在20世紀(jì)60～70年代的數(shù)控加工中還沒有刀具補(bǔ)償（簡稱刀補(bǔ)）的概念，編程人員不得不根據(jù)刀具的理論路線和實(shí)際路線的相對關(guān)系進(jìn)行編程，既容易產(chǎn)生錯誤，又使得編程效率很低。當(dāng)?shù)毒哐a(bǔ)償概念出現(xiàn)并應(yīng)用到數(shù)控系統(tǒng)中后，編程人員就可以直接按照工件的輪廓尺寸進(jìn)行程序編制。在建立、執(zhí)行刀補(bǔ)后，由數(shù)控系統(tǒng)自動計(jì)算、自動調(diào)整刀位點(diǎn)到刀具的運(yùn)動軌跡。當(dāng)?shù)毒吣p或更換后，加工程序不變，只須更改程序中刀具補(bǔ)償?shù)臄?shù)值。刀具補(bǔ)償使用簡單方便，能極大提高編程的工作效率。
數(shù)控加工中主要有以下四種補(bǔ)償方式：（1）刀具長度補(bǔ)償；（2）刀具半徑補(bǔ)償；（3）夾具偏置補(bǔ)償；（4）夾角補(bǔ)償（主要用于加工中心和數(shù)控銑床）。它們基本上能解決加工過程中因刀具形狀而產(chǎn)生的軌跡問題。下面就這四種補(bǔ)償在一般加工編程中的應(yīng)用進(jìn)行探討。
1．刀具長度補(bǔ)償
刀具長度補(bǔ)償是非常重要的概念，刀具長度補(bǔ)償功能在加工程序編制過程中的運(yùn)用具有較大的實(shí)用性和高效性。
在實(shí)際加工過程中，每一把刀的長度都不同，例如，鉆削深度為60mm的孔，然后攻深度為55mm的螺紋時(shí)，可分別用長度為250mm的鉆頭和350mm的絲錐。先用鉆頭鉆孔深60mm，此時(shí)機(jī)床上已經(jīng)設(shè)定工件坐標(biāo)系零點(diǎn)，當(dāng)換上絲錐攻絲時(shí)，如果仍從所設(shè)定的零點(diǎn)開始加工，則會因絲錐比鉆頭長而使攻絲過長，造成刀具和工件的損壞。此時(shí)，如事先對絲錐和鉆頭的長度設(shè)定了補(bǔ)償，則在完成鉆孔加工、調(diào)用絲錐工作時(shí)，即使絲錐和鉆頭的長度不同，由于刀具長度補(bǔ)償?shù)拇嬖�，零點(diǎn)Z坐標(biāo)會自動向Z＋(或Z-)方向補(bǔ)償絲錐的長度，從而保證加工零點(diǎn)的正確性。
利用刀具長度補(bǔ)償指令(G43、G44)，可以不改變程序而隨時(shí)補(bǔ)償?shù)毒唛L度的變化，補(bǔ)償量存入H代碼指令的存儲器中。G43表示存儲器中補(bǔ)償量與程序指令的終點(diǎn)坐標(biāo)值相加，G44表示存儲器中補(bǔ)償量與程序指令的終點(diǎn)坐標(biāo)值相減。例如，程序段N80 G43 Z56 H05中，假設(shè)05存儲器中的值為16，則表示終點(diǎn)坐標(biāo)值為72mm。存儲器中補(bǔ)償量的數(shù)值，可用MDI或DPL預(yù)先存入存儲器，也可用程序段指令G10 P05 R16進(jìn)行輸入存儲。取消刀具長度補(bǔ)償可用G49指令或H00指令，由于每把刀具都有自己的長度補(bǔ)償值，在換刀時(shí)利用G43(或G44)H指令賦予刀具長度補(bǔ)償就自動取消了前一把刀具的長度補(bǔ)償，因此取消刀補(bǔ)可不使用G49指令或H00指令。
刀具長度補(bǔ)償主要有以下兩種方式。
（1）用刀具的實(shí)際長度作為刀長的補(bǔ)償(推薦使用方式)
用對刀儀測量刀具的長度，然后把這個數(shù)值輸入到刀具長度補(bǔ)償寄存器中作為刀長的補(bǔ)償。用該方式進(jìn)行刀具補(bǔ)償，可以避免在加工不同工件時(shí)不斷地修改刀長偏置，即使受刀庫容量限制，需取下刀具而重新安裝時(shí)，只需根據(jù)刀具標(biāo)牌上的刀長數(shù)值作為刀具長度補(bǔ)償而無需再測量，可節(jié)省輔助工作時(shí)間。其次，用刀具實(shí)際長度作為刀長補(bǔ)償可以在機(jī)床運(yùn)行加工的同時(shí)，在對刀儀上進(jìn)行其他刀具的長度測量，不必占用機(jī)床運(yùn)行時(shí)間，可充分發(fā)揮加工中心的效率。
（2）采用刀尖在Z方向上與編程零點(diǎn)的距離值(有正負(fù))作為補(bǔ)償值
這種方法適用于一個人操作機(jī)床而沒有足夠時(shí)間來用對刀儀測量刀具長度的工作環(huán)境。采用這種刀具長度補(bǔ)償方式，其補(bǔ)償值即是主軸從機(jī)床Z坐標(biāo)零點(diǎn)移動到工件編程零點(diǎn)時(shí)的刀尖移動距離，因此補(bǔ)償值總為負(fù)值且很大。當(dāng)用同一把刀加工其它工件時(shí)就需要重新設(shè)置刀具長度補(bǔ)償值。
