加工中心刀具长度补偿的应用探讨2_加工中心刀具长度补偿

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技师论文

工种:加工中心

加工中心刀具长度补偿的应用分析 姓名:徐祥飞

身份证号码:***215 等级:二级(技师)准考证号码: 培训单位:衢州市技师学院

鉴定单位:衢州市技师学院培训中心鉴定处 2008年11月20日

加工中心刀具长度补偿的应用分析

作者:徐祥飞开山集团凯文螺杆机械有限公司 时间:2008年11月20日

摘要:在加工中心的加工过程中通常会进行换刀 ,针对不同的刀具长度 ,需要使用刀具长度补偿功能来提高编程效率。本文结合应用实例对刀具长度补偿的概念、执行过程、使用技巧进行了深入的探讨。

关键词：加工中心;刀具补偿;应用；编程;坐标;一.刀具长度补偿的概念

刀具长度补偿是数控机床一项非常重要的概念。一般在使用数控机床尤其是加工中心的加工过程中 ,通常会用换刀指令选择不同的刀具 ,这就使刀具的长度发生变化,造成了非基准刀的刀位点起始位置和基准刀的刀位点起始位置不重合。在编程过程中,若对刀具长度的变化不作适当处理,就会造成零件报废、甚至撞刀。为此,在数控加工中入了刀具长度补偿的概念,以提高编程的工作效率。我们在对一个零件编程的时候,首先要指定零件的编程中心,然后才能建立工件编程坐标系,而此坐标系只是一个工件坐标系,零点一般在工件上。长度补偿只是和Z坐标有关,它不象X、Y平面内的编程零点,因为刀具是由轴锥孔定位而不改变,对于Z坐标的零点就不一样了。每一把刀的长度都是不同的,例如,我们要钻一个深为50mm的孔,然后攻丝深为45mm ,分别用一把长为250mm的钻头和一把长为350mm的丝锥。先用钻头钻孔深50mm ,此时机床已经设定工件零点,当换上丝锥攻丝时,如果两把刀都从设定零点开始加工,丝锥因为比钻头长而攻丝过长,损坏刀具和工件。此时如果设定刀具补偿,把丝锥和钻头的长度进行补偿,此时机床零点设定之后,即使丝锥和钻头长度不同,因补偿的存在,在调用丝锥工作时,零点Z坐标已经自动向Z +(或Z-)补偿了丝锥的长度,保证了加工零点的正确。由此可见,在建立、执行刀具长度补偿后,由数控系统自动计算、自动调整刀位点到刀具的运动轨迹。当刀具磨损或更换后,加工程序不变,只须更改程序中刀具长度补偿的数值即可。度补偿方向由G43或G44确定,在原来的程序中Z坐标的基础上伸长或缩短一个刀具长度补偿值。二.刀具长度补偿功能的执行过程刀具长度补偿的执行过程一般分三步。

(!)建立刀具长度补偿。刀具由起刀点接近工件,刀具长在刀具补偿进行期间 ,刀具中心 Z坐标始终偏离程序中 Z坐标一个刀具长度补偿值的距离。

(2)进行刀具长度补偿。一旦建立了刀具长度补偿,则一直维持该状态,直到取消刀具长度补偿为止。

(3)撤消刀具长度补偿。刀具撤离工件 ,回到退刀点 ,用 G49命令取消刀具长度补偿。三.刀具长度补偿功能的应用图 1 孔加工 如图所示

我们要加工两个Φ20mm的孔(用 1号刀)和一个Φ10mm(用 2号刀)的孔 ,分别用一把长度 50mm直径 20mm的 1号刀(基准刀)和长度100mm直径 10mm的 2号刀加工。在该工件的加工过程中需要用两把不同的刀具 ,而此时机床已经设定了工件零点当换刀加工另一个孔时 ,如果 2号刀也从设定零点开始加工 ,2号刀因为比 1号刀长 ,所以会导致刀具和工件相撞。此时如果设定刀具补偿,把 1号刀和 2号刀的长度进行补偿 ,此时机床零点设定后 ,即使是 1号刀和 2号刀长度不同 ,因补偿的存在 ,在调用 2号刀工作时 ,零点 Z坐标已经自动向 Z+(或 Z-)补偿了 2号刀的长度 ,保证了加工零点的正确。具体的加工程序如下 :(以主轴轴端作为起刀点 ,设置 H01 = 50mm ,H02 = 100mm ,)N10 G90 G10 L2 P1 X-250.0 Y-200.0 Z-150.0;N20 T01 M06;

N30 G90 G00 G54 X60.0 Y70.0;N40 G43 H01 Z50.0 M8;N50 M3 S500;N60 G98 G82 R3.0 Z-18.0 F120 P2000;

N70 X140.0 Y50.0;N80 G80 M9;N90 M5;

N100 G91 G28 Z0;N110 G91 G28 Y0;N120 T02 M06;

N130 G90 G00 G54 X90.0 Y30.0;N140 G43 H02 Z50.0 M8;N150 M3 S800;N160 G98 G81 R3.0 Z-35.0 F200;

