Компенсация на радиус инструмента

§ 8. Программирование ЧПУ. Коррекция на радиус

Коррекция (компенсация) на радиус инструмента уходит своими корнями во времена, когда CAM систем не существовало, а управляющие программы разрабатывались программистом на листе бумаги. На рисунке ниже представлен криволинейный плоский контур, который рассмотрим в качестве примера.

Контур имеет следующие координаты опорных точек:

0. (0, 0)
1. (70, 0)
2. (70, 60)
3. (30, 100)
4. (0, 100)

Управляющая программа на основе кода ИСО 7 бит программирует перемещение фрезы через опорные точки, ниже представлен фрагмент обхода контура.

N10 G0 X0 Y0 – выход в нулевую точку контура
N20 G1 X70 Y0 – линейное перемещение в точку 1
N30 Y60 – линейное перемещение в точку 2
N40 G2 X30 Y100 I70 J100 – движение по дуге в точку 3
N50 G1 X0 Y100 – линейное перемещение в точку 4
N60 Y0 – движение в начало контура

Радиус применяемой фрезы при «ручном» программировании не учитывался, т.к. в данном случае увеличивалась трудоемкость вычисления. Для фрезы диаметром 10мм траектория обработки контура принимает следующий вид.

Учитывая целочисленное значение радиуса фрезы, пересчет не займет много времени, однако в случае износа фрезы ее диаметр может иметь дробную часть, например 9.98мм, что значительно повышает трудоемкость пересчета.

Данная проблема была решена путем внедрения в устройство ЧПУ функции эквидистантного смещения контура на заданное расстояние, которая получила название коррекции на радиус инструмента.

Таким образом, программисту было достаточно запрограммировать траекторию движения центра фрезы, а при отработке ее на станке указать системе ЧПУ, на какую величину нужно произвести смещение.

Для включения функции коррекции радиуса используются подготовительные команды G41 и G42, для смещения влево и вправо по ходу движения от исходного контура соответственно.

Это позволяет обрабатывать один и тот же контур фрезами разного диаметра. Для этого величина смещения вводится в специальную ячейку таблицы инструментов УЧПУ, а в программе обозначается адресом D и номером ячейки.

Формат кадра УП имеет вид:

Nn G1 G41/G42 Xn.n Yn.n Dn Fn.n, где:

G41/G42 – включение коррекции на радиус слева/справа;

Dn – номер ячейки системы ЧПУ с заданным значением смещения;

После прохождения фрезы относительно заданного контура со смещением коррекцию необходимо выключить, для этого используется функция G40.

Для того чтобы активировать коррекцию на радиус необходимо некоторое расстояние, на котором траектория будет эквидистантно смещена. Такое расстояние называется подвод к контуру. Величина подвода, как правило, не должна быть меньше радиуса фрезы. На рисунке ниже траектория смещения от номинального контура вычисляется при подводе фрезы диаметром 10мм от точки 1 к точке 2.

Величина подвода равна 5мм, однако может быть и больше. В прошлом допускался только прямой подвод с углом к контуру не менее 90 градусов. В настоящее время ряд систем ЧПУ таких ограничений не имееют.

Аналогично происходит и деактивация коррекции (смещения), в конце контура необходимо добавить отвод с функцией G40.
Программа обработки контура на рисунке в начале главы будет выглядеть так.

%
N5 G0 G17 G40 G49 G90——-подготовительные установки
N10 T1 M6————————установка фрезы диаметром 10мм
N15 S1000 M3——————-включение оборотов шпинделя
N20 G54—————————указание ячейки «ноля» детали
N25 G43 Z100 H1—————включение коррекции на длину
N30 X0 Y-10———————движение в точку подвода к контуру
N35 G1 Z-5 F100—————-выход по оси Z на глубину резания
N40 G42 Y0 D1—————включение корректора на радиус
N45 X70—————————движение в точку 1
N50 Y60—————————движение в точку 2
N55 G2 X30 Y100 I0 J40——-движение по дуге R40
N60 G1 X0————————движение в точку 4
N65 Y0—————————движение в нулевую точку
N70 G40 Y-10—————-отвод с выключением коррекции
N75 G0 Z100———————выход в конечную точку
N80 M30—————————конец программы

Использование CAM систем позволяет без труда произвести расчет траектории с любым диаметром фрезы, поэтому программирование нулевого контура с последующей его коррекцией в настоящее время не оправдано.

