课题3：轮廓铣削加工2.doc

1课题 3：轮廓铣削加工3.3 轮廓铣削常用编程指令 3．刀具半径补偿指令 1）刀具半径补偿功能 在编制数控铣床轮廓铣削加工程序时，为了编程方便，通常将数控刀具假想成一 个点（刀位点） ，认为刀位点与编程轨迹重合但实际上由于刀具存在一定的直径，使 刀具中心轨迹与零件轮廓不重合，如图 5-16 所示这样，编程时就必须依据刀具半径 和零件轮廓计算刀具中心轨迹，再依据刀具中心轨迹完成编程，但如果人工完成这些 计算将给手工编程带来很多的不便，甚至当计算量较大时，也容易产生计算错误为 了解决这个加工与编程之间的矛盾，数控系统为我们提供了刀具半径补偿功能 数控系统的刀具半径补偿功能就是将计算刀具中心轨迹的过程交由数控系统完成， 编程员假设刀具半径为零，直接根据零件的轮廓形状进行编程，而实际的刀具半径则 存放在一个刀具半径偏置寄存器中在加工过程中，数控系统根据零件程序和刀具半 径自动计算刀具中心轨迹，完成对零件的加工图 5-16 刀具半径补偿2）刀位点 刀位点是代表刀具的基准点，也是对刀时的注视点，一般是刀具上的一点常用刀 具的刀位点如图 5-17 所示图 5-17 刀位点3）刀具半径补偿指令 （1）刀具半径补偿指令格式 ①建立刀具半径补偿指令格式 指令格式：2式中：G17～G19─坐标平面选择指令。

G41─左刀补，如图 5-18a)所示 G42─右刀补，如图 5-18b)所示 X、Y、Z─建立刀具半径补偿时目标点坐标 D─刀具半径补偿号a) b)图 5-18 刀具补偿方向a)左刀补（G41） b)右刀补（G42）②取消刀具半径补偿指令格式 指令格式：式中：G17～G19─坐标平面选择指令 G40─取消刀具半径补偿功能 （2）刀具半径补偿的过程 如图 5-19 所示刀具半径补偿的过程分为三步： ①刀补的建立：刀心轨迹从与编程轨迹重合过度到与编程轨迹偏离一个偏置量的 过程②刀补进行：刀具中心始终与变成轨迹相距一个偏置量直到刀补取消 ③刀补取消：刀具离开工件，刀心轨迹要过渡到与编程轨迹重合的过程3图 5-19 刀具半径补偿过程【例 5-4】使用刀具半径补偿功能完成如图 5-19 所示轮廓加工的编程 参考程序如下： O5001 N10 G90 G54 G00 X0 Y0 M03 S500 F50 N20 G00 Z50.0 安全高度 N30 Z10 参考高度 N40 G41 X20 Y10 D01 F50 建立刀具半径补偿 N50 G01 Z-10 下刀 N60 Y50 N70 X50 N80 Y20 N90 X10 N100 G00 Z50 抬刀到安全高度 N110 G40 X0 Y0 M05 取消刀具半径补偿 N120 M30 程序结束 （3）使用刀具补偿的注意事项 在数控铣床上使用刀具补偿时，必须特别注意其执行过程的原则，否则往往容易引 起加工失误甚至报警，使系统停止运行或刀具半径补偿失效等。

①刀具半径补偿的建立与取消只能 G01、GOO 来实现，不得用 G02 和 G03 ②建立和取消刀具半径补偿时，刀具必须在所补偿的平面内移动，且移动距离应大 于刀具补偿值 ③D00～D99 为刀具补偿号，D00 意味着取消刀具补偿， （既 G41/G42 X＿Y＿D00 等 价于 G40） 刀具补偿值在加工或试运行之前须设定在补偿存储器中 ④加工半径小于刀具半径的内圆弧时，进行半径补偿将产生刀具干涉，只有过渡圆 角 R≥刀具半径 r＋精加工余量的情况才能正常切削 ⑤在刀具半径补偿模式下，如果存在有连续两段以上非移动指令（如 G90、M03 等） 或非指定平面轴的移动指令，则有可能产生过切现象4【例 5-5】如图 5-20 所示，起始点在（X0，Y0） ，高度在 50mm 处，使用刀具半径 补偿时，由于接近工件及切削工件要有 Z 轴的移动，如果 N40、N50 句连续 Z 轴移动， 这时容易出现过切削现象 O5002 N10 G90 G54 G00 X0 Y0 M03 S500 N20 G00 Z50 安全高度 N30 G41 X20 Y10 D01 建立刀具半径补偿 N40 Z10 N50 G01 Z-10.0 F50 连续两句 Z 轴移动，此时会产生过切削 N60 Y50 N70 X50 N80 Y20 N90 X10 N100 G00 Z50 抬刀到安全高度 N110 G40 X0 Y0 M05 取消刀具半径补偿 N120 M30Aba N60P1N30过切削YX图 5-20 刀具半径补偿的过切削现象以上程序在运行 N60 时，产生过切现象，如图 5-20 所示。

