數(shù)控加工刀具及其選用技術(shù)

在數(shù)控加工中，由于程序所控制的刀具刀位點(diǎn)的軌跡和實(shí)際刀具切削刃口切削出的形狀并不重合，它們?cè)诔叽绱笮∩希嬖谝粋€(gè)刀具半徑和刀具長短的差別，為此就需要根據(jù)實(shí)際加工的形狀尺寸，算出刀具刀位點(diǎn)的軌跡坐標(biāo)，據(jù)此來控制加工。

數(shù)控加工刀具補(bǔ)償?shù)膬煞N類型：刀具半徑補(bǔ)償 (補(bǔ)償?shù)毒甙霃綄?duì)工件輪廓尺寸的影響)；刀具長度補(bǔ)償 (補(bǔ)償?shù)毒唛L度方向尺寸的變化)。

數(shù)控加工刀具補(bǔ)償?shù)膬煞N方法：人工預(yù)刀補(bǔ) (人工輸入CAM 軟件的刀補(bǔ)量進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)刀補(bǔ))；數(shù)控系統(tǒng)具有自動(dòng)刀具補(bǔ)償功能(程序調(diào)用刀具列表參數(shù)進(jìn)行刀補(bǔ))。經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐證明，如果能靈活應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償和長度補(bǔ)償功能，合理設(shè)置刀具半徑補(bǔ)償值及長度補(bǔ)償值，對(duì)數(shù)控加工將有重要的意義。

下面重點(diǎn)討論刀具的半徑補(bǔ)償和刀具的長度補(bǔ)償。

1.刀具的半徑補(bǔ)償

若數(shù)控裝置不具備刀具半徑自動(dòng)補(bǔ)償功能，要想加工出合格的零件，則只有按刀具中心軌跡進(jìn)行編程，在編程時(shí)就要把刀具的半徑計(jì)算到每一步的程序中，那么數(shù)據(jù)計(jì)算就很復(fù)雜。特別是當(dāng)?shù)毒吣p后，刀具直徑發(fā)生變化，必須重新計(jì)算刀具中心軌跡，修改程序，這樣很難保證加工的精度。如果數(shù)控系統(tǒng)具備刀具半徑補(bǔ)償功能，則編程時(shí)只需按工件實(shí)際輪廓線進(jìn)行。數(shù)控系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算刀具中心軌跡坐標(biāo)，使刀具

偏離工件輪廓一個(gè)半徑值，即進(jìn)行半徑補(bǔ)償。

1.1 刀具半徑補(bǔ)償?shù)姆椒?/p>

根據(jù)ISO 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，工件假定不動(dòng)，刀具運(yùn)動(dòng)。沿刀具的運(yùn)動(dòng)方向看，當(dāng)?shù)毒咛幵诠ぜ邢鬏喞髠?cè)時(shí)，稱為刀具半徑左補(bǔ)償，用G41 表示；當(dāng)?shù)毒咛幵诠ぜ邢鬏喞覀?cè)時(shí)，稱刀具半徑右補(bǔ)償，用G42 表示。如圖所示。

1.2 刀具半徑補(bǔ)償?shù)墓ぷ鬟^程

刀具半徑補(bǔ)償?shù)墓ぷ鬟^程分三步：即刀補(bǔ)的建立、刀補(bǔ)進(jìn)行和刀補(bǔ)的取消。

(1)刀補(bǔ)的建立。刀補(bǔ)的建立，就是指刀具從起點(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。G41、G42 只能在含有G00 或GO1 的程序段有效。

(2)刀補(bǔ)的進(jìn)行。刀補(bǔ)一旦建立，便一直有效，即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。此時(shí)半徑補(bǔ)償在G00、G01 情況下均有效。

(3)刀補(bǔ)取消。使用G40 取消刀具半徑補(bǔ)償，使用該指令后，G41、G42 指令無效。

1.3 刀具半徑補(bǔ)償功能在數(shù)控銑削和加工中心編程中應(yīng)用

(1)避免計(jì)算刀具中心軌跡，可直接用零件輪廓尺寸編程。計(jì)算復(fù)雜形狀工件刀具中心軌跡是比較麻煩的，只要采用刀具半徑補(bǔ)償，銑刀自動(dòng)向被加工工件輪廓外側(cè)位移一個(gè)刀具半徑，不必再計(jì)算銑刀中心軌跡，

(2)利用同一個(gè)程序、同一把刀具，通過設(shè)置不同大小的刀具補(bǔ)償半徑值，而逐步減少切削余盈的方法，來達(dá)到粗、精加工的目的。如采用半徑為R 的刀具，在粗加工時(shí)．設(shè)置刀其半徑值為R+d (d 為精加工余量)．在精加工時(shí)，設(shè)置刀具半徑值為R，就可以用同一加工程序，完成工件的粗加工與精加工。