Однако коррекция на радиус по-прежнему решает важную задачу автоматического пересчета траектории при износе фрезы, когда в зависимости от полученного размера детали, можно непосредственно на стойке ЧПУ скорректировать траекторию и произвести доработку.

Коррекция на радиус инструмента – G40/G41/G42

Одним из видов обработки материала резанием является фрезерование.

Инструментом в рассматриваемом случае является концевая фреза, которая представляет собой многолезвийный инструмент в виде тела вращения и имеет свои геометрические размеры.

Составляя управляющую программу надо учитывать радиус фрезы, для этого предусмотрены функции, управляющие смещением инструмента от заданной траектории:

G40 – отмена коррекции на радиус инструмента

G41 – коррекция на радиус, инструмент слева от детали

G42 – коррекция на радиус, инструмент справа от детали

N45 G41 D21 G01 Y-17. F100

D – номер корректора, в котором заданы радиус инструмента. Этот параметр может отсутствовать. В этом случае устанавливается или предыдущий заданный корректор или, если была задана функция смены инструмента по M06, то номер корректора D устанавливается равным номеру текущего инструмента T .

Режим коррекции на радиус инструмента, установленный однажды, остается активным, пока не будет отменен с помощью G40.

N5 G40 G80 G90 G98

G41 – Инструмент находится слева от заготовки

Читайте так же:  Как посчитать пособие до 1.5 лет в 2019

G41 – коррекция слева от контура, используется для наружной обработки при движении по часовой стрелке или для внутренней обработки при движении против часовой стрелки.

G42 – Инструмент находится справа от заготовки

G42 – коррекция справа от контура, используется для наружной обработки при движении против часовой стрелки или для внутренней обработки при движении по часовой стрелке.

Стоит отметить, что в зависимости от положения фрезы и направления её движения относительно обрабатываемой поверхности фрезерование может быть как встречное, так и попутное.

G41 — коррекция на режущий инструмент влево

Команды G41 и G42 назначают коррекцию на инструмент влево и вправо, соответственно. То есть сдвигает режущий инструмент влево/вправо от траектории движения инструмента для коррекции на размер используемого режущего инструмента.

Для реализации правильной коррекции радиус или диаметр режущего инструмента должен быть запрограммирован в слове D, там указывается номер инструмента по таблице инструментов.

Правая или левая сторона траектории движения режущего инструмента определяются при взгляде на режущий инструмент, при его удалении от оператора. Т.е. так же как Вы бы сказали про удаляющуюся от Вас машину — она едет слева от сплошной линии или справа от нее.

Скорректировать траекторию влево на радиус фрезы номер 1 по таблице инструмента (см D параметр)

Скорректировать траекторию право на радиус фрезы номер 2 по таблице инструмента (см D параметр)

Реальный пример

Этот код рисует квадратик, но без какой-либо компенсации. Т.е. по линии, которую рисует интерфейс LinuxCNC, проходит центра фрезы.

На приведенном снимке экрана внешний квадрат — есть квадрат из предыдущего примера. Без компенсации, а внутренний квадрат сделан следующим кодом:

В чем же отличия?

  1. В строке N0030 мы задали иной отступ системы координат, но это нас сейчас не сильно беспокоит.
  2. В строке N0031 мы включили компенсацию влево.
  3. В строке N0040 мы переместились в позицию X=15, Y=15

А дальше мы нарисовали точно такой же квадратик.

