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[導(dǎo)讀] 數(shù)控機(jī)床加工中心的刀具補(bǔ)償(偏置)概念在我們生活中應(yīng)用很多。例如,汽車駕駛員在駕駛汽車?yán)@過一塊石頭的時(shí)候,會(huì)讓汽車靠石頭的一邊繞過石頭,而且要考慮到汽車是有一定寬度的,所以讓汽車中心線遠(yuǎn)離石頭至少半個(gè)車寬的距離。二十世紀(jì)六七十年代的數(shù)控加


 數(shù)控機(jī)床加工中心的刀具補(bǔ)償(偏置)概念在我們生活中應(yīng)用很多。例如,汽車駕駛員在駕駛汽車?yán)@過一塊石頭的時(shí)候,會(huì)讓汽車靠石頭的一邊繞過石頭,而且要考慮到汽車是有一定寬度的,所以讓汽車中心線遠(yuǎn)離石頭至少半個(gè)車寬的距離。二十世紀(jì)六七十年代的數(shù)控加工中沒有補(bǔ)償?shù)母拍睿跃幊倘藛T不得不圍繞刀具的理論路線和實(shí)際路線的相對(duì)關(guān)系來進(jìn)行編程,容易產(chǎn)生錯(cuò)誤。補(bǔ)償?shù)母拍畛霈F(xiàn)以后極大地提高了編程的工作效率。


  在數(shù)控加工中有三種補(bǔ)償:刀具半徑補(bǔ)償、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償、夾具補(bǔ)償。這一章主要介紹刀具半徑補(bǔ)償?shù)脑怼?/span>



一、刀具半徑補(bǔ)償?shù)幕靖拍?/span>


  1、什么是刀具半徑補(bǔ)償     


  根據(jù)按零件輪廓編制的程序和預(yù)先設(shè)定的偏置參數(shù),實(shí)時(shí)自動(dòng)生成刀具中心軌跡的功能成為刀具半徑補(bǔ)償功能。


  2、刀具半徑功能的主要用途  


  (1)由于刀具的磨損或因換刀引起的刀具半徑變化時(shí),不必重新編程,只需修改相應(yīng)的偏置參數(shù)即可。 


 ?。?)加工余量的預(yù)留可通過修改偏置參數(shù)實(shí)現(xiàn),而不必為粗、精加工各編制一個(gè)程序。 


  3、刀具半徑補(bǔ)償?shù)某S梅椒?nbsp;


  (1)B刀補(bǔ)  


  特點(diǎn):刀具中心軌跡的段間都是用圓弧連接過渡。


  優(yōu)點(diǎn):算法簡(jiǎn)單,實(shí)現(xiàn)容易。


  缺點(diǎn):①外輪廓加工時(shí),由于圓弧連接時(shí),刀具始終在一點(diǎn)切削,外輪廓尖角被加工成小圓角。


 ?、趦?nèi)輪廓加工時(shí),必須由編程人員人為的加一個(gè)輔助的過渡圓弧,且必須保證過渡圓弧的半徑大于刀具半徑。這樣:一是增加編程工作難度;二是稍有疏忽,過渡圓弧半徑小于刀具半徑時(shí),會(huì)因刀具干涉而產(chǎn)生過切,使加工零件報(bào)廢。 


 ?。?)C刀補(bǔ) 


  特點(diǎn):刀具中心軌跡段間采用直線連接過渡。直接實(shí)時(shí)自動(dòng)計(jì)算刀具中心軌跡的轉(zhuǎn)接交點(diǎn)。 


  優(yōu)點(diǎn):尖角工藝性好;在加工內(nèi)輪廓時(shí),可實(shí)現(xiàn)過切自動(dòng)預(yù)報(bào)。 


  兩種刀補(bǔ)在處理方法上的區(qū)別:B刀補(bǔ)采用讀一段,算一段,走一段的處理方法。故無法預(yù)計(jì)刀具半徑造成的下一段軌跡對(duì)本段軌跡的影響  C刀補(bǔ)采用一次對(duì)兩段進(jìn)行處理的方法。先處理本段,再根據(jù)下一段來確定刀具中心軌跡的段間過渡狀態(tài),從而完成本段刀補(bǔ)運(yùn)算處理。 




二、刀具半徑補(bǔ)償?shù)墓ぷ髟?/strong>


  1、刀具半徑補(bǔ)償?shù)倪^程 


        刀具半徑補(bǔ)償?shù)倪^程分三步。 


  (1)刀補(bǔ)建立

  指刀具從起點(diǎn)接近工件時(shí),刀具中心從與編程軌跡重合過渡到與編程軌跡偏離一個(gè)偏置量的過程。該過程的實(shí)現(xiàn)必須有G00或G01功能才有效。


  (2)刀補(bǔ)進(jìn)行      

  在G41或G42程序段后,程序進(jìn)入補(bǔ)償模式,此時(shí)刀具中心與編程軌跡始終相距一個(gè)偏置量,直到刀補(bǔ)取消。


  (3)刀補(bǔ)撤消      

  刀具離開工件,刀具中心軌跡過渡到與編程軌跡重合的過程稱為刀補(bǔ)取消,刀補(bǔ)的取消用G40或D00來執(zhí)行。


  如圖所示,刀具半徑補(bǔ)償?shù)倪^程的程序如下:




  2、刀具半徑補(bǔ)償?shù)淖⒁馐马?xiàng)


