基于MasterCAM在加工中心上刀具半徑補償功能的應用

單小明 李玉宇

摘 要:挖槽加工和外形銑削的尺寸精度通過MasterCAM的刀具半徑補償功能可以方便的得以控制。MasterCAM刀具半徑補償功能主要包括“電腦”、“控制器”和“不補正”三種補償方式的補償過程,文章對每種補償方式的應用特點進行了重點分析。

關鍵詞:MasterCAM刀具半徑補償電腦補償控制器補償

中圖分類號:TG659 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(b)-0077-01

1 前言

刀具半徑補償指的是在對工件的外形輪廓進行加工時,零件實際輪廓與刀具中心的偏移量。數(shù)控加工中心機床可根據(jù)刀具補償指令在進行刀具半徑尺寸補償操作。在MasterCAM中,以前在設計程序的時候,計算程序數(shù)據(jù)主要依據(jù)刀具中心,當輪廓的尺寸需要改變或者刀具發(fā)生磨損現(xiàn)象時,程序就需要重新設計,就需要增加更多的工作量,不利于批量生產(chǎn)的有序進行。如果將刀具半徑補償應用在程序中,發(fā)生了以上情況,則不必重新編程或者更換刀具,只需在數(shù)控機床上將刀具半徑的補償量進行修改就可以了。

MasterCAM9.0半徑補償功能包括“計算(電腦)”、“控制器”、“wear(兩者)”、“reverse wear(兩者反向)”以及“關閉”五種方式。本文從便于程序的設計、保證輪廓的尺寸精度以及避免發(fā)生過切現(xiàn)象等方面來說明如何選擇合適的補償方式。

2 “電腦”補正

(1)電腦補正過程

在刀具半徑補償功能對話框中選擇“計算”叫電腦補正過程。在進行對刀具中心軌跡計算時,將刀具中心沿加工路徑方向向左或右偏移刀具半徑的距離,在零件輪廓和刀具中心之間有所偏移,見圖1(a)。

電腦補正軌跡是按指定刀具半徑計算出刀具走刀的實際路線,設計出NC程序,并讓其在數(shù)控機床上得以實現(xiàn)。但有一個現(xiàn)實存在且不可忽視的問題:在加工過程中,難以避免刀具磨損現(xiàn)象的發(fā)生,會導致直徑的變小,在這時候,如果依然按照原來計算的刀具路徑進行加工,零件的尺寸將發(fā)生變化(內(nèi)孔尺寸變小,外形尺寸變大),如果公差值過大,零件就會被報廢。這時依然可以再回到MasterCAM中,根據(jù)發(fā)生磨損后新的刀具直徑重新設計出刀具路徑,對參數(shù)進行重新設定并生成NC代碼等。這會導致生產(chǎn)過程過于繁瑣,一個生產(chǎn)過程進行多次刀具路徑的計算和設計,工作效率很難得到有效保證。所以,可以應用電腦補正的方式加工精度不高或者粗加工的零件。

(2)應用特點

電腦補償方式的優(yōu)點偏移量是由軟件直接計算生成的,并將其運用到程序設計中,在實際加工過程中,控制器中不需要設定補償值,因此,過切現(xiàn)象就不會發(fā)生。

電腦補償方式的缺點是必須應用不同的加工程序進行粗、精加工,并且要事先在MasterCAM參數(shù)中設置好補償量,尺寸精度在精加工時只能通過修改編程刀具直徑值或者修改XY方向的預留量來保證,不利于現(xiàn)場控制零件的尺寸精度。

3 “控制器”補正

(1)“控制器”補正過程

在刀具半徑補償功能提供的補正形式對話框中選擇“控制”叫做“控制器”補正過程。MasterCAM所計算的坐標是直接根據(jù)加工零件圖的尺寸生成NC程序,并將刀具補正命令(如左補正G41、右補正G42等)及補正偏置(D××)加入到程序的某些程序段中。當機床執(zhí)行程序的時候,刀具中心的實際軌跡會由控制器根據(jù)補正值和補正指令計算得出。在機床指定的暫存器內(nèi)存儲補正值,如圖1(b)所示的外形銑削需事先在機床上進行設定,采用控制器左補償,MasterCAM生成的路徑模擬顯示零件輪廓與刀具中心軌跡重合。程序將產(chǎn)生相應的補正偏置以及補正指令,根據(jù)零件的輪廓直接產(chǎn)生X、Y坐標值。

(2)應用特點

控制器補償方式的優(yōu)點是可以使用同一個程序進行粗、精加工,只需要加工前將機床控制器中的補償值進行修改就可以。

控制器補償值是由刀具磨損值和刀具半徑值兩部分構成的,在實際加工時,一般將刀具半徑值輸入到刀具半徑值項目中,需要注意的是,進行粗加工的時候,要將刀具半徑與加工余量的總和輸入到刀具的半徑項目中；當精加工時,可以直接輸入刀具的半徑值。將刀具磨損量(可以為負值)輸入到刀具磨損值中,為了便于刀具磨損值和刀具半徑值(控制器最后補正值是刀具磨損值與刀具半徑值之和)的存儲,可以在數(shù)控機床上專門設置一個寄存器來進行存儲。而且這些數(shù)值可以由操作者隨時更改,實際的加工操作過程中,根據(jù)該寄存器中的值與刀具路徑,系統(tǒng)會進行自動換算,依據(jù)換算結果再來確定刀具的正確加工路徑。如果刀具有磨損現(xiàn)象的發(fā)生,只要對其磨損量進行檢測,并在寄存器磨損值中輸入檢測出的磨損量,加工程序重新運行即可。

控制器補償方式的缺點是控制器中往往會有比較大的刀具補償值(大多為刀具半徑值),在一些較狹窄的區(qū)域容易導致過切現(xiàn)象的發(fā)生,尤其是某些有轉角的零件,如果刀具半徑大于這些轉角半徑,就容易導致過切現(xiàn)象的發(fā)生。所以,此方式對操作工的技術水平有較高的要求。

4 補正關閉

補正關閉是指設計程序直接根據(jù)圖樣零件輪廓進行的,沒有偏移,在設計的程序中也沒有補正偏置(D××)和刀具補正命令(如左補正G41、右補正G42等)。當加工零件的輪廓為對稱結構時就可以采用此種方式,如鍵槽、密封槽和U型槽等,對尺寸精度沒有太高的要求,只要能確定出中心軌跡就可以開始加工了。這種方式的特點是易于控制,方便。

5 結語

在編制MasterCAM的二維外形銑削程序時,為了靈活控制加工中心外形銑削以及鍵槽銑削過程中的尺寸精度,避免過切現(xiàn)象的發(fā)生和操作的方便,要實現(xiàn)刀具的半徑補償可以采用電腦補正、控制器補正或不補正這3種方式。

參考文獻

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