數(shù)控銑加工中心刀具半徑補(bǔ)償應(yīng)用探究

付琦

摘要：帶刀庫(kù)的數(shù)控銑床又被稱(chēng)為加工中心，發(fā)揮著生產(chǎn)自動(dòng)化和提高生產(chǎn)效率的作用，而刀具半徑補(bǔ)償則是控制機(jī)械刀具中心運(yùn)動(dòng)，因此在數(shù)控銑加工中心中加入刀具半徑補(bǔ)償技術(shù)，不僅能提高機(jī)械工件生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，簡(jiǎn)化機(jī)械運(yùn)作程序的編制，還能提升工廠整體競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。文章對(duì)數(shù)控銑加工中心刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑；加工中心；刀具半徑補(bǔ)償；生產(chǎn)自動(dòng)化；機(jī)械工件 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TG71 文章編號(hào)：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(jì)的快速發(fā)展，城市工業(yè)發(fā)展作為整體經(jīng)濟(jì)實(shí)力的基礎(chǔ)，更加受到人們的重視。為滿(mǎn)足人們對(duì)工件日益增長(zhǎng)的需求量，在數(shù)控銑加工中心中加入刀具半徑補(bǔ)償技術(shù)，提升工廠工件的生產(chǎn)速率。但在實(shí)際應(yīng)用中，刀具半徑補(bǔ)償技術(shù)仍然存在著一定問(wèn)題，影響著數(shù)控銑加工中心的運(yùn)行。因此，如何運(yùn)用好數(shù)控銑加工中心刀具半徑補(bǔ)償技術(shù)，已經(jīng)成為各個(gè)工廠未來(lái)生產(chǎn)發(fā)展的重要課題。故本文將對(duì)數(shù)控銑加工中心刀具半徑補(bǔ)償在實(shí)際工廠的應(yīng)用進(jìn)行分析和探討，了解數(shù)控銑加工中心刀具半徑補(bǔ)償基本運(yùn)行方法，提升制作工件的質(zhì)量水平，促進(jìn)各個(gè)工廠的快速發(fā)展。

1 數(shù)控銑加工中心刀具半徑補(bǔ)償簡(jiǎn)述

1.1 數(shù)控銑加工中心刀具半徑補(bǔ)償原理

在傳統(tǒng)刀具運(yùn)行中，刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡存在一定的問(wèn)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(gè)刀具半徑值。為解決這個(gè)問(wèn)題，設(shè)計(jì)者在每次刀具半徑發(fā)生改變時(shí)都要重新測(cè)量刀具半徑數(shù)據(jù)，再根據(jù)數(shù)據(jù)重新編寫(xiě)程序，尤其是因?yàn)榈毒哂捎谀p、重磨和換新刀等原因造成特別微小直徑改變時(shí)，更是增加了設(shè)計(jì)者工作量和數(shù)據(jù)數(shù)值計(jì)算復(fù)雜等級(jí)，進(jìn)而造成人為計(jì)算數(shù)據(jù)數(shù)值失誤，生產(chǎn)的工件不符合出廠標(biāo)準(zhǔn)，更有甚者出現(xiàn)機(jī)械故障引起安全事故。

針對(duì)上述問(wèn)題，工廠機(jī)械設(shè)計(jì)者在數(shù)控銑加工中心中加入了刀具半徑補(bǔ)償技術(shù)，即在各個(gè)工廠數(shù)控銑床運(yùn)作系統(tǒng)所參考的相關(guān)數(shù)據(jù)信息庫(kù)中，加入有關(guān)刀具半徑補(bǔ)償技術(shù)的信息數(shù)據(jù)，使其形成一個(gè)獨(dú)立的信息數(shù)據(jù)庫(kù)。要注意的是，在進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)信息編寫(xiě)和程序編制時(shí)，設(shè)計(jì)者和程序員不僅要考慮到各個(gè)工廠所擁有的全部不同種類(lèi)數(shù)控銑刀自身的半徑，還要考慮到刀具半徑補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用會(huì)不會(huì)影響到工廠原本的工藝流程，確保刀具半徑補(bǔ)償技術(shù)能夠自動(dòng)進(jìn)行刀具半徑差值補(bǔ)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(fèi)。

1.2 數(shù)控銑加工中心刀具半徑補(bǔ)償方式

在進(jìn)行數(shù)控銑加工中心刀具半徑補(bǔ)償運(yùn)作前，要對(duì)數(shù)控銑加工中的銑刀有簡(jiǎn)單的了解，以便對(duì)后續(xù)不同類(lèi)型的運(yùn)作方式進(jìn)行分析。銑刀是一種刀具，基本結(jié)構(gòu)是由一個(gè)或者多個(gè)旋轉(zhuǎn)刀齒組成，在機(jī)械設(shè)備運(yùn)作時(shí)各個(gè)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(tái)階、溝槽和切斷工件等功能；銑刀種類(lèi)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(shí)際機(jī)械設(shè)備中的使用方法是一樣的，首先將所需要種類(lèi)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(kù)中加入刀具半徑信息，最后啟動(dòng)運(yùn)作設(shè)備即可。雖然六種銑刀在數(shù)控銑加工中心運(yùn)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(diǎn)和工作的不同，將刀具半徑補(bǔ)償分為刀具半徑左補(bǔ)償和刀具半徑右補(bǔ)償兩種方式，具體運(yùn)作方式結(jié)構(gòu)如下：刀具沿著規(guī)定軌跡前進(jìn)，并同時(shí)在前進(jìn)方向的左側(cè)或是右側(cè)，在刀具旋轉(zhuǎn)方向上，對(duì)刀具所損耗的半徑進(jìn)行補(bǔ)償。其實(shí)兩種半徑補(bǔ)償方式運(yùn)作方式是一致的，只是在結(jié)束切削工件余量時(shí)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(bǔ)償，而若是刀具最后在工件輪廓右邊，則為刀具半徑右補(bǔ)償。

