CN107544429B - 一种防止数控加工对刀值及刀具补偿值输入错误的方法 - Google Patents
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Abstract
一种防止数控加工对刀值及刀具补偿值输入错误的方法，包括刀补值防误和对刀值防误；本发明能够自动将每一段加工程序的刀补范围与实际使用刀具的刀补进行关联，程序员只需关心每段程序的刀补范围值，完全不需要考虑刀补号与刀补范围的对应问题，降低了程序员的劳动强度。
Description
技术领域
发明属于数控加工领域，特别涉及一种防止数控加工对刀值及刀具补偿值输入错误的方法。
背景技术
数控加工零件时，操作人员通过“对刀”来确定刀具和零件与各个坐标轴的相对位置，即确定加工坐标系，这个过程需将加工坐标系的各对刀数值输入机床控制***中。加工过程中，需根据零件的余量大小、刀具磨损程度、尺寸公差大小等综合确定刀具补偿值，将此补偿值输入机床控制面板中，以精确控制刀具位置来保证图纸要求的尺寸。对刀值和刀补值由操作人员计算并手动输入，受人为因素影响，经常因输入错误、计算错误、操作错误等导致零件过切超差或报废，造成不必要的经济损失。对于此类错误，一般通过加工时观察刀具与零件相对位置的方法来发现，但由于目视观察的局限性，对较大距离的错误操作人员细心观察尚能够发现，对于一般距离和零件公差级别的偏差，则很难发现。已有专利仅实现对车加工刀补值输入的判断，但刀补值不能自动获取，或者其提出了一种刀具长度刀补防误方法，但对于安全的刀补有局限性，仅能判断一个方向，即过“0”界识别为错误，对于加工空间较小的零件则不能防止让刀量过大时产生的过切零件现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防止数控加工对刀值及刀具补偿值输入错误的方法，以解决操作人员对刀和刀补值输入错误的问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种防止数控加工对刀值及刀具补偿值输入错误的方法，包括刀补值防误和对刀值防误；
刀补值防误包括以下步骤：
步骤一：确定车刀X轴及Z轴的安全刀补区间，并在主程序中赋值给变量；确定铣刀Z轴安全刀补区间和刀具半径的安全区间，并在主程序中赋值给变量；
步骤二：查询机床当前所用刀具号；
步骤三：分别通过数控***命令读取步骤二车刀对应刀号对应刀号X、Z轴的刀具补偿值以及铣刀对应刀号的Z轴补偿值、刀具半径及其补偿值；
步骤四：将读取的车刀对应刀号的刀具补偿值与主程序中设定的区间范围对比；将铣刀刀具半径与刀具半径补偿值相加得到有效半径值；
步骤五：将铣刀Z轴补偿值、有效半径值与主程序中设定的区间范围对比；
步骤六：主程序根据对比结果给出提示，若超出主程序中设定的区间范围，则操作人员更正车刀的刀补值或铣刀半径值和刀补值，若在主程序中设定的区间范围内，则继续加工；
步骤七：将步骤二～步骤六功能定制为刀补防误子程序模块或镗铣加工防误子程序模块，并约定一个固定通用的调用名称，供步骤一所述主程序调用执行。
对刀值防误包括以下步骤：
步骤一：确定识别方便的与工件表面的相对位置关系，设定为车刀的X轴和Z轴防误点，并记录其坐标位置，运行至该防误点时，刀尖应与工件校刀面距离或回转面母线距离为A或平齐；确定识别方便的与工件表面的相对位置关系，设定为铣刀的Z轴防误点，并记录其坐标位置，运行至该防误点时刀尖应与工件校刀面距离为B；