Включение компенсации и отступ по оси Z — не интересны.

Но вот зачем мы сначала «поехали» в точку X=15 и Y=15? А в этом и роется сермяга компенсации. В описании на сайте LinuxCNC нарисовано, но не понятно. Все дело в том, что компенсация «начинает полностью работать» в конце первого шага. Т.е. на первом шаге и происходит тот самый «выход инструмента на траекторию». Т.е., говоря слесарными терминами, — «зарез».

А дальше алгоритм повторяет тот самый квадрат. Но теперь размер вырезанного или, если хотите, вписанного квадрата будет ровно таким, как мы указали в размерах. Т.е. линия среза будет проходить ровно по линии из первого, не компенсированного примера.

Однако, кусок материала внутри квадрата будет испорчен. На нем будет тот самый «зарез» равный диаметру инструмента.

А теперь тоже самое, только «обрезание» идет по-внешнему контуру искомого квадрата.

Не буду повторяться. В этом примере, чтобы «обойти» квадрат по часовой стрелке но сохранив внутренний размер, надо сначала «зарезать» квадрат снаружи, т.е. опустить фрезу в точке X=5, Y=5, а следующим шагом уже начать «вырубать в бронзе».

В этом примере, также как и в предыдущем, линия «исходного» вадрата — есть границца выбираемого материала. Но теперь у нас совершенно четкий квадрат описан фрезой.

Практика применения

Очень удобно использовать эти функции при условии того, что Вам не ведомо, каким именно инструментом будет производиться «прорезание».

Правда, для применения такого подхода нужно как-то узнать этот радиус, но мы ребята подкованные и знаем, что переменная времени выполнения #5410 как раз и сообщает нам диаметр того самого инструмента.

Собственно, дописать код с учетом «текущего» инструмента становиться куда проще.

Использование автоматической коррекции на радиус инструмента

Для чего на самом деле применяется функция автоматической коррекции радиуса инструмента? Для работы разными инструментами по одной программе? Не только. Главное назначение этой функции заключается в управлении размерами детали при фрезеровании.

Предположим, вы обработали контур фрезой диаметром 9 мм по программе с коррекцией на радиус. Естественно, что в корректоре находится значение радиуса фрезы, равное 4,5 мм. При измерении размеров детали вы обнаружили, что размер 25 мм (стороны прямоугольного контура, рис. 9.1) выполнен «в плюсе», например 25,02 мм. Может быть, диаметр фрезы оказался чуть меньшим (последствия износа или погрешность измерения), а может, ее немного отжимало при обработке. В любом случае, инструмента с идеальными размерами не существует. Однако чертеж требует, чтобы этот размер был выполнен «в номинале» или «в минусе», например 25–0,02 мм. Что же делать? Нужно просто уменьшить значение радиуса в корректоре с 4,5 мм до 4,49 мм (табл. 9.5) и запустить программу на выполнение еще раз. В этом случае система ЧПУ будет считать, что мы используем инструмент с меньшим радиусом, и сместит (приблизит) траекторию центра инструмента на 4,49 мм относительно исходного контура. Так как на самом деле используется фреза с радиусом 4,5 мм, то контур после обработки окажется меньше на 0,02 мм (при обработке уменьшится по 0,01 мм с каждой стороны), то есть мы получим требуемый размер 25 мм.

Таблица 9.5. Новое значение в корректоре для инструмента № 2

Коррекция и компенсация размеров инструмента

Функцию инструмента обозначают адресом Т некоторым числом (например, слово Т9 представляет собой инструмент номера 9). Инструментальный комплект состоит из инструмента и инструментальной державки [2, 6].

В процессе обработки режущая кромка инструмента должна точно следовать вдоль запрограммированной траектории. В силу различия используемых инструментов, их размеры должны быть учтены и введены в систему управления перед началом воспроизведения программы. Только в этом случае траектория может быть рассчитана безотносительно к параметрам используемых инструментов. После того как инструмент установлен в шпиндель и активизирована соответствующая коррекция (компенсация его размеров), система ЧПУ автоматически принимает в расчет эту коррекцию [2, 6].

