FANUC刀具半径在数控比赛中的运用

FANUC刀具半径在数控比赛中的运用摘要：本文介绍了在数控比赛中运用刀具半径补偿时会出现的问题以及预防及解决问题的方法，同时介绍了两种运用刀具半径补偿的技巧以及刀具补偿适时更改的编程方法。关键字：刀具半径补偿数控比赛编程当前数控技能大赛在全国各地正如火如荼地举办着，纵观分析各省市及国家的比赛题目，有很多东西值得总结。现就选手在数控铣削编程中用到的刀具半径补偿作个小结，供大家参考。一、刀具半径补偿调用注意事项铣削编程中刀具半径补偿是个极为重要的参数，几乎没有哪一次比赛题中没有半径补偿的应用，应用半径补偿指令，系统能够自动让刀，使程序编制简单。但半径补偿指令的使用，技巧性比较强，尤其是针对比赛的题目，补偿一旦用错就会严重影响选手比赛信心和比赛分数。刀具半径补偿的绝大部分错误是发生在刀补的建立与撤销期间，特别是FANUC系统，存在的一些隐蔽性调用规则极易让选手出错却无法检查。1.刀补建立（撤销）段移动距离不能小于刀具半径刀具半径补偿建立或撤销时刀具必须走过一段距离，需要注意的是这一段距离一定要大于刀具的半径，否则，数控系统会认为此时已发生过切，提示过切报警，特别是在做一些比较窄的轮廓时，经常会出现刀具半径超差或过切报警，此时编程人员就必须改变刀具半径补偿建立路线或更换小直径的刀具解决。例如，在下面图a中采用?10刀具加工内轮廓，当刀具处于（0，0）点时，运行以下程序段：N20G00X0Y0Z10;N30G01Z-5F50;N40G01G41X0Y-6D01;N50G01X15;由程序我们可以看到，在N40段程序中，刀具的刀刃自当前位置调用半径补偿到目标点的距离只有1mm，远远小于刀具的半径，因此运行的时候会出现刀具半径超差的报警，遇到这样的情况可以换直径小于?8的刀具或者把N40程序更改为：N40G01G41X15Y-6D01即可。2.子程序中的刀补调用注意事项FANUC系统规定在调用半径补偿后的程序中若有两段以上的程序在非补偿平面内运动则会出现过切或欠切现象，这一条规定在平时的训练中很难引起选手的注意，特别是有些选手在平时训练的时候为了稳妥，经常在下刀前或者在安全平面上就开始建立刀具半径补偿，而后续的两段程序中没有X或Y方向的移动，则就会引起后面切削轮廓的时候产生过切或欠切。如以下程序：N20G00G41X0Y-6D1;N30G00Z10;N40G01Z-1F50;N50G01X15;以上程序段中N30段和N40段刀具只移动Z轴而没有在X方向和Y方向移动，因此在N50段加工轮廓的时候就会产生过切的现象。特别需要注意的是在含有子程序的主程序段中M98指令的运用的时候也会出现上述情况，如下：子程序：N30G01Z-1F50;N40G01X15Y-6;……N80G00Z10;N90M99;主程序：N20G00G41X0Y-6D1;N30M98P0001;N40G00Z10;N50……以上程序中主程序中调用了刀具半径补偿,在子程序N80段和N90段刀具都没有在X向和Y向移动,同样在主程序中N40以后的程序段刀补运用的时候同样会出现问题,针对这样的问题,可以把子程序N80和N90合为一段写成:N80G00Z10M99即可.二、刀具半径补偿调用技巧刀具半径补偿的灵活运用可以大大提高加工的效率，以下谈谈如何巧妙利用刀具半径补偿提高加工效率和加工轮廓倒角方法。1．用于去余料对于绝大多数比赛选手来说，加工出来零件的轮廓不难，但是要把零件上多余的残料去除就不显得那么简单了，特别是含有岛屿的凹槽余料的去除，有时候去的不好有可能把已经加工好的轮廓碰坏。为此，需要采用一种既能高效去处余料又能保证加工安全的编程方法，更改刀具半径补偿就是其中的方法之一，特别结合宏程序的使用能够达到非常理想的效果。例：去除如图b中的圆柱以外的残料的程序，刀具?10。