步骤二：车刀补偿刀补引起的X、Z轴防误点位置的变化，即在X、Z轴防误点坐标再减去实际刀补值，抵消实际刀补对刀长校刀位置的影响；铣刀补偿Z轴刀补引起的Z轴防误点位置的变化，即将Z轴防误点坐标再减去实际Z轴刀补值，抵消实际刀补对防误点位置的影响；
步骤三：车刀刀具按步骤二所补偿后的坐标运行至X轴或Z轴的防误点后暂停；铣刀刀具以安全高度从零件外侧起刀，水平移至校刀点上方的位置，按步骤二所述补偿后的坐标运行至Z轴的防误点后暂停；
步骤四：判断车刀或铣刀刀尖与工件校刀面的关系是否正确；
步骤五：操作人员根据步骤四判断结果决定继续加工或者停止加工查找问题。
进一步的，刀补值防误得步骤一中确定安全刀补区间和刀具半径的安全区间的因素为综合走刀路径、加工余量、尺寸公差、刀具刚性和刀具结构。
进一步的，对刀值防误的步骤一中确定识别方便的与工件表面的相对位置关系的因素为刀尖所对的方向。
进一步的，对刀值防误的步骤四中若要判断车刀刀尖对应与工件校刀面距离，则用长度为A的校刀块尝试塞入刀尖与工件校刀面之间，若校刀块能够塞入并且余留间隙大或者校刀块完全不能塞入并且，则说明该方向的对刀错误；若要求判断平齐，则用校刀块容易与零件贴合的一面企图同时靠紧校刀面及刀尖，若同时接触时校刀块贴紧面与校刀面夹角太大而呈倾斜状态，则说明该方向对刀错误。
进一步的，对刀值防误的步骤四中若要判断铣刀刀尖对应与工件校刀面距离，用长度为B的校刀块尝试塞入刀尖与工件校刀面之间，若校刀块能够塞入并且余留间隙大或者校刀块完全不能塞入，则说明对刀错误。
进一步的，对于一次车刀走刀无法将零件余量完全去除的部位，将余量分层，每层编制一次走刀，每层之间采用程序自动控制实现上层终点至下层起点的移动，循环加工。
与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
本发明的方法能够在零件加工前发现对刀错误及刀补输入错误，避免因此造成的零件过切、撞机、扎刀等产品质量问题和安全隐患，避免潜在的经济损失，实现了工程化应用。
本发明能够自动将每一段加工程序的刀补范围与实际使用刀具的刀补进行关联，程序员只需关心每段程序的刀补范围值，完全不需要考虑刀补号与刀补范围的对应问题，降低了程序员的劳动强度。
本发明针对不同类型的数控机床***定制防误功能，将刀补防误功能作为机床通用模块，降低了主程序复杂程度，缩短了主程序长度，降低了程序编制难度。
本发明使用循环分层加工减少了操作者的动作，降低了其风险和劳动强度。
附图说明
图1是车加工安全刀补示意图
图2是车加工对刀防误示意图
图3是某环形件端面槽加工示意图
图4是铣加工半径安全刀补范围示意图
图中：1－车削刀具；2－车削零件；3－车削用校刀块；5－环形铣削工件；6－铣刀；
具体实施方式
以下结合附图，对本发明进一步说明：
一种防止数控加工对刀值及刀具补偿值输入错误的方法，包括刀补值防误和对刀值防误；
刀补值防误包括以下步骤：
步骤一：确定车刀X轴及Z轴的安全刀补区间，并在主程序中赋值给变量；确定铣刀Z轴安全刀补区间和刀具半径的安全区间，并在主程序中赋值给变量；
步骤二：查询机床当前所用刀具号；
步骤三：分别通过数控***命令读取步骤二车刀对应刀号对应刀号X、Z轴的刀具补偿值以及铣刀对应刀号的Z轴补偿值、刀具半径及其补偿值；
步骤四：将读取的车刀对应刀号的刀具补偿值与主程序中设定的区间范围对比；将铣刀刀具半径与刀具半径补偿值相加得到有效半径值；
