4. Коррекция инструмента

Коррекция инструмента – изменение при отработке УП запрограммированных размерных перемещений. Коррекция инструмента позволяет адаптировать разработанную УП к изменившимся условиям обработки или неучтенным при программировании факторам, программировать обработку непосредственно по контуру детали без определения опорных точек эквидистантной траектории (безэквидистантное программирование),обеспечивает возможность программирования обработки без учета вылетов инструментов. Указанные возможности коррекции инструмента значительно упрощают программирование обработки и отладку УП.

Значение коррекции

Для осуществления коррекции помимо особых указаний в УП необходимы определенные действия перед отработкой УП. Эти действия заключаются во вводе в УЧПУ величины, называемой значением коррекции . По своей технологической сущности значение коррекции может представлять собой (согласно ГОСТ 20523-80):

• значение коррекции положения инструмента;

• значение коррекции на длину инструмента;

• значение радиусной коррекции.

В соответствии с этой терминологией можно различать коррекцию положения инструмента, коррекцию на длину инструмента и радиусную коррекцию. Программирование и схема отработки коррекции положения инструмента и коррекции на длину инструмента в большинстве УЧПУ идентичны, поэтому в дальнейшем эти виды коррекции дифференцировать не будем. Попутно можно отметить, что при осуществлении всех видов коррекции происходит изменение положения инструмента, поэтому под коррекцией положения инструмента будем подразумевать только изменение запрограммированных размерных перемещений, непосредственно не связанное с введенными параметрами инструмента.

Значение коррекции может быть определено в абсолютных или относительных величинах. Значениями коррекции в абсолютных величинах служат вылеты и радиус инструмента (радиус фрезы или радиус закругления вершины резца). Значение коррекции в относительных величинах представляет собой разность между фактическим и запрограммированным параметрами (координатами положения инструмента, длиной или радиусом инструмента), например, К = r^‘-r, где r^‘ и r – соответственно фактический и расчетный радиусы инструмента.

В УЧПУ типа CNC параметры инструмента (вылеты и радиус) в качестве значений коррекций заносятся перед отработкой УП в специальные поля данных инструментов, обращение к которым производится функцией номера корректора инструмента, формируемой адресом D с номером поля данных этого инструмента. К одному определенному инструменту могут быть привязаны от 1 до 9 полей данных с различными значениями его параметров (для многокромочных инструментов). По умолчанию автоматически действует функция D1. При программировании функции D0 коррекция инструмента не действует. В УЧПУ Fanuc при обращении функцией D.. к полю данных актуального инструмента считывается только его параметр, являющийся значением радиусной коррекции (радиус фрезы или радиус закругления вершины резца).

В УЧПУ типа NC этими полями данных служат корректоры пульта коррекции инструмента УЧПУ и в качестве номера поля данных инструмента выступает номер корректора пульта коррекции, задаваемый в зависимости от типа УЧПУ либо в слове «Коррекция инструмента» (формируемого с адресом L), либо в слове «Функция инструмента» (формируемого с адресом T).

При отработке УП производится обращение к полю данных актуального инструмента, считывается занесенные в это поле значение (или значения) коррекции и система производит необходимую коррекцию запрограммированной траектории для обработки детали, при этом запрограммированные размерные перемещения изменяются одновременно или порознь на автоматически рассчитываемые в УЧПУ величины к_x ,к_y ,к_z , которые будем называть поправками.

Виды и схемы коррекции весьма разнообразны, поэтому и обозначения

коррекции в УП различны. В УП современных УЧПУ коррекция отображается подготовительными функциями группы G40…G50..

Коррекция на длину инструмента

Коррекция на длину инструмента позволяет программировать обработку без учета вылетов инструментов или с учетом вылета одного базового инструмента, по отношению к которому учитываются вылеты других инструментов. Программирование обработки с коррекцией на длину инструмента особенно эффективно при многоинструментальной обработке. В зависимости от типа УЧПУ включение коррекции на длину инструмента либо явно задается в УП, либо может осуществляться автоматически без указаний в УП при ее отработке.

