董玉杰 曲海霞

（山東科技職業(yè)學(xué)院，山東濰坊 261053）

數(shù)控銑削中刀具半徑補(bǔ)償指令的應(yīng)用

董玉杰 曲海霞

（山東科技職業(yè)學(xué)院，山東濰坊 261053）

在數(shù)控銑床上加工輪廓零件時(shí)，刀位點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡偏離編程軌跡。此時(shí)，合理利用刀具半徑補(bǔ)償指令，能夠簡(jiǎn)化編程和提高加工質(zhì)量?；诖耍偷毒甙霃窖a(bǔ)償指令的功能、建立與取消，以及如何通過改變刀具半徑補(bǔ)償值來實(shí)現(xiàn)粗加工和精加工進(jìn)行探討。

數(shù)控銑床；刀位點(diǎn)；刀具半徑；補(bǔ)償指令

在數(shù)控銑床上加工工件輪廓時(shí)，以工件的輪廓尺寸為編程基準(zhǔn)。而在實(shí)際加工時(shí)，刀具的刀位點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡與編程軌跡不重合，刀位點(diǎn)軌跡與工件輪廓間有一個(gè)偏移量。此時(shí)，需要使刀具沿著工件輪廓的法向偏移一個(gè)刀具半徑值大小，來保證工件輪廓尺寸的正確性，這就需要用到刀具半徑補(bǔ)償指令。

1 刀具半徑補(bǔ)償概述

刀位點(diǎn)，就是用來確定刀具在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置而選定的刀具上的特定點(diǎn)，也是編程軌跡所要控制的刀具上的指令點(diǎn)［1］。在銑削加工中，刀具刀位點(diǎn)通常都是刀具回轉(zhuǎn)中心線和切削刃（邊）最低位置的交點(diǎn)［2］。

如圖1所示，如果用半徑為R的銑刀加工外輪廓為AB的工件，如果不考慮刀具半徑，直接按照工件的輪廓進(jìn)行編程，則在加工時(shí)刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡是編程輪廓線AB，加工出來的零件比圖紙要求小，不符合加工的要求。要想加工出合格的零件，刀具中心必須要沿著與輪廓AB偏離R距離的軌跡A’B’運(yùn)動(dòng)，否則工件的輪廓形狀是不一致的。

圖1 刀具半徑補(bǔ)償

如果不用刀具半徑補(bǔ)償功能，編程時(shí)只能根據(jù)輪廓AB上各點(diǎn)的坐標(biāo)和刀具半徑R的值，人工計(jì)算出刀具軌跡A’B’上各點(diǎn)的坐標(biāo)，再編制程序來進(jìn)行加工。只有確定刀具半徑后才能進(jìn)行編程。當(dāng)?shù)毒吣p或更換新刀具而導(dǎo)致刀具半徑發(fā)生變化時(shí)，則必須要重新進(jìn)行計(jì)算、編程。這無形中增加了工作量，并且編程時(shí)比較容易出錯(cuò)。

應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償功能可以使數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)工件輪廓AB和刀具半徑補(bǔ)償值自動(dòng)計(jì)算出刀具刀位點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡A’B’。按照編制程序零件輪廓的坐標(biāo)數(shù)據(jù)編制出加工程序。在實(shí)際加工時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)按照程序要求自動(dòng)地控制刀具（刀位點(diǎn)）沿輪廓A’B’運(yùn)動(dòng)，從而加工出合格的零件。

2 刀具半徑補(bǔ)償判斷方法

刀具半徑補(bǔ)償是一種平面補(bǔ)償，要對(duì)其進(jìn)行判斷，應(yīng)先確定刀具在哪個(gè)平面內(nèi)加工輪廓，用右手笛卡爾直角坐標(biāo)系確定出垂直于該平面的直角坐標(biāo)軸的正方向，由該坐標(biāo)軸的正方向往負(fù)方向觀察，然后沿著刀具前進(jìn)的方向看，如果刀具偏在工件輪廓的左側(cè)，則為刀具半徑左補(bǔ)償（G41）；如果刀具偏在工件輪廓的右側(cè)，則為刀具半徑右補(bǔ)償（G42）［3，4］。

