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数控剪板机刀具补偿原理及方法(上)

发布时间:2011-8-25

  数控剪板机系统是通过控制刀具中心或刀架参考点实现轮廓加工的。由于切削有效部位是刀尖或刀刃边缘,与刀具中心或刀架参考点存在偏差。因此,需要通过数控剪板机系统计算偏差量并将控制对象由刀具中心或刀架参考点变换到刀尖或刀刃边缘。这种变换过程就称为刀具补偿。简称″刀补″。
  采用具有刀补功能的数控剪板机系统,可大大简化数控加工程序的编写工作:刀具磨损和更换引起相关尺寸变化,只需修改刀补参数而不必重新编制程序;同一零件经历多道工序(粗加工、精加工)时,不必针对每一道工序编写数控加工程序,只需将各工序预留加工余量作为刀补参数设定即可。刀具补偿一般分为刀具长度补偿和刀具半径补偿,机床和刀具不同,其补偿形式也不尽相同。
 1.刀具长度补偿
  刀具长度补偿是用来实现刀尖圆弧中心轨迹与刀架中心轨迹之间的转换,但是实际上不能直接测得这两个中心点之间的距离矢量,而仅能测得理论刀尖P与刀架参考点F之间的距离。根据是否要考虑刀尖圆弧半径补偿,长度补偿可以分为两种情况。首先考虑没有半径补偿时的刀具长度补偿。
 2.刀具半径补偿
  (1)刀具半径补偿的概念在轮廓加工过程中,由于刀具总有一定的半径(如铣刀半径或线切割的钼丝半径),使刀具中心的运动轨迹与工件轮廓不一致。由于直接按照工件轮廓编程比较方便,所以必须使刀具沿工件轮廓的法向偏移一个刀具半径r。这种偏移习惯上称为刀具半径补偿,也就是要求数控剪板机系统具有半径偏移的计算功能。具有这种刀具半径补偿功能的数控剪板机系统,能够根据按照工件轮廓编制的加工程序和输入系统的刀具半径值进行刀具偏移计算,自动地加工出符合图纸要求的工件。根据ISO标准,当刀具中心轨迹在程序轨迹前进方向右边时称为右刀具补偿,用G42表示;在左边时用G41表示,称为左刀具补偿;当取消刀具半径补偿时用G40表示。
  刀具半径补偿通常不是程序编制人员完成的,他们只要按零件图纸的轮廓编制加工程序,同时用指令G41、G42告诉CNC系统刀具是按零件内轮廓运动还是按外轮廓运动。实际的刀具半径补偿是在CNC系统内部由计算机自动完成的。CNC系统根据零件轮廓尺寸(直线或圆弧及起点和终点)刀具运动的方向指令(G41、G42、G40),以及实际加工中所用的刀具半径自动地完成刀具半径补偿计算。在实际轮廓加工过程中,刀具半径补偿的执行过程分为刀补的建立、刀补的进行和撤销三个步骤。
  1)刀具补偿建立。刀具由起刀点接近工件,因为建立刀补,所以本段程序执行后,刀具中心轨迹的终点不在下一段程序指定轮廓起点,而是在法线方向上偏移一个刀具半径的距离。偏移的左、右方向取决于G41或是G42。
  2)刀具补偿进行。一旦建立刀补,则刀补状态一直维持到刀补撤销。在刀补进行期间,刀具中心轨迹始终偏离程序轨迹一个刀具半径的距离。
  3)刀具补偿撤销。刀具撤离工件,回到起刀点。这时应按程序的轨迹和上段程序末刀具的位置,计算出运动轨迹,使刀具回到起刀点。刀补撤销命令用G40指令。刀补仅在指定的二维坐标平面内进行。