數控車床用刀具:CNC數控車床G40,G41,G42刀具半徑補償詳細講解

 2018-12-12 17:29:25  |  編輯:神速數控機床  |  閱讀:732  |   cnc編程  刀具半徑補償
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隨著現代數控成型刀具的普及使用,大大提高了企業的加工能力,但由于刀具總是具有一定的半徑,刀具中心運動軌跡并不是加工零件的實際輪廓。若用刀具中心軌跡來編制加工程序,則程序的數學處理工作量大,當刀具半徑發生變化時,則又還需重新修改或編制程序。這樣,編程會很麻煩。

利用刀具半徑補償功能,當編制零件加工程序時,只需按零件輪廓編程,使用刀具半徑補償指令,并在控制面板上用鍵盤(CRT/MDI)方式,人工輸入刀具半徑值,數控系統便會根據零件程序和刀具半徑自動計算出刀具中心的偏移量,進而得到偏移后的中心軌跡,并使系統按刀具中心軌跡運動,完成對零件的加工。

1 ?數控車削加工中刀尖圓弧半徑補償的應用

1.1 ?刀尖圓弧半徑補償的分析

數控車床編程時可以將車刀刀尖看作一個點,按照工件的實際輪廓編制加工程序。但實際上,為保證刀尖有足夠的強度和提高刀具壽命,車刀的刀尖均為半徑不大的圓弧。一般粗加工所使用的車刀的刀尖圓弧半徑R為0.8 mm或1.2 mm;精加工所使用車刀的圓弧半徑R為0.4 mm或0.2 mm。切削加工時,刀具切削點在刀尖圓弧上變動。在切削內孔、外圓及端面時,刀尖圓弧不影響加工尺寸和形狀,但在切削錐面和圓弧時,會造成過切或欠切現象。

因此,當使用車刀來切削加工錐面和圓弧時,必須將假設的刀尖的路徑作適當的修正,使之切削加工出來的工件能獲得正確尺寸,這種修正方法稱為刀尖圓弧半徑補償。

1.2 ?刀尖圓弧半徑補償的方法

對于采用刀尖圓弧半徑補償的加工程序,在加工前要把刀尖半徑補償的有關數據輸入到刀補存儲器中,以便執行加工程序時,數控系統對刀尖圓弧半徑所引起的誤差自動進行補償。刀尖圓弧半徑補償是通過G41、G42、G40代碼及T代碼指定的刀尖圓弧半徑補償值來加入或取消。其程序段格式為:

其中:G40為取消刀尖圓弧半徑補償;G41為建立刀具圓弧半徑左補償;G42為建立刀具圓弧半徑右補償。

圖片

圖1表示了根據刀具與工件的相對位置及刀具的運動分析如何選用G41或G42指令。

數控車床用刀具:CNC數控車床G40,G41,G42刀具半徑補償詳細講解

刀尖圓弧半徑補償值可以通過數控系統的刀具補償設定畫面設定。以廣州數控GSK980T系統為例,如圖2所示,T指令要與刀具補償編號相對應,并且要輸入假想刀尖位置序號。假想刀尖位置序號是對不同形式刀具的一種編碼,如圖3所示。

2 ?數控銑削加工中刀具半徑補償的應用

2 ?數控銑削加工中刀具半徑補償的應用

2.1 ?刀具半徑補償的目的

在數控銑床/加工中心上進行輪廓加工時,因為銑刀具有一定的半徑,所以刀具中心的軌跡與工件輪廓不重合。如不考慮刀具半徑,直接按照工件輪廓編程是很方便,但加工出的零件尺寸會比圖樣尺寸要求小一個銑刀直徑值(加工外輪廓時)或大一個銑刀直徑值(加工內輪廓時),為此必須使刀具沿工件輪廓的法向偏移一個刀具半徑,這就是刀具半徑補償。

2.2 ?刀具半徑補償的方法

2.2.1 ?建立刀具半徑

建立刀具半徑補償的指令格式:

?X ???Y ???D ???;

式中:G41是建立刀具半徑左補償指令;

G42是建立刀具半徑右補償指令;