В системах Sinumerik коррекция на длину инструмента инициируется с активизацией инструмента и автоматически отрабатывается при первом запрограммированном перемещении. Тип инструмента и подготовительные функции G17, G18, G19 определяют, относительно каких координатных осей происходит учет вылетов инструмента как значений коррекций на длину инструмента. На рис.5.4,а изображен токарный резец, для которого рабочая плоскость для отработки коррекции определяется подготовительной функцией G18, на рис.5.4,б – сверло для которого рабочая плоскость для отработки коррекции определяется подготовительной функцией G17. Точка F – базовая точка револьверной головки, от которой в качестве вылетов инструмента (Длина 1 и Длина 2) отсчитывается положение точки P его вершины.

Рис. 5.4

Рис. 5.4

Н а рис. 5.5 показан резец с двумя режущими элементами, вершины которых P₁ и P₂ имеют разные вылеты по координатной оси Z и их значения занесены в поля данных D1 и D2 соответственно.

Пример программирования:

N

Рис. 5.5

Рис. 5.5

10 T1 //Смена инструмента, активизируется инструмент номер 1 и поле данных D1 актуального инструмента (функция D1 действует по умолчанию)

N15 G0 X… Z…// Перемещение на быстром ходу с отработкой коррекции на длину инструмента (из поля данных D1 актуального инструмента считываются его вылеты в качестве значения коррекции на длину инструмента)

N20 T2 D2 //Смена инструмента, активизируется поле данных D2 актуального инструмента номер 2

...

N50 G0 Z…D1 // Перемещение на быстром ходу с отработкой коррекции на длину инструмента (из поля данных D1 актуального инструмента считываются его вылеты в качестве значения коррекции на длину инструмента)

При программировании обработки на станках с УЧПУ Fanuc коррекция на длину инструмента включается подготовительной функцией G43, а обращение к полю данных актуального инструмента для считывания вылета (вылетов) инструмента производится функцией H…. Коррекция на длину инструмента отменяется подготовительной функцией G49.

Координатная ось (оси), относительно которого отрабатывается значение коррекции	Значение А1
x y x,y z x,z y,z x,y,z	1 2 3 4 5 6 7

Д

Таблица 5.1

ля ряда УЧПУ типа NC коррекция на длину или положение инструмента задается в УП словом «Коррекция инструмента» LА₁А₂А₃. Цифры А₂А₃ кода слова определяют номер корректора пульта коррекции УЧПУ, в котором с соответствующим знаком набирают значение коррекции. Цифра А₁ кода определяет следующие особенности учета значения коррекции при отработке УП (табл. 5.1).

Коррекция осуществляется путем алгебраического сложения запрограммированных размерных перемещений с соответствующими поправками, равными значению коррекции, то есть к_x = К, к_y = К, к_z = К (рис. 5.6).

Э

Рис. 5.6

тот вид коррекции используется для учета вылетов инструментов при токарной обработке, обеспечения точности обработки при прямоугольном формообразовании и т. д. Так, при программировании обработки точной детали можно предусмотреть компенсацию отжима фрезы (рис.5.7):

...

N…G01Y{y₂-y₁}L205ПС

N…X{x₃-x₂}L106ПС

...

После обработки и измерения пробной детали выявляются и заносятся в корректоры значения коррекции, компенсирующее отжим фрезы: в корректор 05 значение К>0, в корректор 06 значение К<0.

О тмену коррекции инструмента задают подготовительной функцией G40, тогда при отработке соответствующего кадра УП набранное значение коррекции учитывается с обратным знаком.

Р

Рис. 5.7

адиусная коррекция

Радиусная коррекция обеспечивает возможность безэквидистантного программирования, при котором программируемая траектория инструмента совпадает с контуром детали, определенным непосредственно размерами чертежа детали, и процедура программирования обработки чрезвычайно упрощается. А при эквидистантном программировании радиусной коррекцией обеспечивается переход инструмента на другую траекторию для компенсации разницы между фактической и запрограммированной радиусами инструмента.

