付琦

摘要：帶刀庫的數(shù)控銑床又被稱為加工中心，發(fā)揮著生產(chǎn)自動化和提高生產(chǎn)效率的作用，而刀具半徑補償則是控制機械刀具中心運動，因此在數(shù)控銑加工中心中加入刀具半徑補償技術(shù)，不僅能提高機械工件生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，簡化機械運作程序的編制，還能提升工廠整體競爭實力。文章對數(shù)控銑加工中心刀具半徑補償?shù)膽?yīng)用進行了探討。

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑；加工中心；刀具半徑補償；生產(chǎn)自動化；機械工件 文獻標識碼：A

中圖分類號：TG71 文章編號：1009-2374（2017）08-0065-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.031

隨著城市現(xiàn)代化經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市工業(yè)發(fā)展作為整體經(jīng)濟實力的基礎(chǔ)，更加受到人們的重視。為滿足人們對工件日益增長的需求量，在數(shù)控銑加工中心中加入刀具半徑補償技術(shù)，提升工廠工件的生產(chǎn)速率。但在實際應(yīng)用中，刀具半徑補償技術(shù)仍然存在著一定問題，影響著數(shù)控銑加工中心的運行。因此，如何運用好數(shù)控銑加工中心刀具半徑補償技術(shù)，已經(jīng)成為各個工廠未來生產(chǎn)發(fā)展的重要課題。故本文將對數(shù)控銑加工中心刀具半徑補償在實際工廠的應(yīng)用進行分析和探討，了解數(shù)控銑加工中心刀具半徑補償基本運行方法，提升制作工件的質(zhì)量水平，促進各個工廠的快速發(fā)展。

1 數(shù)控銑加工中心刀具半徑補償簡述

1.1 數(shù)控銑加工中心刀具半徑補償原理

在傳統(tǒng)刀具運行中，刀具的運動軌跡存在一定的問題，刀具中心軌跡和工件輪廓往往不重合，原因是銑刀的切削刃和刀具旋轉(zhuǎn)中心存在著一個刀具半徑值。為解決這個問題，設(shè)計者在每次刀具半徑發(fā)生改變時都要重新測量刀具半徑數(shù)據(jù)，再根據(jù)數(shù)據(jù)重新編寫程序，尤其是因為刀具由于磨損、重磨和換新刀等原因造成特別微小直徑改變時，更是增加了設(shè)計者工作量和數(shù)據(jù)數(shù)值計算復雜等級，進而造成人為計算數(shù)據(jù)數(shù)值失誤，生產(chǎn)的工件不符合出廠標準，更有甚者出現(xiàn)機械故障引起安全事故。

針對上述問題，工廠機械設(shè)計者在數(shù)控銑加工中心中加入了刀具半徑補償技術(shù)，即在各個工廠數(shù)控銑床運作系統(tǒng)所參考的相關(guān)數(shù)據(jù)信息庫中，加入有關(guān)刀具半徑補償技術(shù)的信息數(shù)據(jù)，使其形成一個獨立的信息數(shù)據(jù)庫。要注意的是，在進行刀具半徑補償?shù)臄?shù)據(jù)信息編寫和程序編制時，設(shè)計者和程序員不僅要考慮到各個工廠所擁有的全部不同種類數(shù)控銑刀自身的半徑，還要考慮到刀具半徑補償技術(shù)應(yīng)用會不會影響到工廠原本的工藝流程，確保刀具半徑補償技術(shù)能夠自動進行刀具半徑差值補償，提升工廠工件制作的質(zhì)量水平，減少不必要的資源浪費。