(3)刀具因磨損、重磨、換新刀而引起直徑改變后，不需修改程序．只需更改刀具參數(shù)的刀補(bǔ)值。在生產(chǎn)中，刀具磨損或更換新刀具時(shí)，會(huì)發(fā)生刀具半徑尺寸變化，采用刀具半徑補(bǔ)償，只要重新設(shè)置刀具半徑值，不必改變加工程序．就可以解決刀具半徑變化同題。

(4)改變刀具補(bǔ)償值對(duì)零件進(jìn)行加工修正。

(5)補(bǔ)償?shù)陌霃街悼赏ㄟ^波龍BLUM 激光對(duì)刀儀自動(dòng)測(cè)量得出。

1.4 刀具半徑補(bǔ)償在實(shí)際應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

以上闡述了靈活應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償功能、合理設(shè)置刀具半徑補(bǔ)償值，在數(shù)控加工中的重要意義。然而在實(shí)際使用時(shí)，還必須注意以下幾點(diǎn)：

(1)使用刀具半徑補(bǔ)償和去除刀具半徑補(bǔ)償時(shí)，刀具必須在所補(bǔ)償?shù)钠矫鎯?nèi)移動(dòng)（也就是只適合等高加工），且移動(dòng)距離應(yīng)大于刀具半徑補(bǔ)償值。若加工半徑小于刀具半徑的內(nèi)圓?。M(jìn)行半徑補(bǔ)償將會(huì)產(chǎn)生過切現(xiàn)象．只有過渡圓角半徑大于等于刀具半徑與精加工余量的和的情況下，才能正常切削。

(2)建立或撤消刀補(bǔ)，必須在刀具移動(dòng)指令GOO 或G01 模式下使用．不可用于圓弧切削指令G02，G03 中．且G41、G42 不能重復(fù)使用。

(3)D00-D99 為刀具補(bǔ)償號(hào)，D00 意味著取消刀具補(bǔ)償，刀具補(bǔ)償值在加工或運(yùn)行之前，必須設(shè)定在補(bǔ)償存儲(chǔ)器中。

(4)若程序中沒有G41，G42 指令，即使波龍BLUM 激光對(duì)刀儀測(cè)量出了半徑值也是不會(huì)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)摹?/p>

2， 刀具長度補(bǔ)償

數(shù)控銑床的軸內(nèi)孔為標(biāo)準(zhǔn)莫氏錐孔，刀柄為標(biāo)準(zhǔn)莫氏外圓錐。安裝時(shí)．以數(shù)控銑床的錐孔作為定位基準(zhǔn)面．把主軸的端面與刀柄軸線的交點(diǎn)，定為刀具的零點(diǎn)。刀頭的端面到刀柄的端面(刀具零點(diǎn))的距離，叫刀具的長度(如圖所示)。其值可用波龍BLUM 對(duì)刀儀自動(dòng)測(cè)出，并自動(dòng)輸入數(shù)控系統(tǒng)的刀具列表中。

2.1 刀具長度補(bǔ)償?shù)幕靖拍?/p>

數(shù)控加工中心所使用的刀具，每把刀具的長度不一定相同，同時(shí)由于刀具的磨損或其他原因，引起刀具長度發(fā)生變化，使用刀具長度補(bǔ)償指令，可以不必通過手動(dòng)重新調(diào)整刀具或手動(dòng)重新對(duì)刀，而是通過BLUM 對(duì)刀儀自動(dòng)測(cè)出刀具長度來補(bǔ)償長度方向的誤差。

2.2 刀具長度補(bǔ)償?shù)姆椒?/p>

長度補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ捎米詣?dòng)補(bǔ)償。將不同長度的刀具，通過波龍BLUM 對(duì)刀儀測(cè)出長度。對(duì)刀儀會(huì)自動(dòng)把刀具長度數(shù)值輸人刀具參數(shù)表，避免人工對(duì)刀并抄數(shù)輸入時(shí)產(chǎn)生的人為錯(cuò)誤。

刀具長度補(bǔ)償指令為G43，G44, G49。

刀具長度補(bǔ)償?shù)木幊谈袷?G43/G44/G49 G00/G01 Z_H_;

其中，

G43 為刀具長度正向補(bǔ)償指令;

G44 為刀具長度負(fù)向補(bǔ)償指令;

G49 為撤銷刀具長度補(bǔ)償指令Z 為指令中指定的終止位置;

H 后面為00 至99 的任意兩位數(shù)字，該數(shù)字為長度補(bǔ)償值的補(bǔ)償號(hào)，補(bǔ)償量要預(yù)先手動(dòng)輸入或通過波龍BLUM 對(duì)刀儀自動(dòng)輸入機(jī)床控制器的對(duì)應(yīng)刀具列表中。當(dāng)數(shù)控裝置讀到該程序段時(shí).數(shù)控裝置會(huì)到H 所指定的刀具長度補(bǔ)償?shù)刂穬?nèi)讀取長度補(bǔ)償值，并自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。