Радиусная коррекция инструмента в УЧПУ типа CNC включается подготовительными функциями G41/G42. Тип инструмента и подготовительные функции G17, G18, G19 определяют, в какой координатной плоскости выполняется расчет траектории инструмента для обработки запрограммированного контура.

В начале коррекции инструмент по прямой подводится из стартовой точки P₀ к контуру (рис. 5.8) и устанавливается в точке P₁^’, определенной вектором коррекции¹, проведенном из начальной точки P₁ контура по нормали к вектору движения, таким образом центр инструмента оказывается смещенным по отношению к начальной точке контура P₁ на величину радиуса инструмента. Положение вектора коррекции и соответственно центра инструмента P₁^’ определяется подготовительной функцией G41 – инструмент слева от контура, либо подготовительной функцией G42 – инструмент

Рис. 5.8

справа от контура. Величина радиуса инструмента как значение радиусной коррекции считывается из заданного в УП поля данных D… актуального инструмента. Стартовая точка P₀ участка подхода выбирается таким образом, чтобы обеспечить движение без столкновений.

При токарной обработке значением радиусной коррекции является радиус закругления вершины резца (рис.5.9). На рис. 5.10 показана схема включения радиусной коррекции при точении при линейной (а) и круговой (б) интерполяции, где P₀ – стартовая точка, определяющая исходное положение вершины радиуса закругления резца, P₁ – запрограммированная конечная точка участка подхода к контуру (начальная точка контура), P₁^΄– фактическая конечная точка участка подхода к контуру, r – радиус закругления вершины резца,----- запрограммированная траектория,  фактическая траектория.

П

Рис. 5.9

оложение точки P₁^΄ определяется вектором коррекции, проведенным из начальной точки контура P₁ по нормали к вектору движения кадра с первым рабочим ходом. таким образом центр закругления вершины резца после отработки кадра подхода с включением радиусной коррекции (G42) оказывается смещенным по отношению к начальной точке контура P₁ на величину радиуса закругления резца.

Рис. 5.10

Н

Рис. 5.11

а рис. 5.11 показана схема отмены радиусной коррекции, где P₁ – за-

программированная конечная точка участка траектории последнего рабочего хода (конечная точка контура), P₁^΄ – фактическая конечная точка участка траектории последнего рабочего хода, P₂ – конечная точка участка отходаот контура, остальные обозначения аналогичны принятым ранее. Положение точки P₁^΄ определяется вектором коррекции, проведенным из конечной точки контура P₁ по нормали к вектору движения кадра с последним рабочим ходом, таким образом центр инструмента перед отходом от контура

имеет смещение от контура на величину радиуса закругления вершины резца. После отмены коррекции (G40) в кадре отхода от контура вершина инструмента оказывается в запрограммированной конечной точке P₂.

При обработке контура с радиусной коррекцией для расчете траектории инструмента в зависимости от установки соответствующих машинных данных системы ЧПУ считываются обычно от трех до восьми очередных кадров УП.

Рис. 5.12

На рис. 5.12 показаны фактическая (поз. 1) и запрограммированная (поз. 2) траектории движения инструмента, полученные моделированием отработки УП. Фактическая траектория инструмента рассчитана с учетом радиусной коррекции и является эквидистантой к запрограммированному контуру, при этом на траектории в зоне стыка участков контура выполнены сопряжения дугами окружности. Запрограммированная траектория на участках рабочих ходов совпадает с контуром детали. Траектория движения инструмента показана в плоскости отработки УП токарно-револьверного станка с системой ЧПУ Sinumerik 802D.

При расчете траектории с радиусной коррекцией имеется возможность задания метода сопряжения участков траектории инструмента (рис. 5.13),

19607#2) =0 19607#2) =1

.

