第五章 刀具参数补偿功能指令

第五章刀具参数补偿功能指令。第一节刀具的半径补偿一、刀具半径补偿指令（G40、G41、G42）零件轮廓加工过程中，由于刀具有半径，刀具中心运动轨迹并不等于加工零件的实际轮廓。因此在实际加工时，刀具中心轨迹要偏移零件轮廓表面一个刀具半径值，即进行刀具半径补偿。刀具半径补偿功能的应用具有以下优点：在编程时可以不考虑刀具的半径，直接按图样所给尺寸编程，只要在实际加工时输入刀具的半径即可；可以使粗加工的程序简化；通过改变刀具补偿量，可用一个加工程序完成不同尺寸要求的工件加工。图5-1G41、G42指令示意图指令代码说明G41左偏刀具半径补偿，是指沿着刀具运动方向向前看，刀具位于零件左侧的刀具半径补偿（通常顺铣时采用左侧补偿）。如图5-1所示G42右偏刀具半径补偿，是指沿着刀具运动方向向前看，刀具位于零件右侧的刀具半径补偿（通常逆铣时采用右侧补偿）。如图5-1所示G40刀具半径补偿取消。使用该指令后，使G41、G42指令无效。X、Y、Z刀具移至终点时，轮廓曲线（编程轨迹）上点的坐标值D刀具半径补偿寄存器地址字，后面一般用两或三位数字表示偏置量的代号，偏置量可用MDI方式输入。有些数控系统用H指令这个值。表5-1刀具半径补偿指令格式说明图5-2刀具半径补偿时的移动轨迹关系刀具半径补偿指令格式：G17G18G19G41G42G00G01XYD；取消刀具半径补偿指令格式：刀具半径补偿指令说明见表5-1。为了保证刀具从无半径补偿运动到所希望的刀具半径补偿起始点，必须用一直线程序段G00或G01指令来建立刀具半径补偿。直线情况时，如图5-2所示，刀具欲从起点A移至终点B，当执行有刀具半径补偿指令的程序后，G00G01G40XY；将在终点B处形成一个与直线AB相垂直的新矢量BC，刀具中心由A移至C点。沿着刀具前进方向观察，用G41指令时，形成的新矢量在直线左边，刀具中心偏向编程轨迹左边；而用G42指令时，刀具中心偏向右边。圆弧情况时，如图5-3所示，B点的偏移矢量垂直于直线AB，圆弧上B点的偏移矢量与圆弧过B点的切线相垂直。圆弧上每一点的偏移矢量方向总是变化的，由于直线AB和圆弧相切，所以在B点，直线和圆弧的偏移矢量重合，方向一致，刀具中心都在C点。若直线和圆弧不相切，则这两个矢量方向不一致，此时要进行拐角偏移圆弧插补。最后一段刀具半径补偿轨迹加工完成后，与建立刀具半径补偿类似，也应有一直线程序段或G01指令取消刀具半径补偿，以保证刀具从刀具半径补偿终点运动到取消刀具半径补偿点。取消刀具半径补偿G40指令中有X、Y时，X和Y表示编程轨迹取消刀补点的坐标值。如图5-4所示，刀具欲从刀补终点A移至取消刀补点B，当执行取消刀具半径补偿G40指令的程序段时，刀具中心将由C点移至B点。指令中若无X、Y值，则刀具中心C点将沿旧矢量的相反方向运动到A点。如图5-5所示。取消刀具半径补偿除用G40指令外，还可以用G00G01XYD00；二、拐角偏移圆弧插补指令（G39）图5-3刀具半径补偿时的移动轨迹关系BAC编程轨迹刀具中心运动轨迹图5-4G40指令AC编程轨迹刀具中心运动轨迹新矢量旧矢量图5-5G40指令图5-6拐角偏移图5-7按零件廓形进行编程在有刀具半径补偿时，若编程轨迹的相邻两直线（或圆弧）不相切，则必须进行拐角圆弧插补，即要在拐角处产生一个以偏移量为半径的附加圆弧，此圆弧与刀具中心运动轨迹的相邻直线（或圆弧）相切，如图5-6所示。对于具有刀具半径补偿C功能的CNC系统，可以自动实现零件廓形各种拐角组合形成的折线型尖角过渡，直接按零件廓形进行编程，如图5-7所示。但对于只具有刀具半径补偿B功能的CNC系统，在零件的外拐角处必须人为编制出附加圆弧插补程序段，才能实现尖角过渡。拐角偏移圆弧插补指令程序格式为G39XY；式中的X和Y为与新矢量垂直的直线上任一点的坐标值。