數(shù)控銑床刀具補償功能的應(yīng)用

摘 要：數(shù)銑加工是職業(yè)培訓(xùn)中重要的培訓(xùn)項目。本文就數(shù)控銑削加工中刀具補償功能在實際使用中要注意的問題和精加工補償值的確定，進行了總結(jié)和探討。

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑 刀具 補償 注意事項 精加工 公式

數(shù)控機床的操作能力是中職數(shù)控專業(yè)學(xué)生的專業(yè)能力，教學(xué)應(yīng)圍繞這一核心能力，夯實操作功底，提高學(xué)生操作能力。教師應(yīng)該如何開展教學(xué)，讓學(xué)生掌握好知識，并獲得實際的操作能力呢？筆者感覺比較重要的是，要善于總結(jié)和歸納，把復(fù)雜的情況化成淺顯易懂的規(guī)律。

下面就數(shù)控銑床加工中半徑補償?shù)墓δ埽归_一些總結(jié)和歸納。

一、數(shù)控銑床刀具補償?shù)脑?/p>

在數(shù)控銑床上進行加工，由于刀具有一定的半徑，所以刀具中心（刀尖）軌跡和工件輪廓不重合，如不考慮刀具半徑，直接按照工件輪廓編程是比較方便的，而加工出的零件尺寸比圖樣要求小了一圈（加工外輪廓時），或大了一圈（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量。運用刀具補償功能可直接按照工件輪廓進行編程，不用考慮刀具半徑。而在刀補表中設(shè)置一定的合適數(shù)值，系統(tǒng)會自動計算刀具中心軌跡，進行刀具半徑補償，從而加工出符合要求的工件形狀，當(dāng)?shù)毒甙霃桨l(fā)生變化時也無須更改加工程序，使編程工作大大簡化。

刀具半徑補償是通過指令G41、G42來執(zhí)行的。補償有兩個方向，即沿刀具切削進給方向垂直方向的左面和右面進行補償，符合左右手定則：G41是左補償，符合左手定則；G42是右補償，符合右手定則。當(dāng)取消刀具半徑補償時，使用G40指令。

二、刀具補償功能使用應(yīng)注意的問題

一是補償建立指令G41，G42必須與G40成對使用。

二是G41、G42、G40指令應(yīng)在G00或G01程序段中加入執(zhí)行，不可在G02、G03等指令中加入執(zhí)行。

三是加入G41、G42、G40指令的G00或G01程序段，移動的距離不能等于零，也不能小于銑刀的半徑。否則無法實現(xiàn)刀具補償?shù)墓δ堋?/p>

四是使用刀具補償功能必須經(jīng)過三個階段：建立刀具補償、刀具補償執(zhí)行、取消刀具補償，缺一不可。

五是刀具補償功能建立以后，加工平面不能改變。

六是在刀具半徑偏置方式下，應(yīng)在指定的偏置平面上進行連續(xù)的刀具運動軌跡描述，如果在偏置起始指令G41/G42和偏置結(jié)束指令G40之間，有連續(xù)兩個以及兩個以上的非指定的偏置平面上的移動指令或非移動指令，則刀具的軌跡就會發(fā)生偏離。例如：

G00 G90 G17 G42 Y-70.0 D01

G01 X120.0 F100

Y-30.0

G04 P500

G91 Z0.2

G90 X80.0 Y40.0

X0

Y-110.0

G00 G40 X-40.0

在本例中的程序段G04 P500 是非移動指令，程序段G91 Z0.2是非指定的偏置平面上的移動指令。這兩個連續(xù)的程序段的指令，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正確判斷刀具下一個的偏置位置而發(fā)生過切現(xiàn)象。

三、精加工補償值獲得公式討論

筆者所在學(xué)校使用的是華中HNC-21M數(shù)控銑床。運用G41/G42刀具補償指令，可以實現(xiàn)對零件加工的粗精加工分離。當(dāng)放出余量，進行粗加工后，需要對零件進行測量，然后根據(jù)所獲得的尺寸，對第二次的精加工補償值進行修正，從而保證所加工的零件獲得所要求的尺寸精度。由于零件的內(nèi)外表面的加工，對補償值的方向要求是不一樣的，就很容易在精加工的時候弄錯補償方向。如果可以分情況，把補償值的計算總結(jié)成淺顯易懂的公式，那么在加工實習(xí)的過程中，只要熟記公式，把測量的數(shù)據(jù)直接代入，就能獲得精加工時所需要的補償數(shù)據(jù)。

下面以一個簡單零件的加工情況分析，如下圖所示。

圖

1.加工外輪廓六邊形

選用18mm的鍵槽銑刀，不考慮加工精度，直接設(shè)置刀補值為使用刀具的半徑值9mm即可。但是為保證加工精度，往往需要進行粗精加工兩次切削。粗加工時，刀具半徑補償值可放出一定的余量，然后進行粗加工的走刀。在精加工階段中，理論上只需要把刀補值改為9mm，再一次走刀即可。

但是由于存在著大量的加工誤差和不確定性，而且零件目標(biāo)尺寸往往帶有公差，在粗加工結(jié)束后，需要對六邊形對邊的尺寸進行測量，并通過測量值對精加工的刀補值進行修正?？偨Y(jié)公式如下：

δ2=δ1-（A-B）/2 （1）

式中，δ2為精加工刀補值；δ1為粗加工刀補值；A為實際測量值；B為目標(biāo)尺寸公差中間值。

實際加工中，選用18mm的鍵槽銑刀，假設(shè)粗加工刀補值選為10mm，粗加工后，對六邊形尺寸進行測量，測得實際值為72.085mm，那么，在精加工時，只要把獲得的數(shù)據(jù)代入公式（1），即可獲得需要的精加工刀補值。

δ2=10-（72.085-69.063）/2=8.489

（如圖中所示，六邊形尺寸為70-00.074，其尺寸公差中間值為69.063）。

2.加工內(nèi)輪廓腰圓槽

同樣選用18mm的鍵槽銑刀進行加工，假設(shè)粗加工刀補值選為10mm，粗加工后，對腰圓槽尺寸進行測量，測得實際值為24.012mm。那么，在精加工時同樣可以利用公式（1）計算需要獲得的精加工刀補值。只是由于內(nèi)輪廓的余量方向與外輪廓相反，總結(jié)公式如下：

δ2=δ1-（B-A）/2 （2）

進一步計算可得：

δ2=10-（25.026-24.012）/2=9.493

（如圖中所示，腰圓槽尺寸為25+00.052，其尺寸公差中間值為25.026）。

3.總結(jié)

由公式（1）和公式（2）可以進一步獲得：

δ2=δ1-|（A-B）/2| （3）

由此我們可以獲得，不管是外輪廓還是內(nèi)輪廓的加工，粗加工時，先選擇δ1值，令此值略大于我們選用的刀具半徑0.5～1.0mm。然后對零件進行粗加工。加工完畢后，根據(jù)零件圖對所要求的尺寸進行測量，獲得實際測量值A(chǔ)，然后計算目標(biāo)尺寸公差中間值B，最后把所獲得的值代入公式（3），即可獲得精加工所需要的刀補值δ2，對零件實現(xiàn)精加工。

當(dāng)然，在實際使用過程中，絕大部分的數(shù)銑加工零件尺寸情況是上述的雙邊尺寸情況，但是也有很特殊的單邊尺寸的情況。那么公式（3）只要變?yōu)?/p>

δ2=δ1-|（A-B）| （4）

也是完全適用的。