数控铣技师论文.docx
《数控铣技师论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控铣技师论文.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
数控铣技师论文
国家职业资格全国统一鉴定之老阳三干创作
创作时间：
二零二一年六月三十日
数控铣技师论文
（国家职业资格二级）
论文题目：
数控铣削加工中刀具半径赔偿的应用
姓名：
xx明
身份证号：
36230xxxxxxxxxxxxX
所在省市：
江西省xx市
数控铣削加工中刀具半径赔偿的应用技巧
［摘要］介绍数控编程刀具半径赔偿功能的概念及应用,在数控铣削中应用刀具半径赔偿功能不用计算铣刀中心轨迹直接按工件轮廓尺寸编程,粗精铣削时可采纳同一加工法式以及灵活处置实际铣刀直径变动问题.在数控铣削加工与编程中,刀具半径赔偿以及新工艺思路的巧妙应用往往可以简化很多典范问题、甚至可以解决很多工程实例中的难题.
［关键词］数控铣削加工刀具半径赔偿应用分析
随着现代数控加工技术的飞跃发展,引领了各行各业不竭的提高,推动着社会物质文明和精神文明不竭的进步.现代数控加工技术将机械制造技术、微电子技术和计算机技术等有机地结合在一起,使传统的机械制造方法和生产方式发生了深刻的、革命性的变动.数控机床在机械制造业中已经获得了日益广泛的应用,因为它有效地解决了复杂、精密、小批多变的零件加工问题,能满足社会生产中对机械产物的结构、性能、精度、效率等提出的较高要求.因此,作为年轻一代学习数控技术的我们,要掌握这门技术、灵活应用这门技术,让它更好的服务于社会、服务于人类.
笔者从事数控加工技术的学习与实践已有数年,总结了一些数控铣削加工编程中刀具半径赔偿及新工艺的应用技巧,在此以实例分析解说的方式与年夜家分享：
在数控编程中刀具半径赔偿功能主要用于数控车、数控铣或加工中心.按刀具半径赔偿偏置位置分为G41“左刀补”与G42“右刀补”两类.“左刀补”,刀具依照左手手心向上位置,在拇指指向一侧自动位移一个刀具半径并沿四指指向切削前进.“右刀补”,刀具依照右手手心向上位置,在拇指指向一侧自动位移一个刀具半径并沿四指指向切削前进.选择刀具半径赔偿类型,依据加工工件的形状、位置以及刀具切削方向等要素来确定.
一、圆孔的加工：
如图1（下页）所示,对此类的圆孔,孔径尺寸不年夜不小（一般指φ20～φ40）、孔深不是太深（一般不超越20mm）、精度要求也不是太高（一般指IT7级）.在数控铣床上可直接用一把立铣刀完成.
工艺及编程分析：
1、刀具的选择：
对此类的圆孔,工件资料若为45#钢调质处置,可选一把硬质合金立铣刀,刀具的直径要根据孔的直径来确定.刀具直径太小,那么刀
具走一整圆下来可能中间还有一定的残料铣不到,刀具直径太年夜,可能刀具在这
个小范围内连刀补都建不起来.假定孔径为φD、刀具直径为φd、它们之间的关系应是：
D/3＜d＜D/2
分析计算后发现可以在φ12和φ14中选一种,刀具直径越年夜、铣削效率固然就越高,所以最终确定选φ14的三刃立铣刀.
2、由于数控铣床良好的机械性能,特别是滚珠丝杆采纳双螺母调隙,不存在反向窜刀的现象,从提高刀具耐用度和降低加工概况粗拙度的角度考虑,一般优先采纳顺铣.按传统的铣削工艺,加工内腔需先钻一个工艺孔、再扩孔,那么,钻孔、换刀、建坐标系（主要是Z轴长度设定）、编程等会浪费一定的时间,我们可以以“少吃走快”的方法,即每次慢下刀0.5mm左右、主轴转速尽量高、走刀速度尽量快（此时的切削要素主要由刀具性能决定）,这样以来刀具主要是受高转速下的离心力,切削力的影响已经不年夜.而且加工的铁屑均为颗粒状,加上冷却液的冲洗可以带走年夜量的切削热、降低切削温度.该方法下切削加工的时间并没有增加、反而省去了年夜部份的辅助工作时间.
3、编程路径简直定：
如图2所示
如图2（a）所示刀具编程路径图,注意一定要采纳圆弧过度的切向切入和切出法,过度圆弧的半径r必需年夜于刀具的半径、且小于圆孔的半径,否则刀具路径就不是我们想要的那样.选择r=8mm,刀具实际的中心轨迹就如图2（b）所示.
4、粗精加工的安插和法式处置：
把图2（a）所示的刀具路径编在一个子法式里、每次慢下刀0.5mm、子法式连续调用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法式、一次下刀到孔底、走刀量减小5倍、刀补值设定为理论值、其它不变、即可完成精加工.
