段瑞永

（黃岡師范學(xué)院，湖北 黃岡 438000）

0 引言

數(shù)控機(jī)床在實(shí)際加工過程中是通過控制刀具中心軌跡來實(shí)現(xiàn)切削加工的，為簡化編程和提高加工精度通常采用刀具半徑補(bǔ)償功能。編程時(shí)，按輪廓軌跡坐標(biāo)編寫程序，并設(shè)定刀具半徑補(bǔ)償方向和補(bǔ)償值。加工時(shí)，刀具按補(bǔ)償方向讓出補(bǔ)償?shù)毒甙霃剑绻毒咭蚰p、重磨或更換后直徑發(fā)生改變，則只需改變半徑補(bǔ)償參數(shù)，而不需重新編寫加工程序即可加工出符合要求的零件。

1 刀具半徑補(bǔ)償應(yīng)用的幾種方式

在有刀具半徑補(bǔ)償?shù)臄?shù)控程序中，刀具半徑補(bǔ)償值不一定等于刀具半徑值。在進(jìn)行半徑補(bǔ)償時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)會(huì)控制刀具中心向指定方向偏離原編程軌跡一個(gè)值，偏移的數(shù)值為指定刀具的半徑補(bǔ)償值，該值通過MDI方式輸入數(shù)控裝置中，放在刀具半徑值的寄存器中。也就是說數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行偏置計(jì)算時(shí)，只與補(bǔ)償值有關(guān)，與實(shí)際的刀具半徑值無關(guān)。在編程時(shí)往往設(shè)置半徑補(bǔ)償值與刀具實(shí)際半徑值不同，來達(dá)到刀具半徑補(bǔ)償?shù)哪康模?］。

1.1 不同直徑的刀具加工同一輪廓

對(duì)于不同直徑的刀具，或因刀具磨損、重磨或換新刀而引起刀具直徑改變后，在加工同一零件時(shí)，只需改變刀具的半徑補(bǔ)償參數(shù)，即可適用于同一加工程序的加工。此種刀具補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用是最廣泛的，也是最為基礎(chǔ)的刀具半徑補(bǔ)償應(yīng)用方式。

1.2 調(diào)整工件尺寸

對(duì)于同一把刀具，也可通過修改半徑補(bǔ)償值獲得所需要的尺寸精度。即使加工程序編制得非常理想，隨著刀具變鈍、切削條件的改變也會(huì)出現(xiàn)尺寸超差的情況，此時(shí)可以通過調(diào)整刀具半徑補(bǔ)償偏置來控制輪廓的銑削尺寸。對(duì)于有公差要求的零件，可以根據(jù)公差尺寸值相應(yīng)地增加或減小刀具補(bǔ)償值，從而達(dá)到控制零件正、負(fù)尺寸公差的目的。

1.3 控制粗加工次數(shù)的精加工

對(duì)于同一輪廓、同一刀具，可通過修改刀補(bǔ)的辦法實(shí)現(xiàn)對(duì)工件輪廓的粗、精加工尺寸的控制，如刀具半徑為R、精加工余量為Δ。粗加工時(shí)，輸入刀具補(bǔ)償值為R＋Δ。

1.4 輪廓周邊倒角

目前很多數(shù)控系統(tǒng)都提供了宏程序的高級(jí)編程方式，在刀具半徑補(bǔ)償功能中，宏程序提供了動(dòng)態(tài)刀具補(bǔ)償?shù)墓δ?，可用于加工輪廓周邊有倒圓角或倒直角的情況。使用宏程序的倒角，具有通用性好、程序段少、加工時(shí)間短、空行程少等特點(diǎn)，在實(shí)際加工中應(yīng)用也較為廣泛。該種刀具補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用方法在文獻(xiàn)［2］中已作詳細(xì)介紹。

2 刀具半徑補(bǔ)償控制粗、精加工的實(shí)現(xiàn)方法

2.1 用同一程序多次改刀補(bǔ)

