中职高二西电版《数控加工与编程》2.6 刀具补偿与换刀程序的处理课件

2.6 刀具补偿与换刀程序的处理 　　刀具补偿是补偿实际加工时所用的刀具与编程时使用的理想刀具或对刀时用的基准刀具之间的差值，从而保证加工出符合图纸尺寸要求的零件的。 2.6.1 刀具的几何补偿和磨损补偿 　　如图2-40所示，刀具几何补偿是补偿刀具形状和刀具安装位置与编程时理想刀具或基准刀具的偏移的；刀具磨损补偿则是用于补偿当刀具使用磨损后刀具头部与原始尺寸的误差的。这些补偿数据通常是通过对刀或检测工件尺寸后采集到的，而且必须将这些数据准确地储存到刀具数据库中，然后通过程序中的刀补代码来提取并执行。 图2-40 刀具的几何补偿和磨损补偿 　　刀补指令用T代码表示。常用T代码格式为：T xx xx，即T后可跟4位数，其中前2位表示刀具号，后两位表示刀具补偿号。当补偿号为0或00时，表示不进行补偿或取消刀具补偿。若设定刀具几何补偿和磨损补偿同时有效时，刀补量是两者的矢量和。若使用基准刀具，则其几何补偿位置补偿为零，刀补只有磨损补偿。在图示按基准刀尖编程的情况下，若还没有磨损补偿时，则只有几何位置补偿，x= xj、z=zj；批量加工过程中出现刀具磨损后，则：x=xj+xm、z=zj+ zm；而当以刀架中心作参照点编程时，每把刀具的几何补偿便是其刀尖相对于刀架中心的偏置量。因而，第一把车刀：x=x1、z=z1；第二把车刀：x=x2、z=z3。 　　对某些数控系统来说，刀具的补偿或取消刀补可以理解为是通过拖板的移动来实现的，执行T指令时，将先让刀架转位，按前2位数字指定的刀具号选择好刀具后，再按后2位数字对应的刀补地址中刀具位置补偿值的大小来调整刀架拖板位置，实施刀具几何位置补偿和磨损补偿。如图2-41所示，刀补移动的效果便是令转位后新刀具的刀尖移动到上一基准刀具刀尖所在的位置上，使得新、老刀尖在工件坐标系中的坐标不变。事实上，Txxxx指令就是一个移动坐标原点来重建坐标系的问题，并不需要真正通过刀架移动来调整实现，只要由系统重置一下工件原点在机床坐标系中的坐标数据即可。 图2-41 换刀时的自动调整 　　T代码指令可单独作一行书写，也可跟在移动程序指令的后部。当一个程序行中同时含有刀补指令和刀具移动指令时，先执行T代码指令，后执行刀具移动指令。 2.6.2 刀尖半径补偿 　　虽然采用尖角车刀对加工及编程都很方便，但由于刀头越尖就越容易磨损，并且当刀具太尖而进给速度又较大时，可明显地感觉出一般的轮廓车削将产生车螺纹的效果，即使减小进给速度，也会影响到加工表面的粗糙度。为此，精车时常将车刀刀尖磨成圆弧过渡刃。采用这样的车刀车内、外圆和端面时，刀尖圆弧不影响加工尺寸和形状，但转角处的尖角肯定是无法车出的，并且在切削锥面或圆弧面时，会造成过切或少切，因此，有必要对此采用刀尖半径补偿来消除误差。 　　1．刀尖半径补偿的处理方式 　　如图2-42(a)所示，有刀尖存在时，对刀尖按轮廓线A编程加工，即可以得到想要的轮廓 A，不需要考虑刀补；而用圆弧头车刀时，若还按假想刀尖编程加工而又不考虑刀补，则实际切削得到的轮廓将是线 B，存在欠切现象。人工考虑刀补量进行编程时，应对假想刀尖按轨迹线C进行刀位点计算；如果以刀尖圆弧中心为刀位点时则应按图2-42(b)所示补偿后圆弧中心轨迹线E计算，只有这样作预刀补编程，方可保证切削时得到要求的轮廓线A。而采用机床自动刀补时，可以直接按照轨迹A编程，再在程序中适当位置加上刀补代码即可。相比而言，采用机床自动刀补要比人工预刀补编程方便。 图2-42 刀尖半径补偿的情形 (a) 假想刀尖作刀位点；(b) 刀尖圆弧中心作刀位点 　　1) 人工预刀补编程的算法 　　以刀尖圆弧中心为刀位点计算刀补的算法和铣床刀具半径补偿一样，将所有线廓均匀向外(或向内)扩大(或缩小)一个刀尖圆弧半径后重新计算交点即可；对于使用假想刀尖作刀位点时刀补算法则比较麻烦，需要有选择性的对锥面和圆弧成型面按照如图2-43所示的算法原理进行计算。 　　对于锥面，应按如图2-43(a)所示，将实际轮廓斜线偏移f =ΔZ·sin 的间距后得到假想斜线，再以该假想斜线与其他线求出假想刀尖点后进行编程；对于圆弧面应按如图2-43(b)所示，将圆心由O移到O，以半径分别为R+r(凸圆弧)或Rr(凹圆弧)的假想圆弧线与其他线求交点后进行编程。 图2-43 假想刀尖补偿的算法原理 (a) 锥面加工；(b) 圆弧加工 　　2) 机床自动刀补的编程处理 　　利用机床自动进行刀尖半径补偿需要使用G40、G41、G42指令。 　　当系统执行到含T代码的程序指令时，仅仅只是从中取得了刀具补偿的寄存器地址号(其中包括刀具几何位置补偿和刀具半径大小)，此时并不会开始实施刀尖半径补偿，只有在程序中遇到G41、G42