5、参考加工法式：
（注：
按华中世纪星系统编程,切削参数仅供参考）
粗加工法式：
%0001
法式名
N1
G54G90G40G17G94
建立工件坐标系,法式初始化
N2
M03S2500
主轴正转,转速2500r/min
N3
G00X0Y0Z10M07
快速定位,翻开切削液
N4
G01Z0F300
定位到切削起点
N5
M98P1000L24
调用24次子法式
N6
G01Z10F300
加工完成抬刀
N7
G00Z100M09
抬刀至平安位置,关闭切削液
N8
M30
主法式完并复位
N9
%1000
子法式名
N10
G91G01Z-0.5F50
N11
G90G01G41X8Y-8D01F1000
绝对编程,建立左刀补（刀补值7.2mm）
N12
G03X16Y0R8
圆弧过度切向切入
N13
I-16J0
铣削整圆
N14
X8Y8R8
圆弧过度切向切出
N15
G01G40X0Y0
取消刀补,回到下刀起点
N16
M99
子法式完
（精加工时只需将N5中“L24”删失落,N10中改为“Z-12”,刀补值改成理论值即可）.
由此例可见,通过巧妙应用刀具半径赔偿、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”的年夜胆应用,就能快速、高效、准确地加工出类似的孔类零件.
二、内外壁的加工
如图3所示,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φ12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,各节点计算难度年夜.按惯例的编程思路就要把内外壁轮廓上各点坐标先计算出来,再把加工内壁编写一个法式、加工外壁编写一个法式,然后分别加工.显而易见,在竞赛类的场所或急需时这种方法非常浪费时间.
能不能通过巧妙地应用刀具半径赔偿,使工作量年夜减、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图4中所示内壁上A、B、C、D、E、F、G、H各点坐标值（其实只有B、C、F、G四点中任意一点需计算）,确定下刀点为O点,按图4所示轨迹建立刀补编写一个法式即可.
当加工内壁时,把刀补值设为刀具的实际半径,此时走出的轮廓就如图5（a）所示；加工外壁时,刀补值设为（槽宽－刀具半径）,此时走出的轮廓就如图5（b）所示.
采纳此方法加工内外壁的特点就是只需编写一个法式,通过不竭修改刀补值来完成内外壁的粗精加工.需要注意的是精加工内壁时采纳的是顺铣,精加工外壁时采纳的是逆铣,所以加工过程中还需要合理调整切削加工参数,以获得最好的加工效果.
参考加工法式：
（注：
按华中世纪星系统编程,切削参数仅供参考）
粗加工法式：
%0001
法式名
N1
G54G90G40G17G94
建立工件坐标系,法式初始化
N2
M03S3000
主轴正转,转速3000r/min
N3
G00X-47.5Y0Z10M07
快速定位,翻开切削液
N4
G01Z0F300
定位到切削起点
N5
M98P1000L10
调用10次子法式
N6
G01Z10F300
加工完成抬刀
N7
G00X0Y0Z100M09
抬刀至平安位置,关闭切削液
N8
M30
主法式完并复位
N9
%1000
子法式名
N10
G91G01Z-0.5F50
N11
G90G01G41X-40Y10D01F1000
绝对编程,建立左刀补
N12
G02X-24Y18R10
A→B圆弧进给
N13
G03X24R40
B→C圆弧进给
N14
G02X40Y10R10
C→D圆弧进给
N15
G01Y-10
D→E直线进给
N16
G02X24Y-18R10
E→F圆弧进给
N17
G03X-24R40
F→G圆弧进给
N18
G02X-40Y-10R10
G→H圆弧进给
N19
G01Y10
H→A直线进给
N20
G01G40X-47.5Y0
取消刀补,回到下刀起点
N21
M99
子法式完
（需要注意的是粗加工内外壁设置刀补值要把精加工余量考虑进去,而且内壁是在刀补值上加上余量、外壁是在刀补值上减去余量,想想为什么？
）
类似这种内外壁加工、薄壁加工、阴阳模加工等,都是根据图纸尺寸标注只计算一条轮廓上的节点,巧妙设置下刀起点,正确加入刀补指令,合理设置刀补值及切削参数来完成工件的加工.
三、轮廓周边倒圆角的加工
提起轮廓周边倒圆角的加工年夜家可能感到疑惑,这跟刀具半径赔偿的应用有关系吗？
轮廓周边倒圆角那属于曲面加工,应该用CAM软件自动生成加工法式,这样既方便又准确.固然笔者不否认CAM软件的强年夜功能.当你看了下面这个用设置刀具半径赔偿手工编写宏法式在轮廓周边倒圆角的例子之后,一定颇有感慨.
如图6所示,两圆两边用直线相切连接形成一个封闭轮廓,要在此轮廓周边倒半径为6mm的圆角.