Рис. 5.13

так, в УЧПУ Fanuc 31i этот режим устанавливается битом 2 машинных данных №19607.

В ряде УЧПУ типа CNC имеется возможность изменения схемы выполнения радиусной коррекции инструмента на участках подхода и отхода. Например, в УЧПУ Fanuc 31i с помощью установки бит SUP (№5003#0) и SUV (№5003#1) машинных данных можно назначить рассмотренные ниже различные схемы выполнения радиусной коррекции.

а) Схема радиусной коррекции A (рис. 5.14 ), параметры SUV = 0, SUP = 0.

При включении радиусной коррекции (G42) в кадре подхода к контуру положение инструмента определяется вектором коррекции, проведенным из начальной точки контура по нормали к вектору движения кадра с первым рабочим ходом; перед отменой коррекции (G40) в кадре отхода от контура положение инструмента определяется вектором коррекции, проведенным из конечной точки контура по нормали к вектору движения кадра с последним рабочим ходом.

Пример:

G1 G42 D1 X{X_P1} Y{Y_P1} F0.2; // Перемещение из точки P₀ в точку P₁ с включением радиусной коррекции

X{X_P+1} Y{Y_P+1}; // Перемещение в точку P+1 контура, которая следует за точкой P₁ .

… // обработка контура

Рис. 5.14

G0 G40 X{X_P2} Y{Y_P2}; // Перемещение из точки P₁ в точку P₂ с отменой радиусной коррекции.

б) Схема радиусной коррекции B (рис. 5.15), параметры SUV = 0, SUP = 1.

При включении радиусной коррекции (G42) в кадре подхода к контуру положение инструмента определяется вектором коррекции, проведенным из запрограммированной конечной точки участка подхода (начальной точки контура P₁) по нормали к этому участку; выполнив дополнительное перемещение, инструмент выходит на траекторию, эквидистантную запрограммированному контуру; перед отменой коррекции (G40) в кадре отхода от контура инструмент, выполнив дополнительное перемещение, устанавливается в точке, определенной вектором коррекции, проведенным из начальной точки участка отхода от контура (конечной точки контура) по нормали к этому участку.

Рис. 5.15

Пример:

G1 G42 D1 X{X_P1} Y{Y_P1} F0.2; // Перемещение из точки P₀ в точку P₁ с включением радиусной коррекции.

X{X_P+1} Y{Y_P+1}; // Перемещение в точку P_P+1 контура, которая следует за точкой P₁ .

… // Обработка контура

G0 G40 X{X_P2} Y{Y_P2}; // Перемещение из точки P₁ в точку P₂ с выключением радиусной коррекции.

в) Схема радиусной коррекции C (рис. 5.16), параметры SUV = 1, SUP = 0 или 1.

Включение радиусной коррекции (G42) и ее отмена (G40) заданы отдельными кадрами, не содержащими перемещений. В кадре подхода к контуру инструмент сначала устанавливается в положение, определенном вектором коррекции, проведенным из стартовой точки по нормали к вектору движения, а затем перемещается параллельно запрограммированной траектории с выходом на эквидистанту для выполнения первого рабочего хода; в кадре, предшествующем кадру отхода от контура, инструмент перемещается в точку, обеспечивающую выход на эквидистанту к траектории запрограмми-

Рис. 5.16

рованного участка отхода, и после выполнения отхода оказывается в положении, определенном вектором отмены коррекции, проведенным к конечной точке запрограммированного участка отхода по нормали к траектории этого участка. Для кадра перемещения инструмента, приняты следующие настройки SUP: если SUP равен 0, то задан тип A, а если SUP равен 1, задан тип B.

Пример:

G42 D1; // Включение радиусной коррекции.

G1 X{X_P1} Y{Y_P1} F0.2; // Перемещение из точки P₀ в точку P₁.

X{X_P+1} Y{Y_P+1}; // Перемещение в точку P₊₁ контура, которая следует за точкой P₁ .