Читайте так же:  Нерезидент не заплатил налог

Коррекция и компенсация размеров инструмента для осевого инструмента осуществляется на длину инструмента и его радиус (в основном фрезы), в то время как для станков токарной группы коррекция и компенсация размеров инструмента ведется по каждой из осей. Функция Н осуществляет компенсацию длины, а функция D – компенсацию радиуса (рис. 3.9).

Коррекция на длину инструмента и его радиус позволяет компенсировать разницу между фактическим и программируемым размерами каждого инструмента. Это позволяет корректировать размеры детали без изменения самой УП, что существенно сокращает время «обкатки» программы непосредственно на станке.

Коррекцию на длину инструмента программируют при помощи функции G43 (G44) и слова D, которые действуют до отмены и при необходимости записываются перед каждой корректируемой координатой. При этом знак коррекции определяется функцией G43 (G44), а адрес (номер) величины коррекции определяется словом D [2, 6].

При наличии функции G43 к перемещению в кадре (по данной координате) прибавляется введенная коррекция со знаком. При наличии функции G44 к перемещению в кадре (по заданной координате) прибавляется введенная коррекция с обратным знаком [6].

Рис. 3.9. Коррекция и компенсация размеров осевого инструмента

Пример кадра, перемещения которого корректируют функциями G43 и G44, имеет вид: G43 D01 X-100 G44 D02 Y200 [6].

Если принять, что величины коррекции D01 и D02 соответственно равны +10 и +20, то к перемещению по координате X (–100) прибавляется коррекция +10, а к перемещению по координате Y (+200) прибавляется коррекция –20. В результате перемещение по координате X становится равным –90, а по координате Y + 180 [6].

Функция G40 отменяет функцию G43 (G44) и слово DXX по всем координатам. Фактическая отмена (компенсация) введенной коррекции по конкретной координате происходит в том кадре, в котором задается перемещение по данной координате [6].

Вводить коррекцию наклонных линейных участков при помощи функции G43 (G44) не рекомендуется. В этом случае лучше использовать функцию компенсации радиуса инструмента G41 (G42) [6].

Функция компенсации является модальной и может быть изменена вызовом другой функции компенсации или отменена путем программирования [6].

Компенсация длины возможна двумя способами: по отношению к передней плоскости шпинделя (рис. 3.10, а) и по отношению к «нулевому инструменту» (рис. 3.10, б). В обоих случаях величины компенсации сохраняются в соответствующей таблице [6].

На рис. 3.10, а для T01 величина осевой коррекции инструмента составит Н1 = 70,8320 мм, для Т02 – Н2 = 81,7120 мм, а для Т03 – Н3 = 100,0030 мм. В данном случае знак компенсации может быть только положительным [6].

Во втором случае выбирают «нулевой инструмент», торцевая плоскость которого WSN (Workplane for Setting Null) служит для настройки и определения компенсации для всех остальных инструментов. «Нулевой инструмент» (Т02 на рис. 3.9, б) имеет нулевое значение компенсации. Знак компенсации может быть положительным или отрицательным.

Например: для Т01 – Н1 = –20,813 мм, для Т02 – Н2 = 0, а для Т03 – Н3 = 25,821 мм [6].

Для пояснения принципов коррекции на радиус инструмента необходимо пояснить работу инструмента по УП. Центр фрезы движется по эквидистантной траектории, параллельной контуру детали, отстоящей от нее на величину, равную радиусу фрезы. Эквидистантную траекторию называют также траекторией центра фрезы. Значения компенсации для различных инструментов вносят в таблицу.