3 編程格式

G41、G42和G40只能與G00、G01指令配合使用，其編程格式為：

建立：

G17 G 01/G 00 G 42/G 41 X Y D；

其中，D為指定刀具半徑補(bǔ)償值寄存器的地址號(hào)。

取消：

（G17）G 01/G 00 G 40 X Y；

4 使用說明

①在直接編程時(shí)必須指定所在平面。數(shù)控銑床初始狀態(tài)為G17，因此G17可以省略。

②使用G41、G42指令時(shí)，用D功能字指定刀具半徑補(bǔ)償值寄存器的地址號(hào)。當(dāng)?shù)毒甙霃酱_定之后，可以在程序運(yùn)行前，將刀具半徑的實(shí)測(cè)值手動(dòng)輸入刀具半徑補(bǔ)償存儲(chǔ)器存儲(chǔ)起來，加工時(shí)在程序中用D指令與G00或G01、G41或G42指令進(jìn)行調(diào)用。

③G40指令總是和G41或G42指令配合使用，且均為模態(tài)指令。

④使用刀具半徑補(bǔ)償功能能避免繁瑣的計(jì)算。此外，也可以靈活運(yùn)用刀具半徑補(bǔ)償功能做加工過程中的其他工作。如刀具磨損或重磨后半徑變小，這時(shí)只需手工輸入新的刀具半徑值到程序的D功能字指定的存儲(chǔ)器即可，而不需修改程序。

5 刀具半徑補(bǔ)償過程

5.1 建立

在切入前建立刀補(bǔ)，在建立過程中要有直線運(yùn)動(dòng)，且要確定好啟動(dòng)位置，選擇的間隙要比所用的刀具的最大半徑大，確保有足夠的運(yùn)動(dòng)距離。另外，使用的刀具半徑補(bǔ)償值要小于輪廓中最小內(nèi)凹圓弧的半徑。

5.2 執(zhí)行

建立好刀具半徑補(bǔ)償后，刀具中心始終與編程軌跡偏離一個(gè)偏置量，一直到取消刀具半徑補(bǔ)償。

5.3 取消

輪廓加工完成后，要取消刀具半徑補(bǔ)償，在取消過程中也要有直線運(yùn)動(dòng)。取消時(shí)運(yùn)動(dòng)距離應(yīng)比刀具半徑補(bǔ)償值大。取消刀具半徑補(bǔ)償后，刀具中心與編程軌跡重合。

為了保證工件質(zhì)量，刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕⒑腿∠麘?yīng)在工件輪廓延長(zhǎng)線上進(jìn)行。建立刀具半徑補(bǔ)償時(shí)，盡可能單軸移動(dòng)。

6 加工實(shí)例

利用刀具半徑補(bǔ)償功能，采用同一加工程序?qū)崿F(xiàn)一把刀具完成工件的粗、精加工，如圖2所示。其中，刀具半徑為R，現(xiàn)將工件外輪廓的加工分2次切削，第1次粗加工，加工后的余量為B，第2次精加工，加工到圖樣尺寸。須先將偏置值（R+B）存入D01地址中，然后運(yùn)行上述程序，即可進(jìn)行粗加工，加工至圖2（a）中虛線的位置。粗加工結(jié)束后，將D01中的數(shù)值改成刀具實(shí)際半徑值R，再使用同一加工程序，即可完成精加工（可適當(dāng)修改S與F指令）。

圖2 利用刀具半徑補(bǔ)償功能完成工件的粗、精加工

［1］盧萬強(qiáng)，饒小創(chuàng).數(shù)控加工工藝與編程［M］.北京：北京理工大學(xué)出版社，2011.

［2］于志德.數(shù)控銑床與加工中心編程及加工［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2015.

［3］杜國臣.數(shù)控機(jī)床編程［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

［4］蘇建修，杜家熙.數(shù)控加工工藝［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

Application of Tool Radius Compensation in NC Milling

Dong YujieQu Haixia
（Shandong Vocational College of Science and Technology，Weifang Shandong 261053）

When machining contour parts on CNC milling machine,the movement tracks of tool locus deviates from programming trace.At this point,reasonable use of tool radius compensation instructions,can simplify programming and improve the quality of processing.Based on this,the function,establishment and cancellation of tool radius com?pensation instruction,and how to realize the rough machining and finish machining by changing the tool radius com?pensation value were discussed.

NC milling machine；cutter location；cutter radius；compensation instruction

TG547

A

1003-5168（2016）12-0089-02

2016-11-15

董玉杰（1986-），女，本科，研究方向：數(shù)控加工；曲海霞（1980-），女，本科，研究方向：數(shù)控加工。