摘#8195;要 本文描述了數(shù)控加工中刀具半徑對零件加工與編程的影響，分析了刀具半徑補償功能在數(shù)控加工中的正確使用方法，并針對刀具半徑補償功能在數(shù)控車削加工、數(shù)控銑削加工中的應(yīng)用進行了介紹。

關(guān)鍵詞 半徑補償；數(shù)控加工；輪廓；程序

中圖分類號 TP 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)012-0188-02

隨著現(xiàn)代數(shù)控成型刀具的普及使用，大大提高了企業(yè)的加工能力，但由于刀具總是具有一定的半徑，刀具中心運動軌跡并不是加工零件的實際輪廓。若用刀具中心軌跡來編制加工程序，則程序的數(shù)學(xué)處理工作量大，當(dāng)?shù)毒甙霃桨l(fā)生變化時，則又還需重新修改或編制程序。這樣，編程會很麻煩。

利用刀具半徑補償功能，當(dāng)編制零件加工程序時，只需按零件輪廓編程，使用刀具半徑補償指令，并在控制面板上用鍵盤（CRT/MDI）方式，人工輸入刀具半徑值，數(shù)控系統(tǒng)便會根據(jù)零件程序和刀具半徑自動計算出刀具中心的偏移量，進而得到偏移后的中心軌跡，并使系統(tǒng)按刀具中心軌跡運動，完成對零件的加工。

1 數(shù)控車削加工中刀尖圓弧半徑補償?shù)膽?yīng)用

1.1 刀尖圓弧半徑補償?shù)姆治?/p>

數(shù)控車床編程時可以將車刀刀尖看作一個點，按照工件的實際輪廓編制加工程序。但實際上，為保證刀尖有足夠的強度和提高刀具壽命，車刀的刀尖均為半徑不大的圓弧。一般粗加工所使用的車刀的刀尖圓弧半徑R為0.8 mm或1.2 mm；精加工所使用車刀的圓弧半徑R為0.4 mm或

0.2 mm。切削加工時，刀具切削點在刀尖圓弧上變動。在切削內(nèi)孔、外圓及端面時，刀尖圓弧不影響加工尺寸和形狀，但在切削錐面和圓弧時，會造成過切或欠切現(xiàn)象。

因此，當(dāng)使用車刀來切削加工錐面和圓弧時，必須將假設(shè)的刀尖的路徑作適當(dāng)?shù)男拚怪邢骷庸こ鰜淼墓ぜ塬@得正確尺寸，這種修正方法稱為刀尖圓弧半徑補償。

1.2 刀尖圓弧半徑補償?shù)姆椒?/p>

對于采用刀尖圓弧半徑補償?shù)募庸こ绦?，在加工前要把刀尖半徑補償?shù)挠嘘P(guān)數(shù)據(jù)輸入到刀補存儲器中，以便執(zhí)行加工程序時，數(shù)控系統(tǒng)對刀尖圓弧半徑所引起的誤差自動進行補償。刀尖圓弧半徑補償是通過G41、G42、G40代碼及T代碼指定的刀尖圓弧半徑補償值來加入或取消。其程序段格式為：

其中：G40為取消刀尖圓弧半徑補償；G41為建立刀具圓弧半徑左補償；G42為建立刀具圓弧半徑右補償。

圖1表示了根據(jù)刀具與工件的相對位置及刀具的運動分析如何選用G41或G42指令。

圖2 刀具補償設(shè)定畫面

刀尖圓弧半徑補償值可以通過數(shù)控系統(tǒng)的刀具補償設(shè)定畫面設(shè)定。以廣州數(shù)控GSK980T系統(tǒng)為例，如圖2所示，T指令要與刀具補償編號相對應(yīng)，并且要輸入假想刀尖位置序號。假想刀尖位置序號是對不同形式刀具的一種編碼，如圖3所示。

2 數(shù)控銑削加工中刀具半徑補償?shù)膽?yīng)用

2.1 刀具半徑補償?shù)哪康?/p>

在數(shù)控銑床/加工中心上進行輪廓加工時，因為銑刀具有一定的半徑，所以刀具中心的軌跡與工件輪廓不重合。如不考慮刀具半徑，直接按照工件輪廓編程是很方便，但加工出的零件尺寸會比圖樣尺寸要求小一個銑刀直徑值（加工外輪廓時）或大一個銑刀直徑值（加工內(nèi)輪廓時），為此必須使刀具沿工件輪廓的法向偏移一個刀具半徑，這就是刀具半徑補償。

2.2 刀具半徑補償?shù)姆椒?/p>

2.2.1 建立刀具半徑

建立刀具半徑補償?shù)闹噶罡袷剑?/p>

X Y D ；

式中：G41是建立刀具半徑左補償指令；

#8195;#8195;#8195;G42是建立刀具半徑右補償指令；

#8195;#8195;#8195;X、Y為建立刀具半徑補償時G00或G01運動的目標(biāo)點坐標(biāo)；

#8195;#8195; D為刀具半徑補償?shù)刂?，其范圍為D00~D99，其值可在

#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;（CRT/MDI）方式輸入。

2.2.2 取消刀具半徑補償

取消刀具半徑補償指令格式：G40X Y ；

其中：G40是取消刀具半徑補償指令。使用該指令后，G41、G42

#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;指令無效；

#8195;#8195;#8195;X、Y為取消刀具半徑補償時G00或G01運動的目標(biāo)點坐標(biāo)。

2.2.3 刀具半徑的補償?shù)呐袆e方法

在處于補償平面的另一根軸的正方向上，沿刀具的移動方向看，當(dāng)?shù)毒咛幱谇邢鬏喞髠?cè)時，即順著刀具前進方向看（假定工件不動），刀具位于工件輪廓的左邊，稱左補償，如圖4（a）所示；當(dāng)?shù)毒咛幱谇邢鬏喞覀?cè)時，即順著刀具前進方向看（假定工件不動），刀具位于工件輪廓的右邊，稱右補償，如圖4（b）所示。

