基于MasterCAM在加工中心上刀具半径补偿功能的应用

单小明 李玉宇

摘 要:挖槽加工和外形铣削的尺寸精度通过MasterCAM的刀具半径补偿功能可以方便的得以控制。MasterCAM刀具半径补偿功能主要包括“电脑”、“控制器”和“不补正”三种补偿方式的补偿过程,文章对每种补偿方式的应用特点进行了重点分析。

关键词:MasterCAM刀具半径补偿电脑补偿控制器补偿

中图分类号:TG659 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)06(b)-0077-01

1 前言

刀具半径补偿指的是在对工件的外形轮廓进行加工时,零件实际轮廓与刀具中心的偏移量。数控加工中心机床可根据刀具补偿指令在进行刀具半径尺寸补偿操作。在MasterCAM中,以前在设计程序的时候,计算程序数据主要依据刀具中心,当轮廓的尺寸需要改变或者刀具发生磨损现象时,程序就需要重新设计,就需要增加更多的工作量,不利于批量生产的有序进行。如果将刀具半径补偿应用在程序中,发生了以上情况,则不必重新编程或者更换刀具,只需在数控机床上将刀具半径的补偿量进行修改就可以了。

MasterCAM9.0半径补偿功能包括“计算(电脑)”、“控制器”、“wear(两者)”、“reverse wear(两者反向)”以及“关闭”五种方式。本文从便于程序的设计、保证轮廓的尺寸精度以及避免发生过切现象等方面来说明如何选择合适的补偿方式。

2 “电脑”补正

(1)电脑补正过程

在刀具半径补偿功能对话框中选择“计算”叫电脑补正过程。在进行对刀具中心轨迹计算时,将刀具中心沿加工路径方向向左或右偏移刀具半径的距离,在零件轮廓和刀具中心之间有所偏移,见图1(a)。

电脑补正轨迹是按指定刀具半径计算出刀具走刀的实际路线,设计出NC程序,并让其在数控机床上得以实现。但有一个现实存在且不可忽视的问题:在加工过程中,难以避免刀具磨损现象的发生,会导致直径的变小,在这时候,如果依然按照原来计算的刀具路径进行加工,零件的尺寸将发生变化(内孔尺寸变小,外形尺寸变大),如果公差值过大,零件就会被报废。这时依然可以再回到MasterCAM中,根据发生磨损后新的刀具直径重新设计出刀具路径,对参数进行重新设定并生成NC代码等。这会导致生产过程过于繁琐,一个生产过程进行多次刀具路径的计算和设计,工作效率很难得到有效保证。所以,可以应用电脑补正的方式加工精度不高或者粗加工的零件。

(2)应用特点

电脑补偿方式的优点偏移量是由软件直接计算生成的,并将其运用到程序设计中,在实际加工过程中,控制器中不需要设定补偿值,因此,过切现象就不会发生。

电脑补偿方式的缺点是必须应用不同的加工程序进行粗、精加工,并且要事先在MasterCAM参数中设置好补偿量,尺寸精度在精加工时只能通过修改编程刀具直径值或者修改XY方向的预留量来保证,不利于现场控制零件的尺寸精度。

3 “控制器”补正

(1)“控制器”补正过程

在刀具半径补偿功能提供的补正形式对话框中选择“控制”叫做“控制器”补正过程。MasterCAM所计算的坐标是直接根据加工零件图的尺寸生成NC程序,并将刀具补正命令(如左补正G41、右补正G42等)及补正偏置(D××)加入到程序的某些程序段中。当机床执行程序的时候,刀具中心的实际轨迹会由控制器根据补正值和补正指令计算得出。在机床指定的暂存器内存储补正值,如图1(b)所示的外形铣削需事先在机床上进行设定,采用控制器左补偿,MasterCAM生成的路径模拟显示零件轮廓与刀具中心轨迹重合。程序将产生相应的补正偏置以及补正指令,根据零件的轮廓直接产生X、Y坐标值。

(2)应用特点

控制器补偿方式的优点是可以使用同一个程序进行粗、精加工,只需要加工前将机床控制器中的补偿值进行修改就可以。

控制器补偿值是由刀具磨损值和刀具半径值两部分构成的,在实际加工时,一般将刀具半径值输入到刀具半径值项目中,需要注意的是,进行粗加工的时候,要将刀具半径与加工余量的总和输入到刀具的半径项目中；当精加工时,可以直接输入刀具的半径值。将刀具磨损量(可以为负值)输入到刀具磨损值中,为了便于刀具磨损值和刀具半径值(控制器最后补正值是刀具磨损值与刀具半径值之和)的存储,可以在数控机床上专门设置一个寄存器来进行存储。而且这些数值可以由操作者随时更改,实际的加工操作过程中,根据该寄存器中的值与刀具路径,系统会进行自动换算,依据换算结果再来确定刀具的正确加工路径。如果刀具有磨损现象的发生,只要对其磨损量进行检测,并在寄存器磨损值中输入检测出的磨损量,加工程序重新运行即可。

控制器补偿方式的缺点是控制器中往往会有比较大的刀具补偿值(大多为刀具半径值),在一些较狭窄的区域容易导致过切现象的发生,尤其是某些有转角的零件,如果刀具半径大于这些转角半径,就容易导致过切现象的发生。所以,此方式对操作工的技术水平有较高的要求。

4 补正关闭

补正关闭是指设计程序直接根据图样零件轮廓进行的,没有偏移,在设计的程序中也没有补正偏置(D××)和刀具补正命令(如左补正G41、右补正G42等)。当加工零件的轮廓为对称结构时就可以采用此种方式,如键槽、密封槽和U型槽等,对尺寸精度没有太高的要求,只要能确定出中心轨迹就可以开始加工了。这种方式的特点是易于控制,方便。

5 结语

在编制MasterCAM的二维外形铣削程序时,为了灵活控制加工中心外形铣削以及键槽铣削过程中的尺寸精度,避免过切现象的发生和操作的方便,要实现刀具的半径补偿可以采用电脑补正、控制器补正或不补正这3种方式。

参考文献

[1] 邓奕,苏先辉编.MasterCAM数控加工技术.清华大学出版社,2004,3.

[2] 何伟编.Master CAM基础与应用教程.机械工业出版社,2005,8.

[3] 顾京.数控机床加工程序编制[M].北京:机械工业出版社,2006.