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数控加工中心刀具长度补偿应用

    数控加工中心是一种综合加工能力较强的设备,数控加工中心设置有刀库和自动换刀装置,在加工过程中由程序自动选刀和换刀,由于数控加工中心常用来加工形状复杂、工序多、精度要求较高、需用多种类型的普通机床和众多刀具、夹具且经多次装夹和调整才能完工的零件,因而加工一个零件需用十几把刀具甚至更多,由于每把刀具的长度都是不同的刀具补偿是一个很重要的数控功能;可使在编写零件的加工程序时,不必考虑刀具的实际长度.而直接编程。
    

1、基本原理

  
  数控铣床或数控加工中心的主要加工特点是要使工件在一次装夹中连续完成多工序的加工。在多工序加工中,必然会调用多把不同的刀具,这些刀具中有些长度不同,所以在编程中,这些长度不同的刀具在Z方向的实际坐标值相对工件坐标系的零点就会各不相同,在数控机床中刀具应相对工件设一个基准位置,不同长度的工具的刀具相对于工件基准的尺寸就称为刀具长度补偿。而在编制程序中用上了刀具长度补偿指令之后,当刀具磨损后,只需在相应的刀具长度补偿号中修改长度补偿值就可以了,不需要再修改程序,提高了工作效率,也保证了程序的安全运行结论。刀具长度补偿值作为补偿数据应便于随时设定和修改,这些设定和修改不应对加工程序产生任何改变,所以在编制程序中,不同序号的刀具都便有对应的刀具长度补偿号(H01~H99)。每把刀具对应一个刀具补偿号,一经设定后,即使机床断电后也不会丢失。有了长度补偿功能,编程者可在不知道刀具长度的情况下,按假定的标准刀具长度编程,即编程不必考虑刀具的长短,实际用刀长度和标准刀长度不同时,可用长度补偿功能进行补偿。 
  

2、刀具长度的测量

  
  常用的刀具长度测量有两种方法,即基准刀具对刀法及基准工件对刀法。这两种方法从原理上讲时相同的,只是参照的基准面不同而已。
  
  2.1 基准刀具对刀法
  
  基准刀具对刀法的基本原则就是在使用的刀具中,以其中的一把刀具作为基准刀具,比如1号刀具。在对刀时,基准刀具刀长补偿设为0,当被测量刀具比基准刀短,则刀长补偿值为负值;若实际刀具比基准刀长,则刀长补偿值为正值。这种对刀方式确定的只是刀具之间相互长度尺寸关系,刀具相对于工件坐标系的坐标关系在对刀过程还没有确定。这只是对刀的第一步,本测量可以采用机外测量装置或手工测量。
  
  第二步是测量基准刀相对工件零点的坐标值,基准刀以Z轴的参考点作为测量的起点,移动Z轴至工件表面(工件坐标系零点),机床显示出绝对移动距离。这个数值为工件坐标G54的Z坐标值,为负值。测量中,为了提高测量精度,通常采用Z向刀具设定装置,设定装置有压表式和光电感应式两种,测量精度在0.01mm左右。
  
  基准对刀法的特点时灵活、方便,可以在机床内进行,也可以在机床外进行。现在广泛使用的有机外光学(或数码)测量对刀仪。其最大好处时可以减少机床内的辅助时间,提高机床实际加工效率,减少机床停机时间。
  
  2.2 刀具长度直接测量法
  
  刀具长度直接测量法就是将所有刀具相对工件的零点位置尺寸直接测量出来并作为刀补值输入到刀补偏置参数中的一种对刀方式,是一种在机内面对工件直接测量出各刀具相对坐标零点的补偿值,是手动对刀经常采用的方法。
  
  该方式中由于将Z轴零点至工件零点的距离全部看成了刀长补偿值,所以工件坐标系中的(G54)为零,这点请读者特别注意。
  
  刀长直接测量的特点时:第一,刀补值均为负值(G43)或均为正值(G44),不会有正负值同时存在的情况,便于操作者发现补偿方向的设定错误;第二,刀具之间补偿值没有相对关系,每个刀补值对应一把刀具,如果修磨或更换刀具,只对该刀具的刀补值进行重新测量即可,与其他刀具无关。
  

3、刀具长度补偿指令应用

     
  刀具长度补偿指令一般用于轴向(Z方向)的补偿。它使刀具在Z方向的实际位移量比程序给定值增加或减少一个偏移量。这样当刀具在长度方向的尺寸发生变化时,可以在不改变程序的情况下,通过改变偏置量,加工出所需要的零件尺寸。 
  

4、结论

  
  刀具长度补偿值作为补偿数据应便于随时设定和修改,这些设定和修改不应对加工程序产生任何改变,所以在编制程序中,不同序号的刀具都便有对应的刀具长度补偿号(H01~H99)。每把刀具对应一个刀具补偿号,一经设定后,即使机床断电后也不会丢失。有了长度补偿功能,编程者可在不知道刀具长度的情况下,按假定的标准刀具长度编程,即编程不必考虑刀具的长短,实际用刀长度和标准刀长度不同时,可用长度补偿功能进行补偿。

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