X、Y為建立刀具半徑補償時G00或G01運動的目標點坐標;

??D為刀具半徑補償地址,其范圍為D00~D99,其值可在

(CRT/MDI)方式輸入。

2.2.2 ?取消刀具半徑補償

取消刀具半徑補償指令格式:G40X ???Y ???;

其中:G40是取消刀具半徑補償指令。使用該指令后,G41、G42

指令無效;

X、Y為取消刀具半徑補償時G00或G01運動的目標點坐標。

2.2.3 ?刀具半徑的補償的判別方法

在處于補償平面的另一根軸的正方向上,沿刀具的移動方向看,當刀具處于切削輪廓左側時,即順著刀具前進方向看(假定工件不動),刀具位于工件輪廓的左邊,稱左補償,如圖4(a)所示;當刀具處于切削輪廓右側時,即順著刀具前進方向看(假定工件不動),刀具位于工件輪廓的右邊,稱右補償,如圖4(b)所示。

2.2.4 ?刀具半徑補償值的設定

在MDI面板上,把刀具半徑補償值賦給D代碼,地址D所對應的偏置存儲器中存入的偏置值通常指刀具的半徑值。若用來粗加工時,可以輸入比刀具半徑值大的數值,即輸入的數值的大小為刀具半徑值與加工余量之和。

2.3 ?刀具半徑補償在加工中的應用

2.3.1 ?利用刀具半徑補償,簡化程序的編制計算量

當使用半徑為R的圓柱銑刀加工工件輪廓時,如果數控系統不具備刀具半徑補償功能,那么必須要按照偏離輪廓距離為R的刀具中心運動軌跡的數據來編程,也就是說在加工工件輪廓時,要想得到實際的工件輪廓必須使刀具偏移實際輪廓的一個刀具半徑值。在按等距輪廓線編程后,若刀具半徑改變或刀具磨損后,要想加工出滿足要求的輪廓尺寸,就必須再次改變等距線寬度重新編程。這樣會給編程加工帶來很大的麻煩。對于有刀具半徑補償功能的數控系統,就不必計算刀具中心的運動軌跡,只要按照被加工工件的輪廓編程,同時在程序中給出刀具半徑的補償指令,數控系統會自動計算后,偏置一定的距離后進行走刀,加工出程序輪廓的工件,大大方便了計算,簡化了編程的工作。

2.3.2 ?應用刀具半徑補償,調用同一程序銑削零件的內輪廓和外輪廓

在加工同一公稱尺寸的內輪廓和外輪廓時(即凸、凹型面),可以按零件的輪廓來編程,并將其設置為子程序。在編制主程序時,充分利用刀具半徑補償功能G41或G42指令,并在加工前將刀具半徑設定為刀具半徑補償值輸入到對應的補償地址,然后通過調用子程序的方法,就可實現刀具半徑自動補償,完成內外輪廓的加工。

另外,也可以將內外輪廓編寫為同一程序(如統一按外輪廓編程),在加工外輪廓時,將偏置值設為+D,刀具中心將沿輪廓外側切削;當加工內輪廓時,將偏置值設為-D,這時刀具中心將沿輪廓內側切削。

2.3.3 ?運用刀具半徑補償,實現零件的粗精加工

在編制程序時,結合子程序調用,只要編制精加工程序,通過改變當前刀具的半徑補償值就可以實現對輪廓的粗加工與精加工。當把刀具半徑補償值改大,在加工外輪廓時,其外形尺寸就會變大;在加工內型腔時,其內輪廓尺寸就會變小。如此,可以根據輪廓與加工余量的大小,通過適當修改(放大)刀具半徑補償值來進行輪廓的粗加工與半精加工。半精加工后對工件進行實際測量,根據測量值與圖樣尺寸進行比較后,修改精加工時的刀具半徑補償值,再對工件進行精加工。這樣就可以滿足加工的要求,加工出合格的產品。