1.2 數(shù)控銑加工中心刀具半徑補償方式

在進行數(shù)控銑加工中心刀具半徑補償運作前，要對數(shù)控銑加工中的銑刀有簡單的了解，以便對后續(xù)不同類型的運作方式進行分析。銑刀是一種刀具，基本結(jié)構(gòu)是由一個或者多個旋轉(zhuǎn)刀齒組成，在機械設(shè)備運作時各個刀具能夠依次、有間隔地切去工件余量，其在數(shù)控銑床中發(fā)揮著加工平面、臺階、溝槽和切斷工件等功能；銑刀種類較多，一般根據(jù)銑刀切削工件的最后形狀將銑刀分為六種：面銑刀、立銑刀、三面刃銑刀、圓柱形銑刀、角度銑刀和鋸片銑刀，這六種銑刀在實際機械設(shè)備中的使用方法是一樣的，首先將所需要種類的銑刀安裝在彈簧夾套中，呈現(xiàn)懸臂形態(tài)，在數(shù)控銑加工中心數(shù)據(jù)信息庫中加入刀具半徑信息，最后啟動運作設(shè)備即可。雖然六種銑刀在數(shù)控銑加工中心運行系統(tǒng)中的使用方法一樣，但由于每一種銑刀所加工工件余量不同，則不同種銑刀的磨損程度也是不一樣的。因此，根據(jù)每一種銑刀的特點和工作的不同，將刀具半徑補償分為刀具半徑左補償和刀具半徑右補償兩種方式，具體運作方式結(jié)構(gòu)如下：刀具沿著規(guī)定軌跡前進，并同時在前進方向的左側(cè)或是右側(cè)，在刀具旋轉(zhuǎn)方向上，對刀具所損耗的半徑進行補償。其實兩種半徑補償方式運作方式是一致的，只是在結(jié)束切削工件余量時刀具位置不同，沿著刀具排放位置看，若是刀具最后位于工件輪廓左邊，即為刀具半徑左補償，而若是刀具最后在工件輪廓右邊，則為刀具半徑右補償。

1.3 數(shù)控銑加工中心刀具半徑補償運作流程

根據(jù)各工廠中數(shù)控銑加工中心刀具半徑補償運作流程，將數(shù)控銑加工中心刀具半徑補償運作流程分為三部分：刀具半徑補償?shù)慕?、刀具半徑補償?shù)倪M行和刀具半徑補償?shù)娜∠?，運作基本流程是銑刀從起刀點開始運動，發(fā)送信息啟動刀具半徑補償?shù)慕⒉襟E，銑刀沿著設(shè)計者和編程員所設(shè)計和規(guī)定的軌跡前行，前進軌跡整體流線位置為刀具半徑補償?shù)倪M行，最后銑刀完成對制作工件余量的切削，停止繼續(xù)運動是刀具半徑補償?shù)娜∠?，在基本流程中要注意刀具中心軌跡的計算和設(shè)計。此外，作為基本的運作流程基礎(chǔ)，數(shù)控銑加工中心刀具半徑補償?shù)娜齻€運作過程影響著制作工件最后的效果，故下面將對這三個運作進行流程分析：

1.3.1 刀具半徑補償?shù)慕?。刀具半徑補償?shù)慕?，不僅僅只是從銑刀在數(shù)控銑加工中心運動開始的，而是從準備銑刀開始。首先對銑刀的種類和型號進行挑選，選定適合的銑刀后，讓銑刀從起刀點就開始接近所制作的工件，并以數(shù)控銑加工中心信息庫中軌跡基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為依據(jù)，在接近工件的位置時進行銑刀刀具中心位置的調(diào)整（向左或是向右），但要注意這一步只是建立階段，不能進行零件的加工。

1.3.2 刀具半徑補償?shù)倪M行。刀具中心軌跡和預定編程軌跡之間存在著一定的偏置量，而這個偏置量的設(shè)定則是通過機械設(shè)備設(shè)計者和編程員對使用前后銑刀型號半徑變化進行計算，因此這是刀具半徑補償流程中最重要的一部分，不僅是因為其由刀具半徑補償信息數(shù)據(jù)系統(tǒng)控制，體現(xiàn)著設(shè)計者和編程員對是否出現(xiàn)刀具損害半徑精算錯誤，還由于一旦刀具半徑信息數(shù)據(jù)出現(xiàn)計算失誤，就會造成制作工件不符合要求，浪費社會有限資源，同時設(shè)計者和編程員要重新計算數(shù)據(jù)，機械加工設(shè)備不能投入使用，不僅耽誤了各個工廠生產(chǎn)進度，還增加了工廠的經(jīng)濟負擔。

1.3.3 刀具半徑補償?shù)娜∠?。由于加工機械設(shè)備的限制，在數(shù)控銑加工中心運作時，制作模式是一對一或是多對多，因此刀具半徑補償技術(shù)的運作不能無止境的運作，有開始就有結(jié)束，因此就有了刀具半徑補償?shù)娜∠鞒?。在實際運作中，刀具半徑補償?shù)娜∠鞒淌侨齻€運作流程步驟中最簡單的，當銑刀完成對制作工件整體的余量切削時，獨立信息數(shù)據(jù)庫會發(fā)送動作信息，讓銑刀結(jié)束位置的中心和編程軌跡終點（編程軌跡終點其實就起刀點）中心重合。此外，注意刀具半徑補償?shù)娜∠偷毒甙霃降慕⒁粯樱荒軐χ谱鞴ぜM行加工，避免破壞已完成工件。

