2--刀具补偿及刀具长度补偿计算方法.ppt

第三节刀具补偿原理
一、刀具补偿计算的意义
(1)什么是刀具补偿
在数控加工过程中,数控系统的实际控制对象是刀具中心或刀架相关点,数控系统通过直接控制刀具中心或刀架相关点的运动轨迹,来间接地实现实际零件轮廓的加工。
然而,实际刀具参与切削的部位是刀尖(车刀)或刀刃边缘(铣刀),它们与刀具中心或刀架相关点之间存在着尺寸偏差,因此数控系统必须根据刀尖或刀刃边缘的实际坐标位置(即零件轮廓的实际坐标位置)来计算出刀具中心或刀架参考点的相应坐标位置,这种计算过程就称为刀具补偿。
刀具补偿的计算工作可以由用户来完成;而对于具有刀具补偿功能的数控系统,也可以由数控系统来自动完成。
①由用户来完成刀具补偿的计算工作
此时,数控加工程序段中的坐标数据就是刀具中心或刀架相关点的坐标位置。
例:假设刀具半径为15
(165,35)
(165,165)
(35,165)
(35,50)
Y
X
(150,50)
(150,150)
(50,150)
(50,50)
G0 X35 Y50
G1 Y165 F100
X165
Y35
X50
G0 X0 Y0
(50,35)
(150,50)
(150,150)
(50,150)
(50,50)
②由数控系统来自动完成刀具补偿的计算工作。
启用数控系统的刀具补偿功能后,刀具补偿的计算工作将由数控系统来自动完成。此时数控加工程序段中的坐标数据采用零件轮廓的实际坐标数据,既数控加工时刀尖或刀刃边缘的实际坐标位置。
G0 G41 X50 Y50
G1 Y150
X150
Y50
X50
G0 G40 X0 Y0
R1
(2)刀具补偿的作用
采用刀具补偿功能,不仅可以大大简化数控加工程序的编写工作,还可以提高数控加工程序的利用率,主要表现在两方面。
①当刀具尺寸发生变化(刀具磨损、刀具更换等)时,只需修改相应的刀具参数即可。
②在同一台机床上对同一零件轮廓进行粗加工、半精加工和精加工等多道工序时,不必编写三种加工程序,可将各道工序所预留的加工余量加入刀具参数即可。
R2
R3
余量2
余量3
R3 = R + 余量3
R2 = R + 余量2
R1 = R + 0
L1
L2
F
r
L1
F
F
Y
X
r
(3)刀具补偿类型
刀具补偿分为刀具长度补偿和刀具半径补偿两种类型。对于不同机床上所使用的不同类型的刀具,其补偿形式也不一样。
①立铣刀:主要是刀具半径补偿,有时需要刀具长度补偿;
②钻头:主要是刀具长度补偿;
③外圆车刀:即需要刀具半径补偿,也需要纵横两个坐标方向的刀具长度补偿。
立铣刀
Z
X
钻头
X
Z
外圆车刀
刀具补偿时所使用的刀具参数主要有:刀具半径、刀具长度、刀具中心偏移量等等。这些刀具参数应该在程序运行前预先存入刀具参数表中。
在刀具参数表中,不同的刀具补偿号(刀沿)对应着不同的一组刀具参数。在编制数控加工程序时,可以通过调用不同的刀具补偿号来实现不同的刀具补偿计算。
二、刀具长度补偿计算
当刀具的长度尺寸发生变化而影响工件轮廓的加工时,数控系统应对这种变化实施补偿,即刀具长度补偿。
(1)车床情况
数控车床的刀具结构如右图所示。
S :刀尖圆弧圆心;
RS:刀尖圆弧半径;
P(ZP,XP):理论刀尖点;
F(ZF,XF):刀架相关点;
(ZPF,XPF):P点相对于F点的坐标。
车刀的刀具长度补偿就是实现刀尖圆弧中心S与刀架相关点F之间的坐标变换。
在实际操作中,刀尖圆弧圆心S点相对于 F点的位置偏移量难以直接测量,而理论刀尖点P相对于F点的位置偏移量比较容易测量。因此,一般情况下,我们先测量出理论刀尖点P与刀架参考点F之间的位置偏移量,然后根据情况来考虑是否需要再精确计算出刀尖圆弧中心S与刀架参考点F之间的位置偏移量。通过测量计算得出的这个位置偏移量数值将被存放在数控系统的刀具参数表中。
(1)假设刀尖圆弧半径RS = 0
此时,P点与S点重合,根据图示的几何关系可知:
已知:
代入上式后得刀具长度补偿计算公式为:
(2-1)
①理论刀尖点P的坐标(ZP,XP)就是实际被加工零件的轮廓轨迹坐标,该坐标值可以从数控加工程序中直接获得;
②(ZPF,XPF)为理论刀尖点P相对于刀架参考点F的坐标值。
设(ZFP,XFP)为刀架参考点F相对于理论刀尖点P的坐标值,则有:
(2-2)
(2-1)