2.4　刀具補償指令

2.4.1　刀具補償概念

刀具偏置指實際刀具和編程中的假想刀具(通常稱為基準刀具)的偏差,如圖2?25所示。編程時用假想刀具的位置編程,加工時通過刀具補償功能,補償實際刀具與假想刀具的位置差,確保加工中不出現偏差。

刀具補償功能分為刀具偏置補償和刀具半徑補償。刀具偏置補償是刀具位置的補償,包括刀具幾何補償和刀具磨損補償,如圖2?26所示。刀具偏置補償由刀具的T代碼指定,刀具的半徑補償由G40、G41、G42指定。

2.4.2　刀具偏置補償

(1)刀具偏置補償概念

刀具偏置補償等于刀具幾何補償與刀具磨損補償之和,分述如下。

①刀具幾何補償。數控程序中刀具位置是一個點,刀具上代表刀具位置的點稱為刀位點,例如車刀的刀位點是刀尖,鉆頭的刀位點是頂點等。車床編程軌跡是車刀刀尖(刀位點)的運動軌跡,編程時并不知道刀尖位置,通常以刀架中心點代替刀尖位置編程,顯然刀具裝夾后刀尖點相對于刀架中心有位置偏移,如圖2?27所示,由X軸偏移值和Z軸偏移值組成,這一位置偏移稱為刀具的幾何偏置。刀具幾何補償存儲頁面如圖2?28所示,圖中“X”對應X軸幾何偏移值;“Z”對應Z軸幾何偏移值,在該頁面上存儲刀具幾何補償值。

編程時用刀架中心位置代替刀尖編程,不考慮實際刀具的刀尖位置,以簡化編程的工作量。加工前在數控系統中設定各刀具偏置值,加工中通過程序指令對刀具偏置進行補償。

② 刀具磨損補償。刀具使用中的磨損,也會產生刀尖的位置偏置,如圖2?29所示。刀尖的位置偏移由X軸磨損偏移值和Z軸磨損偏移值組成。刀具磨損補償存儲頁面如圖2?30所示,圖中“X”對應X軸磨損偏移值;“Z”對應Z軸磨損偏移值,在該頁面上存儲刀具磨損補償值。

一把刀具的偏置補償是其幾何補償與磨損補償之和,即圖2?28中數據與圖2?30中數據的和。

(2)刀具的偏置補償指令

FANUC T系統中刀具補償由T代碼指定,程序格式為:“T”加4位數字,數字的前兩位是刀具號,后兩位是補償號,即:

刀具號用于指定所用刀具。補償號是存儲刀具補償值的地址,用于存儲刀具的位置補償值和刀尖半徑補償值。在圖2?28和圖2?30所示頁面中標注的番號就是補償號。同一補償號(番號)的幾何補償與磨損補償分別存儲在圖2?28和圖2?30所示頁面,一個補償號的偏置補償是其幾何補償與磨損補償之和。

程序中代碼“T××”加補償號表示開始補償。補償號“00”表示補償值為0,即取消補償功能。補償號可以和刀具號相同,也可以不同,即一把刀具可以對應多個補償號(值)。例如下述程序先建立刀具偏置補償,后取消刀具偏置補償。

程序如下　　　　　　　　　　　　

T0203;　　選02號刀具,開始刀具偏置補償(調用補償號03中的偏置值)

G01 X50.0 Z100.0;

Z200.0;

X100.0 Z250.0 T0200;　　取消02號刀具偏置補償(補償號00為取消補償)

M30;

(3)刀具的偏置補償應用

對刀時設定某一把刀為標準刀具,并以標準刀具刀尖位置A為依據建立工件坐標系。當其余各非標準刀具轉到工作位置時,刀尖位置B相對標準刀刀尖位置A就會出現偏置Δx、Δz,如圖2?31所示。用偏置值Δx、Δz對刀具進行補償,使非標準刀具的刀尖位置由B移至位置A,稱為刀具偏置補償。標準刀偏置值為機床回到機床原點時,工件原點相對于工作位上標準刀刀位點的有向距離。建立刀具補償后要取消刀具補償,下述程序中采用刀具偏置補償,程序如下。

O5432;

G54 G90 G00 X_?Z_;　　　　　程序中需要設定工件坐標系

T0101;　　選01號刀,調用補償號01中存儲的偏置值開始刀具偏置補償

…

T0100;　　取消01號刀的刀具偏置補償

T0202;　　選02號刀,建立刀具偏置補償

…

T0200;　　取消02號刀的刀具偏置補償

…

設置刀具偏置補償值操作方法參見本書4.5.3節。

(4)刀具磨損補償

刀具使用一段時間后磨損,也會使產品尺寸產生誤差,因此需要對其進行補償。磨損補償值存在同一個補償號中,如圖2?30所示。磨損補償也常用于調整加工余量。

例如,在粗加工時,將“X”輸入“0.4”?(0.4mm作為精加工的余量,注意“X”正值是刀尖離開工件方向),工件粗加工后,實測工件值大于圖樣尺寸0.38mm,則相應刀具磨損量為:0.40-0.38=0.02,在圖2?30中的“X”下輸入“0.02”,自動加工后即可保證工件尺寸。長度出現偏差也可以用刀具磨損量補償,修改圖2?30中的“Z”值即可。