2 數(shù)控銑加工中心刀具半徑補償?shù)闹噶顟?yīng)用

數(shù)控銑加工中心刀具半徑補償?shù)闹噶顟?yīng)用分為兩種：一種是刀具半徑補償?shù)慕⒅噶罡袷?；另一種是刀具半徑補償取消指令格式。在進行兩種指令格式內(nèi)容分析之前，要對會涉及到的信息數(shù)據(jù)簡稱進行簡單的了解：一是最基本的G41和G42，這兩個代碼分別代表著數(shù)控銑加工中心刀具半徑補償?shù)膬煞N方式——刀具半徑左補償和刀具半徑右補償；二是在G41和G42中會有X、Y的出現(xiàn)，X、Y是設(shè)計者和編程員對刀具半徑變化值進行計算的最后結(jié)果，代表著銑刀最后的終點坐標值；三是指令格式還會有G17、G18、G19、G00和G01等代碼，這些代碼并排代表有關(guān)刀具半徑補償技術(shù)的信息數(shù)據(jù)，只是刀具半徑技術(shù)運作時的動作指令，承擔著整體各部分的技術(shù)連接。刀具半徑補償?shù)慕⒅噶罡袷剑篏17、G18、G19三者啟動控制G00和G01兩個動作的運行（注意刀具半徑補償?shù)慕⒑腿∠荒苡蒅00和G01兩者控制），G41、G42接受到動作信息數(shù)據(jù)后，根據(jù)由X、Y、Z三者兩兩組成的位置信息數(shù)據(jù)，開始讓銑刀靠近制作工件，并同時將相關(guān)運作數(shù)據(jù)進行記錄。刀具半徑補償?shù)娜∠噶罡袷剑篏00、G01啟動控制G40動作的運行，進而使得銑刀停止于由X、Y、Z三者兩兩組成的信息數(shù)據(jù)提供的停止位置。

3 刀具半徑補償實際應(yīng)用中的注意事項

由于各工廠都是剛開始在數(shù)控銑加工中心運作系統(tǒng)中加入刀具半徑技術(shù)，所以不論是工廠機械設(shè)備的操作人員，還是專業(yè)的機械設(shè)備設(shè)計者和編程人員，在實際刀具半徑補償技術(shù)應(yīng)用中都存在著一定的問題，故下文將對刀具半徑補償?shù)膶嶋H應(yīng)用中的兩項重要注意事項進行簡單敘述。一是關(guān)于刀具半徑補償指令格式問題，除了上文提過的刀具半徑補償?shù)慕⒑腿∠荒苡蒅00和G01兩者控制以外，還有就是G41、G42和G40之間應(yīng)當是直線連接，不能額外再加入任何轉(zhuǎn)移加工等流程，否則會造成指令格式混亂，機械設(shè)備無法正常進行工件加工，嚴重者影響數(shù)控銑加工中心信息數(shù)據(jù)庫的運作；二是有關(guān)于刀具半徑補償?shù)倪M行注意事項，進行制作工件的切削和刀具半徑補償不能同時進行，必須確保刀具已被補償后才能進行制作工件的切削，避免出現(xiàn)制作工件被多次切削的過切現(xiàn)象。此外，要防止過切現(xiàn)象，要在刀具切入和切出工件時，確認刀具前進方向是工件輪廓邊線，不離開設(shè)計者和編程員規(guī)定的軌跡。

4 結(jié)語

在數(shù)控銑加工中心運作系統(tǒng)中加入刀具半徑補償技術(shù)，不僅能使數(shù)控銑加工系統(tǒng)適應(yīng)性強、靈活性好、生產(chǎn)自動化程度和工件生產(chǎn)效率高，還能同時滿足人們對各個工廠工件的質(zhì)量控制要求，尤其是在進行配合件的制作時，更是體現(xiàn)出刀具半徑補償技術(shù)在數(shù)控銑加工中心運作系統(tǒng)中的重要性和關(guān)鍵性。因此，熟練掌握數(shù)控銑加工中心刀具半徑補償技術(shù)，充分發(fā)揮著數(shù)控銑加工中心系統(tǒng)運作功能，增加各個工廠機械設(shè)備整體的利用率，在實現(xiàn)機械設(shè)備高效率、高質(zhì)量、高精度和高技術(shù)水平時，確保各個工廠經(jīng)濟效益，促進國民現(xiàn)代化經(jīng)濟的快速發(fā)展。

參考文獻

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（責任編輯：蔣建華）