N10G54G17G40G49G80G90；初始设定N20#13001=5；设定刀具半径补偿值D1N30G00X55YOZ10；接近下刀点N40S1000M03；启动主轴N50G01Z-10F80；下刀N60G01G41X15Y0D01；调用半径补偿N70G02I-15J0；圆插补N80G01G40X55Y0；取消半径补偿N90#13001=#13001+5；半径补偿递增N100IF[#13001LE55]GOTO20；判断是否已去除完余料，若没有，则跳转至N20段程序继续加工N100G00Z50；抬刀N110M05M30；主轴停转，程序结束通过以上的程序只要运行一遍，刀具即可走刀成图b中的轨迹线，以此去除多余的材料，可见采用此种方法的去除余料程序编写简单，运行可靠，效率高。2.用于倒轮廓角比赛的题目经常遇到轮廓边沿的倒圆角和倒直角，这个时候采用刀具半径补偿能够很方便的实现要求，如编程加工图b的圆柱轮廓倒圆角R2，刀具采用R4的球头铣刀，程序如下：N10#3=90角度变量#1初始值为90N20#1=6*COS[#3]-2;在不同Z高度的刀具半径补偿N30#2=6*SIN[#3]-2;下刀高度N40GO1Z#2F100;下刀N50#13001=#1;设定刀具半径补偿值D1N60G01G41X25Y0D01F2000;调用刀具半径补偿N70G02I-15J0;加工轮廓N80G01G40X25Y0;取消半径补偿N90#3=#3-5;角度变量递减N100IF[#1GE0]]GOTO20;判断角度变量是否达到最小值N110G00Z50;抬刀N120M05M30;主轴停转，程序结束以上程序是用于加工一个圆柱轮廓的倒圆角，若需要加工复杂的轮廓只需将N70段程序换成需要加工的轮廓即可（或调用需要加工轮廓的子程序也可）。倒轮廓直角类似于倒轮廓圆角。三．适时更改刀具半径补偿的方法在数控铣削加工的过程中经常需要在程序中适时的更改刀具半径补偿，如倒圆角和倒直角，需要在程序执行的过程中多次改变半径补偿值以完成轮廓的加工，这就需要数控系统能提供适时改变刀具半径的方法，对于FANUC系统，一般有两种方法实现1.通过#13001号参数FANUC系统中，系统提供的参数可以实现刀补功能。使用系统参数不仅可以传递固定值，还可以传递变量值.如变量#13001中对应的数据是刀具半径补偿值D01，加工的过程中就可以利用#13001对半径补偿值进行赋值达到适时改变刀具半径补偿的要求，如前述编程实例，#13001相当于D01，#13002相当于D02，依次类推。2.通过G10指令FANUC系统中一般都带有G10指令，在程序中也可以通过G10指令设定刀具半径补偿值，指令格式：G10L12PRP----刀补号R----刀具补偿值G10指令同#13001等参数功能相同，例如：G10L12P01R5，设定刀具半径补偿号D01=5.四．结束语半径补偿功能是数控铣削中很重要的功能。它可以减少数控编程中的繁琐计算，简化编程。对于比赛来说可以通过修改刀具中半径补偿参数控制轮廓尺寸，去除余量，加工倒圆角，倒直角甚至曲面等。在宏程序加工中，半径补偿功能作用更明显。半径补偿参数可以内部传递。参数可以从小到大变化，利用这点可以让刀具半径补偿的使用更加灵活，提高加工效率。参考文献：[1]张先锋乔西铭.数控技能大赛过后的思考.湖南工业职业技术学院学报，2005年(第5卷第3期):起至页码112-113.[2]北京发那科机电有限公司.FANUCSeries0iMate操作说明书[M].B6413CM/01.立式数控铣削刀具半径补偿功能的运用2010-12-1500:36:21作者：□徐州建筑职业技术学院机电工程学院黄继战李宪军来源：智造网—助力中国制造业创新—idnovo.com.cn本文根据实践经验剖析了立式数控铣削中刀具半径补偿功能的四点应用，并给出编程实例，这对简化数控铣床加工程序编制，保证工件加工精度和平面轮廓倒圆/倒角之类的曲面加工具有重要意义。在数控铣床零件加工过程中，由于刀具的磨损、现场实际刀具尺寸与编程时规定的刀具尺寸不一致和更换刀具等原因，都会直接影响最终加工尺寸，造成加工误差。