… // Обработка контура

G0 X{X_P2} Y{Y_P2}; // Перемещение из точки P₁ в точку P₂.

G40; // Отмена радиусной коррекции.

В ряде УЧПУ радиусной коррекцией осуществляется дополнительное перемещение инструмента вдоль запрограммированной траектории на значение коррекции (рис. 5.17) с целью вывода инструмента на требуемую эквидистантную траекторию. Этот вид радиусной к

Рис. 5.17

оррекции применяется с целью компенсации разницы между фактической и запрограммированной радиусами инструмента при программировании участка подхода к криволинейному контуру (рис. 5.18), при этом участок подхода/отхода должен быть выполнен по нормали к касательной к контуру. Для ряда УЧПУ типа NC подобная радиусная коррекция задается в УП словом «Коррекция инструмента» L А₁А₂А₃. Цифры А₂А₃ кода слова как было и ранее определяют номер корректора пульта коррекции УЧПУ, в котором с соответствующим знаком набирают значение коррекции К = r^΄ - r.

Ц

Рис. 5.18

ифра А₁ выбирается по следующему правилу. Если с уменьшением радиуса инструмента длина участка подхода S увеличивается, то А₁=8, в противном случае А₁=0.

Поправки к размерным перемещениям рассчитываются по формулам

к_x=К*cosarctgy/x, к_y=К*sinarctgy/x, которые нетрудно получить, анализируя рис.5.18. В приведенных формулах ∆x, ∆y – запрограммированные значения перемещений, К - значение коррекции. Расчет поправок производится в специализированном блоке устройства ЧПУ Эквидистанта. Алгоритм работы блока Эквидистанта представлен на рис.5.19.

Рис. 5.19

Пусть сформирован кадр УП, описывающий участок подхода (см. рис. 5.18):

N…G01X{∆x}Y{∆y}L805ПС

Здесь ∆x, ∆y - положительные величины, в корректор 05 занесено значение К<0. Тогда согласно алгоритму, изложенному на рис. 5.19, поправки будут приняты как положительные величины и фактически отработается кадр:

N…G01X{∆x + к_x}Y{∆y+ к_y}ПС

Отмену коррекции инструмента задают подготовительной функций G50 в кадре отхода от контура, тогда набранное значение коррекции учитывается с обратным знаком.

Рассмотренный вид радиусной коррекции для ряда УЧПУ программируется подготовительными функциями G41 (выход на эквидистанту плюс) и G42 (выход на эквидистанту минус).

Подготовительная функция G41 определяет увеличение длины запрограммированной траектории на значение коррекции К (рис.5.20,а), подготовительная функция G42 – уменьшение на значение коррекции К

Рис. 5.20

(рис. 5.20,б). В обоих случаях значение коррекции К равно фактическому радиусу фрезы.

После вывода инструмента (коррекцией на участке подхода к криволинейному контуру) на требуемую эквидистантную траекторию при

программировании последующей

о

Рис. 5.21

бработки на криволинейных (очерченных по дуге окружности) участках контура должна быть задана радиусная коррекция. В тех случаях, когда УЧПУ поддерживает радиусную коррекцию в формате слова Коррекция инструмента LА₁А₂А₃, то код А₁=0, если с уменьшением радиуса инструмента радиус дуги окружности траектории инструмента уменьшается (рис. 5.21) или по иному, если участок круговой интерполяции “выпуклый” (рис. 5.22, а), то А₁=0, если же участок круговой интерполяции “вогнутый” (рис.5.22 , б), то А₁=8.

Е

Рис. 5.22

сли же УЧПУ поддерживает радиусную коррекцию подготовительными функциями G41 (выход на эквидистанту плюс) и G42 (выход на эквидистанту минус), то программирование радиусной коррекции на участке круговой интерполяции производится по следующему правилу. Если участок круговой интерполяции “выпуклый”, то задается функция G41, если же участок круговой интерполяции “вогнутый” - G42.