Например: для Т01 величина D1 = 14 мм (при диаметре фрезы 28 мм); для Т02 – D2 = 22 мм (при диаметре фрезы 44 мм). Детали эквидистантной коррекции (компенсации) будут рассмотрены при анализе G-инструкций G40, G41 и G42 ниже [6].

КОРРЕКЦИЯ НА РАДИУС ИНСТРУМЕНТА

В процессе обработки по запрограммированному контуру, состоящему из линий и дуг, в зависимости от направления резания, инструмент должен быть постоянно ориентированным к обрабатывающей поверхности и быть смещенным, что необходимо для формирования заданного контура поверхности (см. Рис. 13). При этом обычно требуется расчет эквидистантного контура, по нормали к касательной поверхности.

Коррекция на радиус инструмента используется для учета радиуса инструмента для выполнения эквидистантных движений по программируемому контуру.

Рис. 13. Коррекция на радиус инструмента

6.1 Коррекция на радиус инструмента: отмена/слева/справа (G40/G41/G42)

Во время движения по контуру, при активизации режима Коррекции на Радиус Инструмента (КРИ), СЧПУ начинает выполнять расчет эквидистантного контура и смещает инструмент на величину его радиуса, и выполняет движения перпендикулярно к текущей линии поверхности программируемого контура детали с учетом направления движения инструмента и плоскости коррекции (см. Рис. 13). Таким образом, можно не меняя управляющую программу, обрабатывать один и тот же контур детали с инструментами, имеющими разные радиусы.

Для реализации КРИ предусмотрены подготовительные функции группы 6,

состоящие из следующих альтернативных функций:

· G40 Отмена коррекции на радиус инструмента;

· G41 Коррекция на радиус инструмента слева;

· G42 Коррекция на радиус инструмента справа.

G41/G42 X_Y_D_ R_ ; для плоскости XY

G41/G42 X_Z_D_ R_ ; для плоскости XZ

G41/G42 Y_Z_D_ R_ ; для плоскости YZ

D_ — номер корректора, в котором заданы радиус инструмента. Этот параметр может отсутствовать.В этом случае устанавливается или предыдущий заданный корректор или, если была задана функция смены инструмента по M6, то номер корректора D устанавливается равным номеру текущего инструмента T.

Читайте так же:  Разорвать договор по осаго

R_ — определяет величину радиуса дуги и активизирует режим, по которой:

· если в кадре задана функция G41 или G42, вход в режим эквидистатного движения будет выполнен по дуге окружности R ;

· если в кадре задана функция G40, выход из режима эквидистатного движения будет выполнен по дуге окружности R.

Этот параметр может отсутствовать, и в этом случае выполняется вход в режим и выход из режима эквидистантного движения будет выполнен по линии.

Для активации коррекции должны быть определены несколько параметров:

· величина коррекции — радиус инструмента,

Плоскость. Плоскость коррекции определяется с помощью задания одной из подготовительных функцийПлоскость коррекции должна быть определена заранее до активизации режима коррекции

Величина коррекции. Величина коррекции — радиус инструмента, устанавливается, используя параметр заданного корректора D (см. Раздел.1.8).

Направление. Направление и начало коррекции на радиус определяется выбором подготовительных функций G41/Коррекция отменяется с помощью функции G40.

G41 – коррекция слева от контура, смещает инструмент налево от детали, если смотреть по направлению движения инструмента (см. Рис. 14a).

G42 – коррекция справа от контура, смещает инструмент направо от детали, если смотреть по направлению движения инструмента (см. Рис. 14b.)

Два фактора должны учитываться для правильного выбора команд G41 и G42 для режима коррекции:

· направление движения инструмента по часовой стрелке или против нее;

· внутренняя или наружная обработка.

G41 – коррекция слева от контура, используется для наружной обработки при движении по часовой стрелке или для внутренней обработки при движении против часовой стрелки (см. Рис. 15a и 15b).