2.2.4 刀具半徑補償值的設(shè)定

在MDI面板上，把刀具半徑補償值賦給D代碼，地址D所對應(yīng)的偏置存儲器中存入的偏置值通常指刀具的半徑值。若用來粗加工時，可以輸入比刀具半徑值大的數(shù)值，即輸入的數(shù)值的大小為刀具半徑值與加工余量之和。

2.3 刀具半徑補償在加工中的應(yīng)用

2.3.1 利用刀具半徑補償，簡化程序的編制計算量

當(dāng)使用半徑為R的圓柱銑刀加工工件輪廓時，如果數(shù)控系統(tǒng)不具備刀具半徑補償功能，那么必須要按照偏離輪廓距離為R的刀具中心運動軌跡的數(shù)據(jù)來編程，也就是說在加工工件輪廓時，要想得到實際的工件輪廓必須使刀具偏移實際輪廓的一個刀具半徑值。在按等距輪廓線編程后，若刀具半徑改變或刀具磨損后，要想加工出滿足要求的輪廓尺寸，就必須再次改變等距線寬度重新編程。這樣會給編程加工帶來很大的麻煩。對于有刀具半徑補償功能的數(shù)控系統(tǒng)，就不必計算刀具中心的運動軌跡，只要按照被加工工件的輪廓編程，同時在程序中給出刀具半徑的補償指令，數(shù)控系統(tǒng)會自動計算后，偏置一定的距離后進行走刀，加工出程序輪廓的工件，大大方便了計算，簡化了編程的工作。

2.3.2 應(yīng)用刀具半徑補償，調(diào)用同一程序銑削零件的內(nèi)輪廓和外輪廓

在加工同一公稱尺寸的內(nèi)輪廓和外輪廓時（即凸、凹型面），可以按零件的輪廓來編程，并將其設(shè)置為子程序。在編制主程序時，充分利用刀具半徑補償功能G41或G42指令，并在加工前將刀具半徑設(shè)定為刀具半徑補償值輸入到對應(yīng)的補償?shù)刂?，然后通過調(diào)用子程序的方法，就可實現(xiàn)刀具半徑自動補償，完成內(nèi)外輪廓的加工。

另外，也可以將內(nèi)外輪廓編寫為同一程序（如統(tǒng)一按外輪廓編程），在加工外輪廓時，將偏置值設(shè)為+D，刀具中心將沿輪廓外側(cè)切削；當(dāng)加工內(nèi)輪廓時，將偏置值設(shè)為-D，這時刀具中心將沿輪廓內(nèi)側(cè)

切削。

2.3.3 運用刀具半徑補償，實現(xiàn)零件的粗精加工

在編制程序時，結(jié)合子程序調(diào)用，只要編制精加工程序，通過改變當(dāng)前刀具的半徑補償值就可以實現(xiàn)對輪廓的粗加工與精加工。當(dāng)把刀具半徑補償值改大，在加工外輪廓時，其外形尺寸就會變大；在加工內(nèi)型腔時，其內(nèi)輪廓尺寸就會變小。如此，可以根據(jù)輪廓與加工余量的大小，通過適當(dāng)修改（放大）刀具半徑補償值來進行輪廓的粗加工與半精加工。半精加工后對工件進行實際測量，根據(jù)測量值與圖樣尺寸進行比較后，修改精加工時的刀具半徑補償值，再對工件進行精加工。這樣就可以滿足加工的要求，加工出合格的產(chǎn)品。

2.3.4 利用刀具半徑補償，提高工件的加工精度

當(dāng)?shù)毒吣p或刀具重磨后，刀具半徑將發(fā)生變化，即刀具半徑將變小，這時可通過修改對應(yīng)的刀具半徑補償值，減少由于刀具磨損等造成的加工誤差，以提高工件的加工精度。另外，在進行首件試切時，為保證首件產(chǎn)品質(zhì)量合格，而不至于浪費材料，也采取改變刀具半徑補償值的方法來實現(xiàn)。即通過進行試切后，根據(jù)實際測量值，再修改對應(yīng)的刀具半徑補償值，而后進行半精加工與精加工，直到尺寸精度等都符合技術(shù)要求，即首件試切合格后轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn)。

刀具半徑補償功能有很重要的用途。在程序編制的過程中若能充分利用刀具半徑補償功能的優(yōu)勢，結(jié)合子程序調(diào)用或宏程序來綜合應(yīng)用，不僅還可以解決任意的內(nèi)外輪廓的倒角、倒圓角，而且還降低了編程的難度、節(jié)約了時間、簡化了編程，大大的提高了生產(chǎn)效率。

參考文獻

[1]王榮興.加工中心培訓(xùn)教程[M].北京:機械工業(yè)出版社，2006.

[2]黎向榮.數(shù)控機床編程與操作[M].北京:電子工業(yè)出版社，2009.