使用同一把刀具來完成零件的粗、精加工控制，使用大的刀具半徑補(bǔ)償值來進(jìn)行粗加工，使用小的刀具半徑補(bǔ)償值來進(jìn)行精加工。編程時(shí)可直接編寫零件精加工程序，設(shè)定一個(gè)刀具半徑補(bǔ)償D01，第一次設(shè)為9 mm，并加工，完成第一遍加工之后，重新設(shè)定D01為6 mm，并進(jìn)行第二遍加工，完成之后，再次設(shè)定D01為4 mm即刀具實(shí)際尺寸，并加工。該方法可直接編寫精加工程序，編程最為簡單，但每完成一遍加工，須重新設(shè)定一次刀具半徑補(bǔ)償值，操作復(fù)雜，粗加工次數(shù)越多，操作次數(shù)越多。

2.2 子程序調(diào)用

通過子程序調(diào)用功能，建立多個(gè)不同的刀具半徑補(bǔ)償值來實(shí)現(xiàn)粗、精加工。在編寫加工程序時(shí)，可把精加工程序作為一個(gè)子程序，每建立一個(gè)刀具半徑補(bǔ)償之后，調(diào)用一次子程序來實(shí)現(xiàn)粗、精加工。該方法編程、設(shè)置相對(duì)簡單，在進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償設(shè)置時(shí)，一次設(shè)定多個(gè)補(bǔ)償值：D01為9mm；D02為6mm；D03為4mm。該方法對(duì)程序的編寫有一定要求，刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕⒁谥鞒绦蛑?，每一次加工完成之后?yīng)取消刀具半徑補(bǔ)償，防止出現(xiàn)刀具干涉；其加工程序編寫難度中等，只須一次性設(shè)定多個(gè)刀具半徑補(bǔ)償值。

2.3 宏程序動(dòng)態(tài)刀補(bǔ)

使用宏程序動(dòng)態(tài)刀補(bǔ)功能設(shè)定多個(gè)動(dòng)態(tài)刀補(bǔ)值（如＃101＝9；＃102＝5；＃103＝4.5；＃104＝4），使用循環(huán)語句控制循環(huán)次數(shù)，每次調(diào)用不同的動(dòng)態(tài)刀補(bǔ)來實(shí)現(xiàn)粗、精加工。該方法對(duì)編程要求較高，無需在機(jī)床上設(shè)置刀補(bǔ)參數(shù)。如果加工中刀具補(bǔ)償值呈等差數(shù)列，也可直接使用動(dòng)態(tài)刀補(bǔ)來控制循環(huán)次數(shù)，讀者可試著自行編寫加工程序。

3 刀具半徑補(bǔ)償應(yīng)用實(shí)例

用Φ8的刀具加工凸模，其加工深度為5mm。通過改變刀具半徑補(bǔ)償值來實(shí)現(xiàn)粗、精加工。零件最小凹圓弧半徑為Φ10mm，刀補(bǔ)分別設(shè)為9mm，6mm，4 mm，在動(dòng)態(tài)刀補(bǔ)中多設(shè)定一個(gè)半精加工刀補(bǔ)4.5 mm，圖1、圖2和圖3分別為采用同一程序多次改刀補(bǔ)、采用子程序調(diào)用、采用宏程序動(dòng)態(tài)刀補(bǔ)的加工方法得到的刀具中心軌跡。本文中所有程序均在華中數(shù)控系統(tǒng)中運(yùn)行。

圖1 同一程序多次改刀補(bǔ)示意圖

圖2 子程序調(diào)用示意圖

圖3 宏程序動(dòng)態(tài)刀補(bǔ)示意圖

（1）程序1（采用同一程序多次改刀補(bǔ)）如下：

（2）程序2（采用子程序調(diào)用）如下：

（3）程序3（采用宏程序動(dòng)態(tài)刀補(bǔ)）如下：

4 結(jié)語

刀具半徑補(bǔ)償功能作為數(shù)控銑床、加工中心的一個(gè)重要的編程功能，在手工編程中起著很大的作用，只有用好該功能才能在數(shù)控銑削加工與編程中起到事半功倍的作用。合理運(yùn)用刀具半徑補(bǔ)償往往可以簡化很多典型問題，甚至可以解決很多工程實(shí)例中的難題。刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用十分廣泛，還有待于我們繼續(xù)學(xué)習(xí)和探討。

［1］方新.數(shù)控機(jī)床與編程［M］.北京：高等教育出版社，2007.

［2］張文俊，段瑞永.應(yīng)用宏程序加工（外）凸（凹）孔口倒圓［J］.機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2008（1）：172－173.