2．刀具半徑補(bǔ)償
與使用刀具長度補(bǔ)償后在編程時(shí)基本不用考慮刀具長度一樣，當(dāng)使用了刀具半徑補(bǔ)償后，編程時(shí)就不必過多考慮刀具的直徑。刀具長度補(bǔ)償適用于所有刀具，刀具半徑補(bǔ)償一般只適用于銑刀類刀具。用銑刀加工工件的外輪廓或內(nèi)輪廓時(shí)，采用刀具半徑補(bǔ)償；用端面銑刀加工工件的端面時(shí)，采用刀具長度補(bǔ)償。
采用刀具半徑補(bǔ)償功能時(shí)，先將刀具的半徑值預(yù)先存入存儲器HXX（XX為存儲器號）中，執(zhí)行刀具半徑補(bǔ)償后，數(shù)控系統(tǒng)自動計(jì)算，并按照計(jì)算結(jié)果自動補(bǔ)償?shù)毒摺５毒甙霃阶笱a(bǔ)償(G41)指刀具偏向編程加工軌跡運(yùn)動方向的左方，刀具半徑右補(bǔ)償(G42)指刀具偏向編程加工軌跡運(yùn)動方向的右方。取消刀具半徑補(bǔ)償用G40指令或H00指令。
在編制工件粗、精加工程序的過程中，合理運(yùn)用刀具半徑補(bǔ)償功能，可以極大減少計(jì)算工作量，提高加工效率。如一個工件的外形加工分為粗加工和精加工，當(dāng)編制完粗加工程序，制定精加工程序時(shí)，因粗加工后工件外形尺寸發(fā)生了變化，又要重新計(jì)算精加工的刀具中心坐標(biāo)值，計(jì)算工作量較大。此時(shí)如果使用刀具半徑補(bǔ)償功能，可以忽略刀具半徑，而只根據(jù)工件尺寸進(jìn)行編程，然后把刀具半徑作為半徑補(bǔ)償值放在半徑補(bǔ)償寄存器里。不管是臨時(shí)更換銑刀或進(jìn)行粗精加工，僅需要更改刀具半徑的補(bǔ)償值就可以控制工件的外形尺寸，而加工程序則基本上不用改動。
使用刀具半徑補(bǔ)償時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
（1）在建立、取消刀補(bǔ)時(shí)所使用的G41、G42、G40指令的程序段中，必須同時(shí)使用G00或G01指令，不能使用G02或G03指令；
（2）當(dāng)?shù)毒甙霃窖a(bǔ)償取負(fù)值時(shí)，G41和G42的功能互換；
（3）刀具半徑補(bǔ)償有B功能和C功能兩種補(bǔ)償形式。由于B功能刀具半徑補(bǔ)償只能根據(jù)本段程序進(jìn)行刀補(bǔ)計(jì)算，不能解決程序段之間的過渡問題，使用時(shí)均將工件輪廓處理成圓角過渡，因此工件尖角處工藝性較差；C功能刀具半徑補(bǔ)償能自動處理兩程序段刀具中心軌跡的轉(zhuǎn)接，可完全按照工件輪廓進(jìn)行編程，因此現(xiàn)代CNC數(shù)控機(jī)床幾乎都采用C功能刀具半徑補(bǔ)償。當(dāng)采用C功能刀具半徑補(bǔ)償時(shí)，要求在建立刀具半徑補(bǔ)償程序段的后續(xù)兩個程序段中，必須含有指定補(bǔ)償平面的位移指令(G00、G01，G02、G03等)，否則無法建立正確的刀具半徑補(bǔ)償。
3．夾具偏置補(bǔ)償
正像刀具長度補(bǔ)償和半徑補(bǔ)償讓編程者可以不需考慮刀具的長短和大小一樣，使用夾具偏置補(bǔ)償可讓編程者不必過多考慮工件夾具的位置。
在一臺加工中心上加工小工件時(shí)，上一次工裝可以裝夾多個工件，編程者在編制程序時(shí)，不用考慮每一個工件在編程時(shí)的坐標(biāo)零點(diǎn)，而只需按照各自的編程零點(diǎn)進(jìn)行編程，然后使用夾具偏置功能來移動機(jī)床在每一個工件上的編程零點(diǎn)。
夾具偏置補(bǔ)償使用夾具偏置指令G54～G59來執(zhí)行。另一種方法是使用G92指令設(shè)定工件坐標(biāo)系。當(dāng)一個工件加工完成，開始下一個工件的加工時(shí)，使用G92指令來重新設(shè)定新的工件坐標(biāo)系。
4．夾角補(bǔ)償
加工中兩平面相交為夾角，可能產(chǎn)生超程過切現(xiàn)象，導(dǎo)致加工誤差的產(chǎn)生，此時(shí)可采用夾角補(bǔ)償(G39)來解決。使用夾角補(bǔ)償(G39)指令時(shí)需注意，本指令為非模態(tài)指令，只在本程序段內(nèi)有效，而且只能在G41或G42指令后才能使用，該指令主要用于加工中心和數(shù)控銑床。
|