其原因是当从 N30 刀具 补偿建立后，进入刀具补偿进行状态后，系统只能读入 N40、N50 两段，但由于 Z 轴是 非刀具补偿平面的轴，而且又读不到 N60 以后程序段，也就做不出偏移矢量，刀具确 定不了前进的方向，此时刀具中心未加上刀具补偿而直接移动到了无补偿的 P1 点当 执行完 N40、N50 后，再执行 N60 段时，刀具中心从 P1 点移至交点 A，于是发生过切 为避免过切，可将上面的程序改成下述形式来解决 O5003 N10 G90 G54 G00 X0 Y0 M03 S500 N20 G00 Z50 安全高度 N30 Z10 N40 G41 X20 Y10 D01 建立刀具半径补偿5N50 G01 Z-10.0 F50 连续两句 Z 轴移动，此时会产生过切削 N60 Y50 … （4）刀具半径补偿的应用 刀具半径补偿除方便编程外，还可利用改变刀具半径补偿值的大小的方法，实现 利用同一程序进行粗、精加工即： 粗加工刀具半径补偿=刀具半径+精加工余量 精加工刀具半径补偿=刀具半径+修正量 ①因磨损、重磨或换新刀而引起刀具半径改变后，不必修改程序，只需在刀具参 数设置中输入变化后的刀具半径。

如图 5-21 所示，1 为未磨损刀具，2 为磨损后刀具， 只需将刀具参数表中的刀具半径 r1 改为 r2，即可适用同一程序P12r1 r2YX0图 5-21 刀具半径变化，加工程序不变②同一程序中，同一尺寸的刀具，利用半径补偿，可进行粗、精加工如图 5- 22，刀具半径为 r，精加工余量为 Δ粗加工时，输入刀具半径 D=r+Δ，则加工出点 划线轮廓；精加工时，用同一程序，同一刀具，但输入刀具半径 D=r，加工出实线轮廓P2△rrP1图 5-22 利用刀具半径补偿进行粗精加工 3.4 任务决策和执行 1.工艺分析6台阶面表面粗糙度值要达到 Ra3.2，所以加工方案是先粗铣再精铣选用用 φ16 立铣刀进行粗、精加工，剩余材料可用手动铣削精加工余量用刀具半径补偿控制 铣削路线见图 1.65 所示：刀具由 1 点运行至 2 点（轨迹的延长线上）建立刀具半 径补偿，然后按 3、4、…17 的顺序铣削加工由 17 点到 18 点的四分之一圆弧切向切 出，最后通过直线移动取消刀具半径补偿，如图 1.4.13 所示2.装夹方案 该零件六个面已进行过预加工，较平整，所以用平口虎钳装夹即可将平口钳装 夹在铣床工作台上，用百分表校正。

工件装夹在平口钳上，底部用等高垫块垫起，并 伸出钳口 5～10mm 3.程序编制 工件编程原点选在工件上表面的对称中心处，即与设计基准重合 O0040； 程序名 N10 G17 G21 G40 G54 G90； 设置初始状态 N20 G00 Z100.0； 安全高度 N30 M03 S500； 启动主轴，精加工时设为 600r/min N40 X-45.0 Y-60.0 快速移动至 1 点上方 N50 Z10.0 N60 G01 Z-2.0 F70 M08； 下刀,液却液开 N70 G00 G41 X-35.0 Y-50.0 D01； 建立刀具半径补偿，D01 粗加工时设 8.3mm,单边留 0.3mm 余量，精加工 根据尺寸测量结果和零件尺寸公差 要求调整 图 1.4.13 铣削路线安排7N80 G01 Y-9.7 F150； 直线加工到 3 点，精加工时设为 150mm/min N90 G03 Y9.7 R-10.0； 圆弧加工到 4 点 N100 G01 X-40.0 Y40.0； 直线加工到 5 点 N110 X-9.7 Y35.0； 直线加工到 6 点 N120 G03 X9.7 R-10.0； 圆弧加工到 7 点 N130 G01 X30.0； 直线加工到 8 点 N140 X35.0 Y30.0； 直线加工到 9 点 N150 Y9.7； 直线加工到 10 点 N160 G03 Y-9.7 R-10.0； 圆弧加工到 11 点 N170 G01 Y-25.0； 直线加工到 12 点 N180 G02 X25.0 Y-35.0 R10.0； 圆弧加工到 13 点 N190 G01 X9.7； 直线加工到 14 点 N200 G03 X-9.7 R-10.0； 圆弧加工到 15 点 N210 G01 X-25.0； 直线加工到 16 点 N220 G02 X-35.0 Y-25.0 R10.0； 圆弧加工到 17 点 N230 G03 X-45.0 Y-15.0 R10.0； 圆弧切出到 18 点 N240 G40 G00 X-60.0 Y-45.0； 取消刀具半径补偿 N250 G00 Z100.0； 抬刀 N260 M30； 程序结束。