淺談數(shù)控銑床刀具半徑補(bǔ)償及其應(yīng)用

【摘 要】 零件的加工程序通常是按零件輪廓編制的，而數(shù)控機(jī)床在加工過(guò)程中的控制點(diǎn)是刀具中心，因此在數(shù)控加工前數(shù)控系統(tǒng)必須將零件輪廓變換成刀具中心的軌跡。只有將編程輪廓數(shù)據(jù)變換成刀具中心軌跡數(shù)據(jù)才能用于加工。應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償功能時(shí)，只需按工件輪廓軌跡進(jìn)行編程，然后將刀具半徑值輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，執(zhí)行程序時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算刀具中心軌跡，進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)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(shí)也無(wú)需更改加工程序，使編程工作大大簡(jiǎn)化。實(shí)踐證明，靈活應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償功能，合理設(shè)置刀具半徑補(bǔ)償值，在數(shù)控銑削加工中有著重要的意義。

【關(guān)鍵詞】刀具半徑補(bǔ)償 數(shù)控加工 數(shù)控編程 數(shù)控銑床

一、刀具半徑補(bǔ)償原理和用法

（一）刀具半徑補(bǔ)償?shù)母拍?/p>

在數(shù)控銑床上進(jìn)行輪廓加工時(shí)，一般以工件的輪廓尺寸作為刀具軌跡進(jìn)行編程，而實(shí)際的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡則與工件輪廓有一偏移量（即刀具半徑），如圖1所示。數(shù)控系統(tǒng)的這種編程功稱(chēng)為刀具半徑補(bǔ)償功能。

（二）編程格式

銑削加工刀具半徑補(bǔ)償分為刀具半徑補(bǔ)償左補(bǔ)償（用G41定義）和刀具半徑右補(bǔ)償（G42定義），使用D代碼選擇正確的刀具半徑偏置存儲(chǔ)器地址。以華中系統(tǒng)為例來(lái)說(shuō)明刀具半徑的編程格式如下。

G01G41X_Y_F_D_；（刀具半徑左補(bǔ)償）

G01G42X_Y_F_D_；（刀具半徑右補(bǔ)償）

G01G40X_Y_；（取消刀具半徑補(bǔ)償）

（三）判斷方法

處在補(bǔ)償平面外另一根軸的正方向上，沿刀具移動(dòng)方向看，當(dāng)?shù)毒咛幵谇邢鬏喞髠?cè)時(shí)，稱(chēng)為刀具半左補(bǔ)償；當(dāng)?shù)毒咛幵谇邢鬏喞覀?cè)時(shí)，稱(chēng)為刀具半徑右補(bǔ)償，如圖2所示。

二、刀具半徑補(bǔ)償過(guò)程

刀具半徑補(bǔ)償執(zhí)行過(guò)程一般分為三步，如圖3所示：

（一）刀補(bǔ)建立

刀補(bǔ)的建立指刀具從起點(diǎn)接近工件時(shí)，刀具中心從與編程軌跡重合過(guò)渡到與編程軌跡偏離一個(gè)偏置量的過(guò)程。該過(guò)程實(shí)現(xiàn)必須有G00或G01功能才有效。刀具向左（G41）或（G42）偏置一個(gè)刀具半徑（圖3中的虛線）。

（二）刀補(bǔ)進(jìn)行

程序進(jìn)行補(bǔ)償模式，此時(shí)刀具中心與編程軌跡始終相距一個(gè)偏置量，直到刀補(bǔ)取消。（如圖3中的虛線與圖3中的粗實(shí)線）

（三）刀補(bǔ)取消

刀具離開(kāi)工件，刀具中心軌跡與編程軌跡重合的過(guò)程稱(chēng)為刀補(bǔ)取消。

三、刀具半徑補(bǔ)償指令使用注意事項(xiàng)

注意事項(xiàng)

（一）G41、G42為模態(tài)指令，可以在程序中保持連續(xù)有效。G41（或G42）必須與G40成對(duì)使用。

（二）D是存放刀具半徑偏置存儲(chǔ)器地址，為D01—D99，刀具補(bǔ)償值由操作者在操作面板上輸入到D指定的存儲(chǔ)器中；

（三）當(dāng)?shù)毒甙霃窖a(bǔ)償出現(xiàn)負(fù)值時(shí)，G41和G42功能互換；

（四）刀具半徑補(bǔ)償只能在G17、G18或G19平面上選擇，平面切換必須在補(bǔ)償取消下進(jìn)行；

（五）刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕⑴c取消只能在G00或G01指令移動(dòng)模式下才有效，不能用G02或G03指令；

（六）G41、G42不能重復(fù)使用，即在程序中前面有了G41或G42指令之后，不能再直接使用G41或G42指令。若想使用，則必須先用G40指令解除原補(bǔ)償狀態(tài)后，再使用G41或G42，否則補(bǔ)償就無(wú)法正常進(jìn)行了。

（七）為保證刀補(bǔ)建立與刀補(bǔ)取消時(shí)刀具與工件的安全，通常采用G01運(yùn)動(dòng)方式來(lái)建立或取消刀補(bǔ)；

（八）建立補(bǔ)償?shù)某绦蚨?，一般?yīng)在切入工件之前完成；

（九）取消補(bǔ)償?shù)某绦蚨危话銘?yīng)在切出工件之后完成，否則會(huì)發(fā)生碰撞；

（十）為了防止在半徑補(bǔ)償建立與取消過(guò)程中刀具產(chǎn)生過(guò)切現(xiàn)象，刀具半徑補(bǔ)償建立與取消程序段的起始位置與終點(diǎn)位置最好與補(bǔ)償方向在同一側(cè)；

四、刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用

（一）使用刀具半徑補(bǔ)償功能，不需要修改程序，就可以用同一把刀進(jìn)行粗加工和精加工。操作時(shí)只需把精加工余量加到刀具半徑補(bǔ)償值中，先進(jìn)行粗加工，然后修改刀具半徑補(bǔ)償值，去掉加工余量，就可以進(jìn)行精加工。即粗加工刀具半徑補(bǔ)償值（D）=刀具半徑（R）+精加工余量（A）（如圖4所示）

（二）當(dāng)?shù)毒吣p、換新刀或刀具重磨使刀具半徑發(fā)生化時(shí)，只需在刀具半徑值中輸入改變后的刀具半徑，而不必修改程序。

五、結(jié)束語(yǔ)

在數(shù)控程序的編制中，除了要滿(mǎn)足零件的加工要求外，還要求程序盡可能簡(jiǎn)短，減少編程工作量，方便程序檢查及后期的修改；對(duì)加工批量大、加工輪廓比較簡(jiǎn)單的零件，可以使用刀具半徑補(bǔ)償功能去除加工余料。這樣即能簡(jiǎn)化程序又利于提高加工效率。

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