步骤五：将铣刀Z轴补偿值、有效半径值与主程序中设定的区间范围对比；
步骤六：主程序根据对比结果给出提示，若超出主程序中设定的区间范围，则操作人员更正车刀的刀补值或铣刀半径值和刀补值，若在主程序中设定的区间范围内，则继续加工；
步骤七：将步骤二～步骤六功能定制为刀补防误子程序模块或镗铣加工防误子程序模块，并约定一个固定通用的调用名称，供步骤一所述主程序调用执行。
对刀值防误包括以下步骤：
步骤一：确定识别方便的与工件表面的相对位置关系，设定为车刀的X轴和Z轴防误点，并记录其坐标位置，运行至该防误点时，刀尖应与工件校刀面距离或回转面母线距离为A或平齐；确定识别方便的与工件表面的相对位置关系，设定为铣刀的Z轴防误点，并记录其坐标位置，运行至该防误点时刀尖应与工件校刀面距离为B；
步骤二：车刀补偿刀补引起的X、Z轴防误点位置的变化，即在X、Z轴防误点坐标再减去实际刀补值，抵消实际刀补对刀长校刀位置的影响；铣刀补偿Z轴刀补引起的Z轴防误点位置的变化，即将Z轴防误点坐标再减去实际Z轴刀补值，抵消实际刀补对防误点位置的影响；
步骤三：车刀刀具按步骤二所补偿后的坐标运行至X轴或Z轴的防误点后暂停；铣刀刀具以安全高度从零件外侧起刀，水平移至校刀点上方的位置，按步骤二所述补偿后的坐标运行至Z轴的防误点后暂停；
步骤四：判断车刀或铣刀刀尖与工件校刀面的关系是否正确；
步骤五：操作人员根据步骤四判断结果决定继续加工或者停止加工查找问题。
刀补值防误得步骤一中确定安全刀补区间和刀具半径的安全区间的因素为综合走刀路径、加工余量、尺寸公差、刀具刚性和刀具结构。
对刀值防误的步骤一中确定识别方便的与工件表面的相对位置关系的因素为刀尖所对的方向。
对刀值防误的步骤四中若要判断车刀刀尖对应与工件校刀面距离，则用长度为A的校刀块尝试塞入刀尖与工件校刀面之间，若校刀块能够塞入并且余留间隙大或者校刀块完全不能塞入并且，则说明该方向的对刀错误；若要求判断平齐，则用校刀块容易与零件贴合的一面企图同时靠紧校刀面及刀尖，若同时接触时校刀块贴紧面与校刀面夹角太大而呈倾斜状态，则说明该方向对刀错误。
对刀值防误的步骤四中若要判断铣刀刀尖对应与工件校刀面距离，用长度为B的校刀块尝试塞入刀尖与工件校刀面之间，若校刀块能够塞入并且余留间隙大或者校刀块完全不能塞入，则说明对刀错误。
对于一次车刀走刀无法将零件余量完全去除的部位，将余量分层，每层编制一次走刀，每层之间采用程序自动控制实现上层终点至下层起点的移动，循环加工。
实施例1：
对附图1所示的零件型腔进行西门子控制***车加工防误程序设计。
附图1中加工部位为型腔内部的一段型面，右侧端面的壁厚公差为±0.02mm，左侧直径的公差为±0.075mm，斜度面的公差为±0.1mm。所用刀具为弯头槽刀，由于刀头尺寸较窄，考虑到其刚性，加工时会存在一定量的让刀。刀补方向及刀补量遵循以下原则：允许向没有材料，即不过切的方向让刀，让刀量不能过大，必须与余量相匹配，同时还要考虑刀具背部不能与零件产生干涉。因此，X向让刀方向应该是-X，零件余量为0.3，让刀量最大允许至0.8(双边)，考虑到刀具让刀因素，为保证安装边斜面的壁厚值，允许入体补0.05(双边)；同样，Z向让刀方向应该是-Z，零件余量为0.3，让刀量最大允许值0.4，考虑到刀具让刀因素，为保证安装边壁厚值，允许入体补0.05。由以上分析可知，正确的刀补范围是X[-0.8,0.05]、Z[-0.4,0.05],在程序中赋值给变量R11、R12、R13、R14,然后调用约定的防误子程序模块DAO_BU_FANG_WU。