  (1)刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕⑴c取消,只有在移動(dòng)指令G00或G01下才能生效。


 ?。?)刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕⑴c取消,應(yīng)在輔助程序段中進(jìn)行,不能編程在輪廓加工的程序段上。


 ?。?)刀具半徑的補(bǔ)償值存儲(chǔ)在指定的寄存器中,當(dāng)?shù)毒甙霃窖a(bǔ)償值發(fā)生變化時(shí),只需要修改寄存器中的值即可,不需要修改程序。因此,利用刀具半徑補(bǔ)償功能編寫的輪廓加工程序,與刀具半徑無關(guān)。


 ?。?)車削加工時(shí)的G41、G42如圖4所示。銑削時(shí)順銑為G41,逆銑為G42。



  3、刀具半徑補(bǔ)償?shù)霓D(zhuǎn)接形式和過渡方式 


 ?。?)轉(zhuǎn)接形式


  隨著前后兩段編程軌跡線形的不同,相應(yīng)的刀具中心軌跡有不同的轉(zhuǎn)接形式。CNC系統(tǒng)都有直線和圓弧插補(bǔ)功能,對(duì)這兩種線形組成的編程軌跡,有四種轉(zhuǎn)接形式: 


  1)直線有直線轉(zhuǎn)接; 

  2)直線與圓弧轉(zhuǎn)接; 

  3)圓弧與直線轉(zhuǎn)接; 

  4)圓弧與圓弧轉(zhuǎn)接。


  (2)過渡方式




  矢量夾角α:兩編程軌跡在交點(diǎn)處非加工側(cè)的夾角。如圖1所示。  


  根據(jù)矢量夾角和刀補(bǔ)方向(G41/G42),從一編程段到另一編程段的連接方式(過渡方式)有三種: 


  縮短型:    α≥1800 

  伸長(zhǎng)型:    900≤α≤1800   

  插入型:    00≤α≤900    



  4、刀具中心軌跡的轉(zhuǎn)接形式和過渡方式列表




  表1、表2給出了四種轉(zhuǎn)接形式的三種過渡方式在插補(bǔ)過程(三步)中的刀具中心軌跡的列表。表中,實(shí)線---編程軌跡,虛線---刀具中心軌跡,箭頭---走刀方向,α---矢量夾角,r—刀具中心偏置量。 


  對(duì)刀補(bǔ)建立程序段: 

  當(dāng)本段編程軌跡與下段編程軌跡為非縮短型時(shí),刀具中心將從起刀點(diǎn)快速走到本段編程軌跡終點(diǎn)處的刀具半徑矢量的頂點(diǎn);當(dāng)為縮短型時(shí),刀具中心將從起刀點(diǎn)快速走到下段編程軌跡起點(diǎn)處的刀具半徑矢量的頂點(diǎn)。 


  對(duì)刀補(bǔ)撤消程序段: 

  當(dāng)本段編程軌跡與下段編程軌跡為非縮短型時(shí),刀具中心將從撤消段編程軌跡起點(diǎn)處的刀具半徑矢量的頂點(diǎn)走到編程終點(diǎn);當(dāng)為縮短型時(shí),刀具中心將從上段編程軌跡終點(diǎn)處刀具半徑矢量的頂點(diǎn)快速走到編程軌跡終點(diǎn)。 



  5、刀具中心軌跡的計(jì)算依據(jù): 編程軌跡和刀具中心偏置量。



  計(jì)算任務(wù): 計(jì)算出刀具中心軌跡各組成線段的各交點(diǎn)的值,如圖2,即計(jì)算J,K,C,Cˊ點(diǎn)的坐標(biāo)值。 


  計(jì)算的已知量: 

  刀具半徑矢量,編程矢量,矢量夾角α。


  計(jì)算方法:  J點(diǎn)和K點(diǎn)可根據(jù)刀具半徑矢量的模量和方向(垂直于編程矢量)計(jì)算。    


  C點(diǎn)和Cˊ點(diǎn)的坐標(biāo)可有已知矢量的幾何關(guān)系計(jì)算。 



  6、刀具補(bǔ)償?shù)膶?shí)例

    

圖3


  下面說明刀具半徑補(bǔ)償?shù)墓ぷ鬟^程。如圖3。 


 ?。?)讀入OA,判斷是刀補(bǔ)建立。 


 ?。?)讀入AB,根據(jù)矢量夾角小于90°過渡方式為插入型。則計(jì)算a,b,c的坐標(biāo)值,輸出線段Oa、ab、bc,作為刀心軌跡,進(jìn)行插補(bǔ)。


 ?。?)讀入BC,根據(jù)矢量夾角小于90°過渡方式為插入型。則計(jì)算d、e的坐標(biāo)值,輸出線段cd、de,作為刀心軌跡,進(jìn)行插補(bǔ)。


 ?。?)讀入CD,根據(jù)矢量夾角大于180°過渡方式為縮短型。則計(jì)算f的坐標(biāo)值,輸出線段ef,作為刀心軌跡,進(jìn)行插補(bǔ)。


 ?。?)讀入DE,判斷是刀補(bǔ)撤消,根據(jù)矢量夾角大于90°而小于180°,過渡方式為伸長(zhǎng)型。則計(jì)算g、h的坐標(biāo)值,輸出線段fg、gh、hE,作為刀心軌跡,進(jìn)行插補(bǔ)。


  (6)刀具半徑補(bǔ)償處理結(jié)束。



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