2.3 刀具長度補(bǔ)償?shù)墓ぷ鬟^程

當(dāng)執(zhí)行G 長度補(bǔ)償指令時(shí)，刀具刀位點(diǎn)實(shí)際到達(dá)點(diǎn)位置，等于指令中指定點(diǎn)的位置與長度補(bǔ)償寄存器中的補(bǔ)償值相加，相當(dāng)于把刀具抬起一個(gè)長度補(bǔ)償值的高度(z 實(shí)際值=Z 指令值+(H？？)。同理，當(dāng)執(zhí)行G44 長度補(bǔ)償指令時(shí)，刀具刀位點(diǎn)實(shí)際到達(dá)點(diǎn)位置，等于指令中指定點(diǎn)的位置與長度補(bǔ)償寄存器中的補(bǔ)償值相減，相當(dāng)于把刀具向下伸長一個(gè)長度補(bǔ)償值的高度(Z 實(shí)際值二Z 指令值-(Hxx)。另外，長度補(bǔ)償值也可以設(shè)負(fù)值，當(dāng)用G43 指令中對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償值設(shè)為負(fù)值，相當(dāng)于G44 指令中對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償值設(shè)為正值的效果，同理，當(dāng)用G44 指令中對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償值設(shè)為負(fù)值，相當(dāng)于G43 指令中對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償值設(shè)為正值的效果。

2.4 刀具長度補(bǔ)償功能在數(shù)控銑削編程中應(yīng)用

(1)用于刀具Z 向的補(bǔ)償。

(2)使刀具在軸向(Z 向)的實(shí)際位移量，比程序給定值增加或減少一個(gè)偏置量。

(3)使用刀具長度補(bǔ)償功能，可以在當(dāng)實(shí)際使用刀具與編程或?qū)Φ稌r(shí)，標(biāo)準(zhǔn)刀具長度有出人時(shí)，或刀具磨損后刀具長度變短時(shí)，不需重新改動(dòng)程序或重新進(jìn)行對(duì)刀調(diào)整，僅只需改變刀具數(shù)據(jù)庫中刀具長度補(bǔ)償量即可。

(4)利用該功能，還可在加工深度方向上進(jìn)行分層銑削，即通過改變刀具長度補(bǔ)償值的大小，通過多次運(yùn)行程序而實(shí)現(xiàn)。

(5)利用刀具長度補(bǔ)償，可以減少對(duì)刀次數(shù)。在數(shù)控銑床上加工零件時(shí)，當(dāng)某一零

件需要多把刀而共用一個(gè)刀柄，或多把刀分別裝在同一規(guī)格的刀柄上時(shí)，以第一把刀

為基準(zhǔn)，測(cè)量并記錄刀位點(diǎn)與刀柄端部距離，當(dāng)用第二把刀時(shí)，測(cè)量第二把刀刀位點(diǎn)

與刀柄端部距離，與第一把刀進(jìn)行比較，在用第二把刀的時(shí)候，程序中用刀具長度補(bǔ)

償指令，并將兩把刀與刀柄端部的距離之差值作為補(bǔ)償量(注意分析是正值還是負(fù)值，

不再贅述)，只要工件沒有重新裝夾，第二把刀仍然可以用第一把刀對(duì)刀設(shè)置的G54 坐

標(biāo)系，原理與加工中心中應(yīng)用刀具長度補(bǔ)償相同。

(6)利用波龍BLUM 對(duì)刀儀自動(dòng)測(cè)量可大大提高測(cè)量的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性。

2.5 使用G43/G44/G49 指令的注意事項(xiàng)

(1)刀具在Z 方向要有直線運(yùn)動(dòng)G00/G01，同時(shí)要在一定的安全高度上，否則會(huì)造成事故。

(2)H00-H99 為刀具補(bǔ)償號(hào)，H00 意味著取消刀具長度補(bǔ)償，刀具長度補(bǔ)償值在加工或運(yùn)行之前，必須手動(dòng)輸入或利用對(duì)刀儀自動(dòng)輸入至刀具列表中。

3 結(jié)束語及相關(guān)產(chǎn)品

刀具補(bǔ)償功能，在數(shù)控加工中有著非常重要的作用。數(shù)控機(jī)床中的刀具半徑補(bǔ)償功能和刀具長度補(bǔ)償功能，極大方便了計(jì)算和編程。對(duì)其靈活、合理地運(yùn)用，是保證數(shù)控加工有效性、準(zhǔn)確性的重要因素。