 程序单 G01 X45.0 X75.0 Y20.0 Y65.0 G40 G00 X100.0 Y60.0 G49 Z120.0 X150.0Y160.0 M05 M30 直 线 插 补 至 X= 45， Y=45直 线 插 补 至 X= 75， Y=20直 线 插 补 至 X=75， Y=65， 轮 廓 切 削 完 毕取 消 刀 补 ， 快 速 退 至 （ 100， 60） 的 下 刀 处 ，快 速 抬 刀 至 Z=120的 对 刀 点 平 面快 速 退 刀 至 对 刀 点主 轴 停 ， 程 序 结 束 ， 复 位 。 程序单 和 前 述 不 考 虑 刀 补 的 轮 廓 铣 削 程 序 相 比 ， 可 以 看 出 ： 采用 机 床 自 动 刀 补 的 程 序 与 不 考 虑 刀 补 的 程 序 并 没 有 多 大 的 不 同 ，只 是 在 原 来 的 程 序 上 增 加 了 有 关 刀 补 指 令 而 已 。 考 虑 刀 补 后 的 程 序 适 应 性 强 ， 对 不 同 长 度 、 不 同 半 径 的刀 具 仅 只 需 改 变 刀 具 补 偿 量 即 可 。 钻孔加工举例 8 35 1830 3 20 20 30 30 6030120 O O 13 1 6 10 11 12 2 3 4 5 7 8 9 #1 #2 #3 +Y +X +X +Z 对 图 示 零 件 钻 孔 。 按 理 想 刀 具 进 行 的 对 刀 编 程 ， 现 测 得 实 际 刀具 比 理 想 刀 具 短 8mm,若 设 定 （ H01） =8mm， （ H02） =8mm %0005N1 G91 G00 X120.0 Y80.0N2 G43 Z-32.0 H01 S630 M03 (或 G44 Z-32.0 H02)N3 G01 Z-21.0 F120N4 G04 P1000N5 G00 Z21.0N6 X90.0 Y-20.0N7 G01 Z-23.0 F120N8 G04 P1000 N9 G00 Z23.0 主 程 序 号增 量 编 程 方 式 ， 快 速 移 到 孔 #1正 上 方 。 理 想 刀 具 下 移 值 Z=-32， 实 际 刀 具 下 移 值Z=-40下 移 到 离 工 件 上 表 面 距 离 3mm的安 全 高 度 平 面 。 主 轴 正 转以 工 进 方 式 继 续 下 移 21mm孔 底 暂 停 1s。快 速 提 刀 至 安 全 面 高 度 。快 移 到 孔 #2的 正 上 方 。向 下 进 给 23mm， 钻 通 孔 #2。孔 底 暂 停 1s。 快 速 上 移 23mm， 提 刀 至 安 全 平 面 。 程序单 N10 X-60.0 Y-30.0N11 G01 Z-35.0 F120N12 G49 G00 Z67.0N13 X-150.0Y-30.0 N14 M05 M02 快 移 到 孔 #3的 正 上 方 。向 下 进 给 35mm， 钻 孔 #3。理 想 刀 具 快 速 上 移 67mm， 实 际 刀 具 上移 75mm， 提 刀 至 初 始 平 面 。刀 具 返 回 初 始 位 置 处 。主 轴 停 ， 程 序 结 束 。 程序单从 上 述 程 序 可 以 大 致 了 解 钻 孔 加 工 的 走 刀 路 线 及 钻 孔 的 基 本编 程 方 法 ， 当 所 使 用 的 数 控 铣 床 不 具 备 更 高 级 的 钻 孔 专 用 指 令时 ， 通 常 都 需 要 这 样 一 步 步 地 编 程 ， 更 方 便 的 钻 孔 编 程 方 法 将在 后 面 的 章 节 中 逐 步 介 绍 。 返 回 上 层