G42 – коррекция справа от контура, используется для наружной обработки при движении против часовой стрелки или для внутренней обработки при движении по часовой стрелке (см. Рис. 15c и 15d).

Рис. 14 Направление коррекция радиуса инструмента

Рис. 15 Направление обработки для G41 и G42

Режим коррекции на радиус инструмента, установленный однажды, остается активным, пока не будет отменен с помощью G40.

При активизации режима коррекции, СЧПУ берет значение радиуса инструмента из параметра активного корректора D (см. Раздел.1.8).

6.2 Скорость корректирующего движения

Скорость движения центра инструмента на пути коррекции остается той же что и задано функцией подачи в адресе При движении по дуге, это означает, что скорость перемещения режущей кромки (часть инструмента, контактирующая с заготовкой) будет отличаться от запрограммированной на величину отношения Rtool/R arc, где:

Rtool –радиуса инструмента;

R arc – радиус дуги.

6.3 Активизация режима коррекции

Любые действия изменения режима коррекции (активизация, отмена, изменение направления коррекции) выполняются только при активной функции G1, и посредством задания движения после функции изменения режима коррекции.

В кадре активизации, где заданы функции G41 или G42, или сразу вслед за ним, необходимо совершить установочные движения для входа на эквидистатнтную траекторию. При этом инструмент проходит вектор пути (см Рис. 16, 17 и 17A) в зависимости от угла наклона и типа линии (прямая или дуга) первого и второго программных движений после G41, G42.

Рекомендуется перед началом коррекции позиционировать инструмент таким образом, чтобы коррекция выполнялась по нормали к поверхности. Необходимо, чтобы центр радиуса инструмента был удален от обрабатываемой поверхности, как минимум, на величину радиуса инструмента.

При задание параметра R c функциeй G41/G42, выполняется вход на эквидистатную траекторию по дуге окружности (см. рис. 17A). При этом инструмент, по линии подходит к поверхности заготовки на расстоянии r + R по одной оси ( r — это радиус инструмета заданный в текущем корректоре D ) и смещенно на расстояние R по другой оси и затем выполняется круговая интерполяция по дуге окружности радиуса R.

Начало Коррекции

Мир CNC – форум любителей станков с ЧПУ и всего, что с ними связано…

Коррекция радиуса инструмента

kreiz 10 Сен 2015

Всем доброго времени суток.
Бобр жив и здоров, еще раз спасибо всем, кто помог, отдельное спасибо MiGy за ссылку в другой теме на книгу Ловыгина и Васильева, прочел взахлеб, полезнейшее чтиво, особенно когда не только теория в отрыве от станка.

Возник у меня с моим бобром следующий вопрос, допустим притупился у меня инструмент, исходя из G кодов я должен пользоваться кодами G41 и G42 для левой и правой стороны соответственно, но для этого мне необходимо перелопатить все УПшки и везде в коде вручную поставить данные коды в зависимости от траектории. В стойке LNC в офсетах есть возможность прописать радиус инструмента. Так как у меня были везде нули для всех инструментов (оно и понятно, я же в арткаме указал диаметр, а он уже построил траекторию с учетом диаметра), то для изношенного инструмента я попробовал прописать «-0.3» — эффекта нуль, попробовал 11.9, конечно эффекта тоже нуль, в УПшке идет коррекция только по высоте инструмента. Возможно и логично, что он никак не подтянул разницу радиуса, тогда вопрос зачем этот пункт в оффетах? Только для справки оператору в какой ячейке какого радиуса инструмент у него есть? Еще есть поправка на X и Y, может они для этого? Знаю, что могу попробовать и попробую, просто хотел услышать мнение мудрых камрадов, вдруг и это не то))

kreiz 10 Сен 2015

мда, попробовал корректировку XLENGTH и YLENGTH прописать, не то. по эквидистанте в этом случае он не едет, просто смещает траекторию соответственно на данные координаты, надеюсь на Вашу помощь господа.

Компенсация на радиус инструмента