激光對刀儀在數控加工中對刀具補償的應用

概述：

在數控加工中，由于程序所控制的刀具刀位點的軌跡和實際刀具切削刃口切削出的形狀并不重合，它們在尺寸大小上，存在一個刀具半徑和刀具長短的差別，為此就需要根據實際加工的形狀尺寸，算出刀具刀位點的軌跡坐標，據此來控制加工。 

數控加工刀具補償的兩種類型：刀具半徑補償 (補償刀具半徑對工件輪廓尺寸的影響)；刀具長度補償 (補償刀具長度方向尺寸的變化)。 數控加工刀具補償的兩種方法：人工預刀補 (人工輸入CAM軟件的刀補量進行編程實現刀補)；數控系統具有自動刀具補償功能(程序調用刀具列表參數進行刀補)。 經過生產實踐證明，如果能靈活應用刀具半徑補償和長度補償功能，合理設置刀具半徑補償值及長度補償值，對數控加工將有重要的意義。

下面重點討論刀具的半徑補償和刀具的長度補償：

1.刀具的半徑補償 

若數控裝置不具備刀具半徑自動補償功能，要想加工出合格的零件，則只有按刀具中心軌跡進行編程，在編程時就要把刀具的半徑計算到每一步的程序中，那么數據計算就很復雜。特別是當刀具磨損后，刀具直徑發生變化，必須重新計算刀具中心軌跡，修改程序，這樣很難保證加工的精度。如果數控系統具備刀具半徑補償功能，則編程時只需按工件實際輪廓線進行。數控系統會自動計算刀具中心軌跡坐標，使刀具偏離工件輪廓一個半徑值，即進行半徑補償。 

1.1 刀具半徑補償的方法 根據ISO標準規定，工件假定不動，刀具運動。沿刀具的運動方向看，當刀具處在工件切削輪廓左側時，稱為刀具半徑左補償，用G41表示；當刀具處在工件切削輪廓右側時，稱刀具半徑右補償，用G42表示。如圖所示。

1.2 刀具半徑補償的工作過程
刀具半徑補償的工作過程分三步：即刀補的建立、刀補進行和刀補的取消。
(1)刀補的建立。刀補的建立，就是指刀具從起點接近工件時，刀具中心從與編程軌跡重合過渡到與編程軌跡偏離一個偏置量的過程。G41、G42只能在含有G00或GO1的程序段有效。
(2)刀補的進行。刀補一旦建立，便一直有效，即刀具中心與編程軌跡始終相距一個偏置量，直到刀補取消。此時半徑補償在G00、G01情況下均有效。
(3)刀補取消。使用G40取消刀具半徑補償，使用該指令后，G41、G42指令無效。

1.3刀具半徑補償功能在數控銑削和加工中心編程中應用
(1)避免計算刀具中心軌跡，可直接用零件輪廓尺寸編程。計算復雜形狀工件刀具中心軌跡是比較麻煩的，只要采用刀具半徑補償，銑刀自動向被加工工件輪廓外側位移一個刀具半徑，不必再計算銑刀中心軌跡，
(2)利用同一個程序、同一把刀具，通過設置不同大小的刀具補償半徑值，而逐步減少切削余盈的方法，來達到粗、精加工的目的。如采用半徑為R的刀具，在粗加工時．設置刀其半徑值為R+d (d為精加工余量)．在精加工時，設置刀具半徑值為R，就可以用同一加工程序，完成工件的粗加工與精加工。
(3)刀具因磨損、重磨、換新刀而引起直徑改變后，不需修改程序．只需更改刀具參數的刀補值。在生產中，刀具磨損或更換新刀具時，會發生刀具半徑尺寸變化，采用刀具半徑補償，只要重新設置刀具半徑值，不必改變加工程序．就可以解決刀具半徑變化同題。
(4)改變刀具補償值對零件進行加工修正。
(5)補償的半徑值可通過波龍BLUM激光對刀儀自動測量得出。