防误子程序模块DAO_BU_FANG_WU执行下列功能：查询机床当前所用刀具号、分别读取上一步X、Z轴的对应刀号刀具补偿值赋值为R17和R18、与主程序中设定的区间范围对比、程序根据对比结果提示错误并要求操作人员更正刀补(超出范围)或者继续加工(在范围之内)。
X方向上可判断车刀边缘与零件最小内孔母线的距离，零件最小内孔直径为设定距离A为10mm，因此可确定X轴防误点位置应为(X110.0,Z25.0)；Z方向可判断车刀边缘与零件轮缘端面(即工件坐标系的Z0位置)的距离，设定距离A为10mm，因此可确定Z轴防误点位置应为(X600.0,Z10.0)。
对上一步的X轴防误点(X110.0,Z25.0)抵消刀补后位置为为(X＝110.0-R17,Z25.0)，Z轴防误点(X600.0,Z10.0)抵消刀补后为(X600.0,Z10.0-R18)。
编制数控指令，使刀具执行上一步的防误点后运行至X轴或Z轴的防误点，如附图2。
提示操作者使用长度为10mm的校刀块3分别尝试塞入刀尖与工件校刀面之间，若校刀块能够塞入并且余留间隙大或者校刀块完全不能塞入，则说明该方向的对刀错误，需复位重新检查更改。
按零件尺寸中差编制加工程序段。本示例所加工部位余量较小，可以一次去除，因此不需要编制循环程序，只需编制轮廓加工程序即可，对于其它一次走刀无法将零件余量完全去除的部位，将余量分层，每层编制一次走刀，每层之间采用程序自动控制实现上层终点至下层起点的移动，自动循环加工。
至此，一段具有对刀和刀补防错功能的数控车加工程序编制完成。
实施例2：
对附图3所示的零件精铣端面槽两侧面进行FANUC控制***防误程序设计。
使用铣刀6加工端面槽两侧面，刀具直径为
为保证表面粗糙度，选择顺铣方式加工，使用G42指令进行编程。零件槽宽公差为〖24〗_0^(+0.05)mm，考虑到刀具侧刃磨损，最小半径补偿允许至
由于粗加工后槽宽单边余量为0.5mm，因此最大半径补偿允许至
正确的刀补范围为
在程序中赋值给#511、#512变量。槽深尺寸为槽底余量为0.5mm，因此Z轴正确的刀补范围应为[-0.025,0.5]，在程序中赋值给#513、#514变量,然后调用约定好的防误子程序模块O8200。
防误子程序模块O8200执行下列功能：查询机床当前所用刀具号、分别读取对应刀号刀具半径补偿值、Z轴刀补值为#1和#2、与主程序中设定的区间范围对比、程序根据对比结果提示错误并要求操作人员更正刀补(超出范围)或者继续加工(在范围之内)。
Z方向判断铣刀6刀尖与零件端面，设定距离B为100mm，因此可确定Z轴防误点位置应为(X0,Y-160.0,Z100.0)。
对上一步的Z轴防误点(X0,Y-160.0,Z100.0)抵消刀补后位置为(X0,Y-160.0,Z[100.0-#2])。
编制数控指令，运行至上一步的防误点。
提示操作者使用长度为100mm的校刀块9尝试塞入刀尖与工件校刀面之间，若校刀块9能够塞入并且余留间隙大或者校刀块完全不能塞入并且，则说明Z向对刀错误，需复位重新检查更改。
按零件尺寸中差编制加工程序段。本示例所加工部位余量较小，可以一次去除，因此不需要编制循环程序，只需编制轮廓加工程序即可，对于其它一次走刀无法将零件余量完全去除的部位，将余量分层，每层编制一次走刀，每层之间采用程序自动控制实现上层终点至下层起点的移动，自动循环加工。
至此，一段具有对刀和刀补防错功能的数控铣加工程序编制完成。
Claims (3)