2.3.4 ?利用刀具半徑補償,提高工件的加工精度

當刀具磨損或刀具重磨后,刀具半徑將發生變化,即刀具半徑將變小,這時可通過修改對應的刀具半徑補償值,減少由于刀具磨損等造成的加工誤差,以提高工件的加工精度。另外,在進行首件試切時,為保證首件產品質量合格,而不至于浪費材料,也采取改變刀具半徑補償值的方法來實現。即通過進行試切后,根據實際測量值,再修改對應的刀具半徑補償值,而后進行半精加工與精加工,直到尺寸精度等都符合技術要求,即首件試切合格后轉入批量生產。

刀具半徑補償功能有很重要的用途。在程序編制的過程中若能充分利用刀具半徑補償功能的優勢,結合子程序調用或宏程序來綜合應用,不僅還可以解決任意的內外輪廓的倒角、倒圓角,而且還降低了編程的難度、節約了時間、簡化了編程,大大的提高了生產效率。

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相關問答

問:數控車床上常用的刀具材質有哪幾種

答:在數控機床中,常用的刀具材料包括高速鋼、硬質合金、陶瓷和超硬刀具這幾大類。
高速鋼是一種高合金工具鋼,是在鋼中加入了較多的鎢、鉬、鉻、釩等金屬元素合成而得。它具有硬度高、耐熱性強等特點,硬度是一般硬質合金的二到三倍,可以承受攝氏650度的高溫而不影響切削。常用于有色金屬、結構鋼、鑄鐵等材料的加工。
硬質合金是一種粉末冶金制品,它是用高硬度、難熔的金屬碳化物與金屬粘結劑在高溫條件下燒結而成的。它的工作溫度可以達到攝氏1000度的高溫,雖然強度和韌性低于高速鋼,但使用壽命卻是后者的幾倍,甚至是幾十倍。常用于加工淬硬鋼等多種材料。
使用陶瓷材料制造的刀具除了具有很高的硬度、耐磨性和良好的高溫力學性能之外,最大的優點是化學性質穩定,與金屬的親合力較小,不容易與被加工的金屬發生粘結,可用于高速、超高速切削及硬材料切削。鋼、鑄鐵、合金及難加工材料常使用陶瓷刀具來進行切削。
超硬材料指的是人造金剛石、立方氮化硼,以及用這些材料粉末與結合劑燒結而成的聚晶金剛石、聚晶立方氮化棚等。眾所周知,金剛石是自然界中硬度最高的物質,因此,超硬材料均具有極好的耐磨性,常用于高速切削及難切削材料的加工。

問:數控車床機夾刀(車床刀具)種類用途區別的疑問。

答:  (1)車削車床刀具
  常規車削刀具仍為方形刀體或圓柱刀桿。方形刀體一般用槽形刀架螺釘緊固方式固定。刀具市場調研顯示,圓柱刀桿是用套筒螺釘緊固方式固定。它們與機床刀盤之間的聯接是通過槽形刀架和套筒接桿來聯接的。在模塊化車削工具系統中,有刀塊式和圓柱齒條式,而以圓柱齒條式應用較多,數控機床其刀頭與刀體的聯接是“插入快換式系統” (block tool system二bts;iso 5608―1980標準)。它既可以用于外圓車削又可用于內孔鏜削,也適用于車削中心的自動換刀系統。
  (2)鉆削車床刀具
  鉆削刀具可用于數控車床、車削中心,又可用于數控鏜銑床和加工中心。搖臂鉆床因此它的結構和聯接形式有多種。有直柄、直柄螺釘緊定、錐柄、螺紋聯接、模塊式聯接(圓錐或圓柱聯接)等多種。
  (3)銑削車床刀具
  ‍銑刀體與刀桿分離制造以刀體孔為基準與刀桿配合聯接,數控機床或銑刀體與刀桿制成一體(直接與柄體聯接)。對機夾式可轉位刀片的銑刀,這兩種聯接形式均可采用,而整體式高速鋼銑 蘇州隆凱機電科技有限公司多年從事于加工中心、數控機床、電火花、數控雕銑機、數控穿孔機、線切割、磨床、車床等的經營與研究。其中數控車床有CN-43、CN-52、CN-850、CN-500、H-850TL、TECH-998等型號。

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