1.4 刀具半徑補償在實際應用中的注意事項
以上闡述了靈活應用刀具半徑補償功能、合理設置刀具半徑補償值，在數控加工中的重要意義。然而在實際使用時，還必須注意以下幾點：
(1)使用刀具半徑補償和去除刀具半徑補償時，刀具必須在所補償的平面內移動（也就是只適合等高加工），且移動距離應大于刀具半徑補償值。若加工半徑小于刀 具半徑的內圓弧．進行半徑補償將會產生過切現象．只有過渡圓角半徑大于等于刀具半徑與精加工余量的和的情況下，才能正常切削。
(2)建立或撤消刀補，必須在刀具移動指令GOO或G01模式下使用．不可用于圓弧切削指令G02，G03中．且G41、G42不能重復使用。
(3)D00-D99為刀具補償號，D00意味著取消刀具補償，刀具補償值在加工或運行之前，必須設定在補償存儲器中。
(4)若程序中沒有G41，G42指令，即使波龍BLUM激光對刀儀測量出了半徑值也是不會進行補償的。

2.刀具長度補償

數控銑床的軸內孔為標準莫氏錐孔，刀柄為標準莫氏外圓錐。安裝時．以數控銑床的錐孔作為定位基準面．把主軸的端面與刀柄軸線的交點，定為刀具的零點。刀頭的端面到刀柄的端面(刀具零點)的距離，叫刀具的長度(如圖所示)。其值可用波龍BLUM對刀儀自動測出，并自動輸入數控系統的刀具列表中。如下圖所示

2.3 刀具長度補償的工作過程
當執行G長度補償指令時，刀具刀位點實際到達點位置，等于指令中指定點的位置與長度補償寄存器中的補償值相加，相當于把刀具抬起一個長度補償值的高度(z實際值=Z指令值+(H？？)。
同理，當執行G44長度補償指令時，刀具刀位點實際到達點位置，等于指令中指定點的位置與長度補償寄存器中的補償值相減，相當于把刀具向下伸長一個長度補償值的高度(Z實際值二Z指令值-(Hxx)。
另外，長度補償值也可以設負值，當用G43指令中對應的補償值設為負值，相當于G44指令中對應的補償值設為正值的效果，同理，當用G44指令中對應的補償值設為負值，相當于G43指令中對應的補償值設為正值的效果。

2.4刀具長度補償功能在數控銑削編程中應用
(1)用于刀具Z向的補償。
(2)使刀具在軸向(Z向)的實際位移量，比程序給定值增加或減少一個偏置量。
(3)使用刀具長度補償功能，可以在當實際使用刀具與編程或對刀時，標準刀具長度有出人時，或刀具磨損后刀具長度變短時，不需重新改動程序或重新進行對刀調整，僅只需改變刀具數據庫中刀具長度補償量即可。
(4)利用該功能，還可在加工深度方向上進行分層銑削，即通過改變刀具長度補償值的大小，通過多次運行程序而實現。
(5)利用刀具長度補償，可以減少對刀次數。在數控銑床上加工零件時，當某一零件需要多把刀而共用一個刀柄，或多把刀分別裝在同一規格的刀柄上時，以第一把刀為基準，測量并記錄刀位點與刀柄端部距離，當用第二把刀時，測量第二把刀刀位點與刀柄端部距離，與第一把刀進行比較，在用第二把刀的時候，程序中用刀具長度補償指令，并將兩把刀與刀柄端部的距離之差值作為補償量(注意分析是正值還是負值，不再贅述)，只要工件沒有重新裝夾，第二把刀仍然可以用第一把刀對刀設置的G54坐標系，原理與加工中心中應用刀具長度補償相同。
(6)利用波龍BLUM對刀儀自動測量可大大提高測量的準確性及穩定性。

2.5使用G43/G44/G49指令的注意事項
(1)刀具在Z方向要有直線運動G00/G01，同時要在一定的安全高度上，否則會造成事故。
(2)H00-H99為刀具補償號，H00意味著取消刀具長度補償，刀具長度補償值在加工或運行之前，必須手動輸入或利用對刀儀自動輸入至刀具列表中。

3. 結束語及相關產品

刀具補償功能，在數控加工中有著非常重要的作用。數控機床中的刀具半徑補償功能和刀具長度補償功能，極大方便了計算和編程。對其靈活、合理地運用，是保證數控加工有效性、準確性的重要因素。

 

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