为了最大限度地减少因刀具尺寸变化等原因造成的误差，目前数控铣床通常都具有刀具半径补偿功能，根据输入的修正补偿量和程序自动地加工出优质零件，否则，很难保证加工精度。同时，使用刀具半径补偿，实现了根据零件轮廓直接编程的巨变，大大简化了编程工作量。因此，理解刀具半径补偿并能正确灵活地使用刀具补偿功能，将起到事半功倍的效果，将刀具补偿和变量编程结合使用，还可实现一些复杂曲面的加工，在数控切削加工中有较强的实用价值。一、对刀具半径补偿的认识1.刀具半径补偿作用在数控铣床上进行轮廓加工时，由于铣刀半径的存在，刀具中心轨迹和工件轮廓不重合，两者相差一个刀具半径值，为此必须使刀具沿工件轮廓的法向偏移一个刀具半径值，才能保证零件的轮廓尺寸，如图1所示。这种自动偏移计算称为刀具半径补偿。现代数控机床通常都具备完善的刀具半径补偿功能，编程人员只需根据轮廓编程，数控装置就会自动计算刀具中心轨迹，加工出所需要的工件轮廓。需要注意的是，在使用刀具半径补偿指令后，如果具体加工时选用不同半径的刀具，则自动偏移量是不同的，如图1当中就分别选择了半径不同的刀具1和刀具2进行加工，其轨迹偏移量就明显不同。2.刀具半径补偿指令刀具半径补偿指令有G41、G42和G40共3个指令。沿着刀具前进方向看，刀具位于工件轮廓的左侧，称为左补偿，用G41指令，相当于顺铣，常在精加工阶段采用，如图1刀具1中心轨迹所示;沿着刀具前进方向看，刀具位于工件轮廓的右侧，称为右补偿，用G42指令，相当于逆铣，常用于工件表面硬皮和粗加工，如图1刀具2中心轨迹所示;G40指令是用于取消补偿用。3.刀具半径补偿执行过程刀具半径补偿工作过程分为三步。第一步，建立刀具半径补偿，如图1中的SA段所示，这个工作要在切削工件之前完成。第二步，执行刀具半径补偿。如图1当中，左刀具半径补偿ABCDA段和右刀具半径补偿ADCBA所示。第三步，撤消刀具半径补偿。如图1当中AS段所示，加工结束后取消刀具半径补偿，刀具回到起始位置S。二、刀具半径补偿的应用剖析1.实现零件的轮廓加工，提高加工精度使用刀具半径补偿指令可以按零件的内、外轮廓直接编程，实现轮廓加工，这是刀具半径补偿的一般应用。由于刀具半径补偿值不一定等于刀具半径值，因此在首件加工时，为了不浪费材料，应采取增加刀具半径补偿值的方法，根据加工实测值和理论值之差，修正刀具半径补偿值，从而提高加工精度。同一加工程序，当刀具磨损或重磨后，直径会发生改变，则需要通过修改刀具半径补偿值来获得所需的尺寸精度，增加程序的柔性。2.同一程序实现零件粗、精加工刀具半径补偿除简化编程外，还可以用修改刀具半径补偿值的方法，实现用同一程序进行轮廓的粗、精加工。即在粗加工阶段：刀具半径补偿值=刀具半径+精加工余量;在精加工阶段，刀具半径补偿值=刀具半径+修正值。3.设置正负刀具半径补偿值实现零件的等宽壁厚加工一般情况下，刀具半径补偿值应为正值，若补偿值为负值，则G41和G42相互替换。利用这一特点，当加工相等宽度的、由直线和圆弧或者含有曲线的等距轮廓工件时，只需针对一个轮廓进行编程即可：加工好第一个轮廓后，修改刀具半径补偿值，使“刀具半径补偿值=-(刀具半径+轮廓宽度)”，即可实现对第二个轮廓的加工。在实际加工时，需要考虑建立刀具半径补偿和撤销刀具半径补偿时的刀轨，会不会引起对加工工件的过切或与工件轮廓相干涉，若影响，只需要修改或者撤消刀具半径补偿的轨迹即可。同理，在模具加工中，利用同一程序也可以加工同一公称尺寸的内外两个型面，且可通过修改刀具半径补偿值保证配合精度。4.使用刀具半径补偿和变量编程，实现对轮廓倒圆/倒角的加工上述刀具半径补偿的应用，一般地，是在加工开始前将刀具半径补偿值输入到数控装置，加工过程中，刀具半径补偿值是保持不变的，称为定刀具半径补偿。另一种情况，刀具半径补偿值在加工过程中需要按一定的规律改变，被称为变刀具半径补偿。变刀具半径补偿需要与变量编程结合才能发挥作用。所谓变量编程，即允许程序中使用变量和给变量赋值，并能进行算