例如，如图5-8所示零件轮廓ABC的加工程序为：G90G17G00G41X100.0Y50.0D08;（刀具从O快速定位到A点，执行刀具半径左补偿）G01X200.0Y100.0F150;（刀具从A点直线插补到B点）G39X300.0Y50.0;（B点处进行拐角偏移）X300.0Y50.0;（刀具从B点直线插补到C点）三、半径补偿编程实例例5-1结合图5-9和程序来介绍刀补的运动及过切现象的产生（按增量方式编程）。图5-8G39指令举例Yob与H01对应的补偿量daXc图5-9刀补动作程序内容O0001(OFFSETINC.);N1G91G17G00M03S1000;N2G41X20.0Y10.0D01;N3G01Y40.0F100;N4X30.0;N5Y-30.0;N6X-40.0;N7G00G40X-10.0Y-20.0M05;N8M30;说明程序名及注释由G17指定刀补平面刀补启动解除刀补程序结束加工程序见表5-2。表5-2加工程序单分析刀补动作：（1）启动阶段当N2程序段中写上G41和D01指令后，运算装置即同时先行读入N3、N4两段，在N2段的终点（N3段的始点），作出一个矢量，该矢量的方向是与下一段的前进方向垂直向左，大小等于刀补值（即D01的值）。刀具中心在执行这一段（N2段）时，就移向该矢量终点。在该段中，动作指令只能用G00或G01，不能用G02或G03。（2）刀补状态从N3开始进入刀补状态，在此状态下，G01、G00、G02、G03都可使用。它也是每段都先行读入两段，自动按照启动阶段的矢量作法，作出每个沿前进方向左侧，加上刀补的矢量路径。象这种在每段开始都先行读入两段、计算出其交点，使刀具中心移向交点的方式称之为交点运算方式。（3）取消刀补当N7程序段中用到G40指令时，则在N6段的终点（N7段的始点），作出一个矢量，它的方向是与N6段前进方向的垂直朝左，大小为刀补值。刀具中心就停止在这矢量的终点，然后从这一位置开始，一边取消刀补一边移向N7段的终点。此时也只能用G01或G00，而不能用G02或G03等。在这里需要特别注意的是，在启动阶段开始后的刀补状态中，如果存在有二段以上的没有移动指令或存在非指定平面轴的移动指令段，则有可能产生进刀不足或进刀超差（过切）。进刀超差程序见表5-3。连续两段只有Z轴的移动取消刀补刀补启动程序内容O0002(OFFSETZ-NG.);N1G91G17G00M03S1000;N2G41X20.0Y10.0D01;N4Z-98.0;N5G01Z-12.0F100;N6Y40.0;N7X30.0;N8Y-30.0;N9X-40.0;N10G00Z110.0M05;N11G40X-10.0Y-20.0;N12M30;说明程序名及注释由G17指定刀补平面P1过切ab图5-10进刀超差P2P3P1a图5-11消除超差的方法图5-12刀具半径补偿举例图5-13刀具长度补偿图5-14改变补偿量的正负号图5-15刀具长度补偿举例思考练习题5-1铣削如图5-16所示外形轮廓，毛坯材料为45钢，坯料厚5mm，刀具采用Φ10mm立铣刀，试用刀具半径补偿指令编制外轮廓加工程序。5-2加工如图5-17所示零件，毛坯尺寸为72mm×42mm×5mm，材料为45钢，分内、外轮廓的粗、精加工，试编制该零件粗、精加工程序。5-3加工如图5-18所示专用夹具，在其他机床上已把零件的轮廓加工好，由于对12个孔距的要求比较高，所以在数控铣床上进行孔加工，分别采用４把刀具加工：1号刀为Φ10.2mm麻花钻，刀具补偿号为H01，2号刀为Φ20mm键槽铣刀，刀具补偿号为H02，3号刀为Φ40mm锥柄可微调镗刀，刀具补偿号为H03，4号刀为Φ12mm机用丝锥，刀具补偿号为H04，试用刀具长度补偿指令编写各孔的加工程序。（a）(b)图5-16图5-17（a）（b）图5-18专用夹具（a）零件图（b）刀具