2.4.3　刀具半徑補償

(1)刀具半徑補償用途

編程時常用車刀的刀尖代表刀具的位置,數控車床總是按刀尖對刀,稱刀尖為刀位點。為了提高刀具的使用壽命和降低加工工件的表面粗糙度,通常將刀尖磨成半徑不大的圓弧(一般圓弧半徑R在0.2~1.6mm之間,球頭車刀可達4mm),這樣實際上刀尖不是一個點,而是一段圓弧,如圖2?32中的刀尖圓弧半徑為r。由于車刀的刀尖點并不存在,所以稱為假想刀尖。為方便操作采用假想刀尖對刀,用假想刀尖為刀位點確定刀具位置,程序中的刀具軌跡就是假想刀尖的軌跡。在加工圓錐面和圓弧面時由于刀尖圓弧的影響,會產生了過切或少切誤差,如圖2?32中畫斜線部分,造成實際的刀具軌跡偏離編程軌跡,進而影響到零件的加工精度。采用刀具半徑補償可以改變刀尖圓弧中心的軌跡,如圖2?32中虛線所示部分,實現相應誤差的補償。

刀具半徑補償程序段格式:

(2)刀具半徑補償指令

?X_?Z_?;

程序段中:G41為左補償,在刀具前進方向左側補償,如圖2?33所示;G42為右補償,在刀具前進方向右側補償,如圖2?33所示;G40為取消刀具半徑補償;Z、X為 G00/G01的參數,建立刀補或取消刀補程序段軌跡的終點。

G40、G41、G42都是模態代碼,可相互注銷。

(3)刀具半徑補償的半徑值

G41、G42程序段中沒有半徑參數,補償的半徑值存儲在刀補號中(T代碼的后兩位數),在車床刀具補償設定的界面中(圖2?28),參數R下存儲的是半徑補償值。

在該界面上輸入刀補數據的操作步驟如下。

a.光標鍵移動藍色亮條到要編輯的選項。

b.按“Enter”鍵,藍色亮條所指刀具數據的顏色和背景都發生變化,同時有一光標在閃爍。

c.編輯、修改數據。

d.修改完畢,按“Enter”鍵確認。

e.若輸入正確,顯示界面相應位置將顯示修改過的值,否則原值不變。

(4)刀具半徑補償的刀尖方位號

在車床刀具補償設定的屏面中(圖2?28),每個刀補號包括刀具位置補償(X、Z)、刀尖半徑補償(R)、假想刀尖方位序號(T),即除了

輸入刀具位置、刀頭圓角半徑外,還應輸入假想刀尖相對于刀尖圓弧中心的位置。這是因為內、外圓車刀或左、右偏刀的刀尖位置不同,刀具半徑補償需要給定車刀的刀尖方位,用刀尖方位號定義刀具起始位置與工件間的位置關系,同時定義刀具上刀位點與刀尖圓弧中心的位置關系。車刀刀尖方位用0~9共十個數字表示,如圖2?34所示,其中1~8表示在XZ面上車刀刀尖的位置;0、9表示在XY面上車刀刀尖的位置。G41、G42程序段中不出現刀尖方位號,刀尖方位號存儲在刀補號中,即圖2?28頁面中的參數“T”中。

(5)建立刀具半徑補償程序段要求

建立刀具半徑補償程序段必須是直線運動段,即G41、G42指令必須與G00或G01直線運動指令組合,不允許在圓弧軌跡的程序段中建立半徑補償。

在程序中應用了G41、G42指令后,必須用G40取消補償,以免重復進行半徑補償產生錯誤,因此,程序中G41(或G42)應與G40成對出現。

例2?10:圖2?35所示軸件,已經粗車外圓完畢,要求使用刀具補償編寫精車外圓程序。

解:使用刀具補償,精車外圓程序。

程序如下。　　

G54 X100.0 Z80.0;　　設定工件原點在右端面,定位到程序始點

T0102 S500 M03;　　換刀,建立刀具偏置補償(刀補號02)

G00 X100.0 Z80.0;　　定位到程序始點

G00 G42 X30.0 Z5.0;　　建立刀具半徑右補償(R、T存在刀補號02中)

G01 Z?30.0 F0.15;　　車“?20”外圓

G02 X40.0 Z?35.0 R5.0;　　車“R5”圓弧面

G01 Z?55.0;　　車“?40”外圓

X45.0;　　退刀

G00 G40 X100.0 Z80.0;　　取消刀尖半徑補償,回到程序始點

M30;　　程序結束