N170 G80 M9;N180 M5;

N190 G91 G28 Z0;N200 G91 G28 Y0;N210 M30 在上述程序中 ,我们不难发现 ,在编程中坐标值是完全按工件的轮廓尺寸编写的 ,而编程的零点并不是刀位点 ,那么为何在加工过程中没有发生撞刀呢 ?这是因为我们使用了刀具长度补偿指令 G43 ,执行该指令后会使刀具的位置发生变化 ,从而避免了事故的发生 ,也使我们的编程得以简化。

四 刀具长度补偿指令的使用技巧

1．刀具长度补偿的方式

(1)用刀具的实际长度作为刀长的补偿。用对刀仪测量刀具的长度 ,然后把这个数值输入到刀具长度补偿寄存器中作为刀长的补偿。用该方式进行刀具补偿,可以避免在加工不同工件时不断地修改刀长偏置,事实上许多大型的机械加工型企业对数控加工设备的刀具管理都采用建立刀具档案的办法,既用一个小标牌写上每把刀具的相关参数,包括刀具的长度、半径等资料。这样即使受刀库容量限制,需取下刀具而重新安装时,只需根据刀具标牌上的刀长数值作为刀具长度补偿而无需再测量,可节省辅助工作时间。另外,用刀具实际长度作为刀长补偿可以在机床运行加工的同时,在对刀仪上进行其他刀具的长度测量,不必占用机床运行时间,可充分发挥加工中心的效率。

（2）采用刀尖在Z方向上与编程零点的距离值(有正负)作为补偿值。这种方法适用于一个人操作机床而没有足够时间来用对刀仪测量刀具长度的工作环境。采用这种刀具长度补偿方式,其补偿值即是主轴从机床Z坐标零点移动到工件编程零点时的刀尖移动距离,因此补偿值总为负值且很大。当用同一把刀加工其它工件时就需要重新设置刀具长度补偿值。2．刀具长度补偿指令在长度补偿指令中出现了两个指令 G43和 G44 ,其中 G43指令为加补偿值 ,也叫正向补偿 ,即把编程的 Z值加上 H代码指定的偏值寄存器中预设的数值后作为 CNC实际执行的 Z坐标移动值 ,此时 ,刀具的移动趋势是离开工件。相应的 , G44指令是减去预设的补偿值 ,也叫负向补偿 ,而刀具的移动是趋向工件的。当指令 G43时 ,实际执行的 Z坐标值为 Z’= Z_ +(H_);当指令 G44时 ,实际执行的 Z坐标值为 Z’= Z_-(H_);为了便于掌握刀具长度补偿指令的用法 ,而不混淆 G43、G44造成错误。可使用其中一个指令如 G43 ,以通过补偿值 H正、负数值量的设定 ,而达到用一个长度补偿指令实现两个指令的功能。例如 H1设 20.、H2设-30.,当指令“G43 Z100.H1;”时 ,Z轴将移动至 120.处 :而当指令“ G43 Z100.H2;”时 ,Z轴将移动至 70.处。另外 ,如果将 H只设正值 ,用指令 G43或 G44 ,也可以达到同样的效果。两种方法的灵活运用 ,更好地理解刀具长度补偿指令的使用技巧。至于具体采用那种方式 ,可根据操作者的习惯决定。

3．注意事项

(1)在编程格式中 ,刀补的建立与取消只能在 G00或 G01指令下进行 ,否则无效。其 Z后跟的坐标值为终点坐标值。

(2)在编程与机床调试时 ,一定要清醒地注意到刀具长度补偿与工件坐标系的变化关系 ,以免机床发生事故。在同一程序段内如果既有运动指令又有刀具长度补偿指令 ,机床首先执行的是刀具长度补偿指令 ,然后再执行运动指令。如程序段 : N40 G43 Z50.0 H01;机床首先执行的是 G43指令 ,即把工作坐标系 YZ向 Z方向上移动一个刀具长度补偿值 ,如 H01刀具补偿值为-50,就是平移一个 H01中所寄存的代数值 ,相当于重新建立了一个新的坐标系 YZ′在执行 N40 G43 Z50.0 H01 时 ,刀具实际是在新的坐标系中运动 ,运动了一个 Z轴方向-30mm距离。在编程过程中 ,一定要了解刀具长度补偿与工件坐标系的变化关系 ,以免产生工件报废和机床安全事故。五.结论

综上所述 ,正确合理的使用刀具长度补偿功能 ,可以使编程人员直接按照工件的轮廓尺寸进行程序编制 ,极大的提高了编程的工作效率 ,具有较大的实用性和高效性。六.参考文献

[1] 王爱玲.现代数控编程技术及应用.北京国防工业出版社 , 2002.[2] 郑军 ,秋实 ,雪艳.加工中心刀具长度补偿功能应用技巧现代制造工程.2003.[3] 魏兴.数控机床加工中的刀具补偿.机械制造与自动化.