这种轮廓若用CAM软件自动生成加工法式,需要把三维图形画出来,依照曲面加工的思路来进行.用过CAM软件的人就应该知道,如果真的是非常复杂的曲面用手工编程无法完成的情况下,那固然没有选择.CAM软件生成的曲面加工法式往往要走上好几个小时（甚至数十个小时）,所以像图6这样的例子我们就千万不要选择CAM软件加工.
手工编程、建立刀补、编写宏法式,是最佳思路.我们只需要计算出图7所示A、B、C、D、E几个节点坐标,分两步走.
第一步：
选择一把稍年夜一点的硬质合金三刃立铣刀,按图7所示选择一个下刀点,建立刀补编写轮廓二维加工法式.注意粗精加工的切削参数选用和刀补值的设置.以最快最准的速度加工出二维轮廓.
可见只要刀具性能好,此道工序用不了多长时间.
第二步：
加工周边圆角.曲面加工,选择球头铣刀要比平底立铣刀好的多.编纂宏法式的思路是先选择一个合适的剖切平面,在平面上做数学模型分析,推导出相关参数的计算程式,再结合空间几何概念,建立循环语句.通过该例分析,我们还是按轮廓建立刀补编程,根据每一层面上刀补的偏置值分歧,循序渐进,一层一层把圆角铣出来.
如图8分析所示,我们选择φ8硬质合金球头铣刀（固然纷歧定要选φ8,根据实际情况选择,分歧规格刀具招致某些参数分歧）,很明显,在铣削的第一层上,刀位点在工件坐标系下的Z轴高度是－6,依照图形轮廓,此时的刀补值为4（即刀具半径值）；在铣削的最后一层上,刀位点在工件坐标系下的Z轴高度是4,依照图形轮廓,此时的刀位点向轮廓里面偏置了一个圆角半径量（即刀补值为－6）.我们把第一层到最后一层看成一个从0°到90°的圆弧,刀位点在任意一点上对应的角度为＃1,那么,对应的＃1角度下的以后Z轴高度＃4和以后刀补值＃101就可以通过函数关系式表达出来.
祥见参考加工法式：
（注：
按华中世纪星系统编程,切削参数仅供参考）
加工法式：
%0001
法式名
N1
G54G90G40G17G94
建立工件坐标系,法式初始化
N2
M03S3000
主轴正转,转速3000r/min
N3
G00X-35Y-20Z10M07
快速定位,翻开切削液
N4
G01Z-6F300
定位到切削起点
N5
#1=0
设置初始角度
N6
#2=90×PI/180
设置终止角度
N7
#3=2×PI/180
设置每层步距角度
N8
WHILE#1LE#2
循环判别
N9
#4=10×SIN[#1]-6
计算Z轴以后高度
N10
#101=10×COS[#1]-6
计算以后刀具半径赔偿值
N11
G01Z[#4]F300
Z轴抬刀
N12
G01G41X-30Y0D[#101]F1500
加入刀补O→A直线进给
N13
G02X6Y29.4R30
A→B圆弧进给
N14
G01X54Y9.6
B→C直线进给
N15
G02Y-9.6R20
C→D圆弧进给
N16
D→E直线进给
N17
G02X-30Y0R30
E→A圆弧进给
N18
G01G40X-35Y-20
A→O返回起点并取消刀补
N19
#1=#1+#3
以后角度位置增量步进
N20
ENDW
返回循环,继续判别
N21
G01Z10F300
循环完毕,Z轴抬刀
N22
G00X0Y0Z100M09
抬刀至平安位置,关闭切削液
N23
M30
法式完并复位
（宏法式的应用其实就是数学知识的应用,年夜家能分析各种图形的数学模型就能毫不费力地编写出宏法式.）
我们通常理解的刀具半径赔偿是在数控系统的刀具参数寄存器中设置一个常量.此例就打破了传统的思维,原来刀补也可以设置成变量,用来加工一些典范曲面.就此例而言,用该法式加工周边圆角只需十多分钟（已通过实验证明）,而且法式相当简洁.跟CAM软件编程加工相比,只要编程熟练,所有的工作时间加起来也要比CAM加工快很多.
其实不单单只是此例,任意图形周边倒圆角、倒方角、倒任意斜角、铣曲面等等,都可以应用刀补设变量的方法编写宏法式进行加工.
这三个例子很简单,可是都比力典范.说明了数控铣削加工中刀具半径赔偿应用的三种思想.刀具半径赔偿的应用远远不止这些,还有待于我们继续探讨.由于笔者水平有限,可能会有很多毛病或不成熟的思想,希望年夜家批评指正.
［参考文献］
1、袁锋《全国数控年夜赛试题精选》机械工业出书社
2、胡涛《数控铣床编程与把持基础》武汉华中数控股份有限公司
3、张宝林《数控技术》机械工业出书社
4、于春生、韩旻《数控机床编程及应用》高等教育出书社
创作时间：
二零二一年六月三十日
升级会员 