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数控铣削加工中刀具半径补偿的应用技巧

  • 原创更新时间:2018-06-05点击:14次
  •        随着现代数控加工技术的飞跃发展,引领了各行各业不断的提高。数控铣削加工中,编程人员是根据零件图纸上的轮廓尺寸进行编程的。但是,任何铣削刀具都是有半径的,如果刀具中心沿着零件被加工轮廓运动,则加工结束后的零件尺寸肯定不是图纸要求的理想尺寸。这样就产生了编程轮廓和实际加工轮廓的不一致性。解决这个不一致性的最好方法是建立刀具半径补偿,编程人员只需按照零件图纸上的尺寸进行编程,就能加工出图纸要求的理想尺寸。
     
            1 、刀具半径补偿的基本概念
     
            数控系统的刀具半径补偿就是将计算刀具中心轨迹的过程交由数控系统执行,编程员假设刀具的半径为零,直接根据零件的轮廓形状进行编程。根据 ISO 标准,当刀具中心轨迹在编程轨迹( 零件轮廓) 前进方向的右边时,称为右刀补,用 G42指令实现; 反之称为左刀补,用 G41 指令实现。当不需要进行刀具半径补偿时,则用 G40 取消刀具半径补偿。刀具半径补偿执行的过程一般可分为刀补的建立、进行、撤消三步完成。刀具半径补偿有 B 功能和 C 功能两种补偿形式。由于 B功能刀具半径补偿只能根据本段程序进行刀补计算,不能解决程序段之间的过渡问题,使用时均将工件轮廓处理成圆角过渡,因此工件尖角处工艺性较差; C 功能刀具半径补偿能自动处理两程序段刀具中心轨迹的转接,可完全按照工件轮廓进行编程,因此,现代 CNC 数控机床几乎都采用 C 功能刀具半径补偿。当采用 C 功能刀具半径补偿时,要求在建立刀具半径补偿程序段的后续两个程序段中,必须含有指定补偿平面的位移指令( G00、G01,G02、G03 等) ,否则,无法建立正确的刀具半径补偿。
     
            2 、刀具半径补偿功能应用的技巧
      
            2. 1 圆孔的加工
     
            对于直径为 32 m,孔深为 12 mm 的圆孔,在数控铣床上可直接用一把立铣刀完成。工艺及编程分析如下。
     
            1) 刀具的选择: 对于此类的圆孔,工件材料若为 45 钢调质处理,可选一把硬质合金立铣刀,假定孔径为 D、刀具直径为 d、它们之间的关系应是: D/3 < d < D/2 分析计算后,发现可以在 12 和 14中选一种,所以最终确定选 14 的三刃立铣刀。
     
            2) 由于数控铣床良好的机械性能,一般优先采用顺铣。可以用“少吃走快”的方法,省去大部分的辅助工作时间。
     
            3) 编程路径的确定。注意一定要采用圆弧过度的切向切入和切出法,过度圆弧的半径 r 必须大于刀具的半径,且小于圆孔的半径,否则,刀具路径就不是我们想要的那样。
     
            4) 粗精加工的安排和程序处理。把刀具路径编在一个子程序里,每次慢下刀 0. 5 mm,子程序连续调用 24 次,刀补值设定为 7. 2,即可完成粗加工。精加工只需调用一次子程序,一次下刀到孔底,走刀量减小 5 倍,刀补值设定为理论值,其他不变,即可完成精加工。
     
            由此例可见,通过巧妙应用刀具半径补偿、选择合理的刀具、制定最优化的刀具路径和新工艺“少吃走快”的大胆应用,就能快速、高效、准确地加工出类似的孔类零件。
     
            2. 2 内外壁的加工
     
            要在一个平面上铣出一条封闭的沟槽,槽宽有精度要求。在数控铣床上也可用一把立铣刀完成。通过图形和工艺分析,应选一把 12 硬质合金三刃立铣刀,加工思路也应该是“少吃走快”。现在关键的问题是图素较复杂,各节点计算难度大。能不能通过巧妙地应用刀具半径补偿,使工作量大减、节约时间,又能合理地加工出类似的合格工件呢? 我们只需按尺寸标注,计算出内外壁各点坐标值,确定下刀点,按轨迹建立刀补编写一个程序即可。采用此方法加工内外壁的特点就是只需编写一个程序,通过不断修改刀补值来完成内外壁的粗精加工。
     
            当加工内壁时,把刀补值设为刀具半径; 加工外壁时,刀补值设为( 槽宽 - 刀具半径) 。这两个例子很简单,但是都比较典型,说明了数控铣削加工中刀具半径补偿应用的两种思想。刀具半径补偿的应用远远不止这些,还有待于我们继续探讨。
     
            3、结语
     
            刀具半径补偿功能在数控铣削加工中有很重要的意义。编程人员仅需针对零件被加工轮廓编程即可; 现场加工操作人员只需通过操作面板修改刀补地址的数值,就可以精确控制件的加工过程以及加工精度。数控加工技术人员要不断探索创新,积累操作经验,才能正确掌握并且灵活运用刀具半径补偿功能。
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