1.一种防止数控加工对刀值及刀具补偿值输入错误的方法，其特征在于，包括刀补值防误和对刀值防误；
刀补值防误包括以下步骤：
步骤一：确定车刀X轴，及Z轴的安全刀补区间，并在主程序中赋值给变量；确定铣刀Z轴安全刀补区间和铣刀Z轴刀具半径的安全区间，并在主程序中赋值给变量；
步骤二：查询机床当前所用刀具号；
步骤三：分别通过数控***命令读取步骤二车刀对应刀号，X、Z轴的刀具补偿值，铣刀对应刀号的Z轴补偿值，以及刀具半径及其补偿值；
步骤四：将读取的车刀对应刀号的刀具补偿值与主程序中设定的区间范围对比；将铣刀刀具半径与刀具半径补偿值相加得到有效半径值；
步骤五：将铣刀Z轴补偿值、有效半径值与主程序中设定的区间范围对比；
步骤六：主程序根据对比结果给出提示，若超出主程序中设定的区间范围，则操作人员更正车刀的刀补值或铣刀半径值和刀补值，若在主程序中设定的区间范围内，则继续加工；
步骤七：将步骤二～步骤六功能定制为刀补防误子程序模块或镗铣加工防误子程序模块，并约定一个固定通用的调用名称，供步骤一所述主程序调用执行；
对刀值防误包括以下步骤：
步骤1：确定识别方便的与工件表面的相对位置关系，即确定识别方便的与工件表面的相对位置关系的因素为刀尖所对的方向；设定为车刀的X轴和Z轴防误点，并记录其坐标位置，运行至该防误点时，刀尖应与工件校刀面距离或回转面母线距离为A或平齐；确定识别方便的与工件表面的相对位置关系，设定为铣刀的Z轴防误点，并记录其坐标位置，运行至该防误点时刀尖应与工件校刀面距离为B；
步骤2：车刀补偿刀补引起的X、Z轴防误点位置的变化，即在X、Z轴防误点坐标再减去实际刀补值，抵消实际刀补对刀长校刀位置的影响；铣刀补偿Z轴刀补引起的Z轴防误点位置的变化，即将Z轴防误点坐标再减去实际Z轴刀补值，抵消实际刀补对防误点位置的影响；
步骤3：车刀刀具按步骤2所补偿后的坐标运行至X轴或Z轴的防误点后暂停；铣刀刀具以安全高度从零件外侧起刀，水平移至校刀点上方的位置，按步骤二所述补偿后的坐标运行至Z轴的防误点后暂停；
步骤4：判断车刀或铣刀刀尖与工件校刀面的关系是否正确，具体的：若要判断车刀刀尖对应与工件校刀面距离，则用长度为A的校刀块尝试塞入刀尖与工件校刀面之间，若校刀块能够塞入并且余留间隙大或者校刀块完全不能塞入，则说明对刀错误；若要求判断平齐，则用校刀块容易与零件贴合的一面企图同时靠紧校刀面及刀尖，若同时接触时校刀块贴紧面与校刀面夹角太大而呈倾斜状态，则说明对刀错误；
若要判断铣刀刀尖对应与工件校刀面距离，用长度为B的校刀块尝试塞入刀尖与工件校刀面之间，若校刀块能够塞入并且余留间隙大或者校刀块完全不能塞入，则说明对刀错误；
步骤5：操作人员根据步骤4判断结果决定继续加工或者停止加工查找问题。
2.根据权利要求1所述的一种防止数控加工对刀值及刀具补偿值输入错误的方法，其特征在于，刀补值防误得步骤一中确定安全刀补区间和刀具半径的安全区间的因素为综合走刀路径、加工余量、尺寸公差、刀具刚性和刀具结构。
3.根据权利要求1所述的一种防止数控加工对刀值及刀具补偿值输入错误的方法，其特征在于，对于一次车刀走刀无法将零件余量完全去除的部位，将余量分层，每层编制一次走刀，每层之间采用程序自动控制实现上层终点至下层起点的移动，循环加工。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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