1.3 數(shù)控銑加工中心刀具半徑補(bǔ)償運(yùn)作流程

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

1.3.1 刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕?。刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕?，不僅僅只是從銑刀在數(shù)控銑加工中心運(yùn)動(dòng)開(kāi)始的，而是從準(zhǔn)備銑刀開(kāi)始。首先對(duì)銑刀的種類(lèi)和型號(hào)進(jìn)行挑選，選定適合的銑刀后，讓銑刀從起刀點(diǎn)就開(kāi)始接近所制作的工件，并以數(shù)控銑加工中心信息庫(kù)中軌跡基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為依據(jù)，在接近工件的位置時(shí)進(jìn)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(jìn)行零件的加工。

1.3.2 刀具半徑補(bǔ)償?shù)倪M(jìn)行。刀具中心軌跡和預(yù)定編程軌跡之間存在著一定的偏置量，而這個(gè)偏置量的設(shè)定則是通過(guò)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)者和編程員對(duì)使用前后銑刀型號(hào)半徑變化進(jìn)行計(jì)算，因此這是刀具半徑補(bǔ)償流程中最重要的一部分，不僅是因?yàn)槠溆傻毒甙霃窖a(bǔ)償信息數(shù)據(jù)系統(tǒng)控制，體現(xiàn)著設(shè)計(jì)者和編程員對(duì)是否出現(xiàn)刀具損害半徑精算錯(cuò)誤，還由于一旦刀具半徑信息數(shù)據(jù)出現(xiàn)計(jì)算失誤，就會(huì)造成制作工件不符合要求，浪費(fèi)社會(huì)有限資源，同時(shí)設(shè)計(jì)者和編程員要重新計(jì)算數(shù)據(jù)，機(jī)械加工設(shè)備不能投入使用，不僅耽誤了各個(gè)工廠生產(chǎn)進(jìn)度，還增加了工廠的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

1.3.3 刀具半徑補(bǔ)償?shù)娜∠?。由于加工機(jī)械設(shè)備的限制，在數(shù)控銑加工中心運(yùn)作時(shí)，制作模式是一對(duì)一或是多對(duì)多，因此刀具半徑補(bǔ)償技術(shù)的運(yùn)作不能無(wú)止境的運(yùn)作，有開(kāi)始就有結(jié)束，因此就有了刀具半徑補(bǔ)償?shù)娜∠鞒?。在?shí)際運(yùn)作中，刀具半徑補(bǔ)償?shù)娜∠鞒淌侨齻€(gè)運(yùn)作流程步驟中最簡(jiǎn)單的，當(dāng)銑刀完成對(duì)制作工件整體的余量切削時(shí)，獨(dú)立信息數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)發(fā)送動(dòng)作信息，讓銑刀結(jié)束位置的中心和編程軌跡終點(diǎn)（編程軌跡終點(diǎn)其實(shí)就起刀點(diǎn)）中心重合。此外，注意刀具半徑補(bǔ)償?shù)娜∠偷毒甙霃降慕⒁粯樱荒軐?duì)制作工件進(jìn)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(bǔ)償?shù)闹噶顟?yīng)用

數(shù)控銑加工中心刀具半徑補(bǔ)償?shù)闹噶顟?yīng)用分為兩種：一種是刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕⒅噶罡袷?；另一種是刀具半徑補(bǔ)償取消指令格式。在進(jìn)行兩種指令格式內(nèi)容分析之前，要對(duì)會(huì)涉及到的信息數(shù)據(jù)簡(jiǎn)稱(chēng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的了解：一是最基本的G41和G42，這兩個(gè)代碼分別代表著數(shù)控銑加工中心刀具半徑補(bǔ)償?shù)膬煞N方式——刀具半徑左補(bǔ)償和刀具半徑右補(bǔ)償；二是在G41和G42中會(huì)有X、Y的出現(xiàn)，X、Y是設(shè)計(jì)者和編程員對(duì)刀具半徑變化值進(jìn)行計(jì)算的最后結(jié)果，代表著銑刀最后的終點(diǎn)坐標(biāo)值；三是指令格式還會(huì)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(bǔ)償技術(shù)的信息數(shù)據(jù)，只是刀具半徑技術(shù)運(yùn)作時(shí)的動(dòng)作指令，承擔(dān)著整體各部分的技術(shù)連接。刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕⒅噶罡袷剑篏17、G18、G19三者啟動(dòng)控制G00和G01兩個(gè)動(dòng)作的運(yùn)行（注意刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕⒑腿∠荒苡蒅00和G01兩者控制），G41、G42接受到動(dòng)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(kāi)始讓銑刀靠近制作工件，并同時(shí)將相關(guān)運(yùn)作數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。刀具半徑補(bǔ)償?shù)娜∠噶罡袷剑篏00、G01啟動(dòng)控制G40動(dòng)作的運(yùn)行，進(jìn)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(bǔ)償實(shí)際應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

由于各工廠都是剛開(kāi)始在數(shù)控銑加工中心運(yùn)作系統(tǒng)中加入刀具半徑技術(shù)，所以不論是工廠機(jī)械設(shè)備的操作人員，還是專(zhuān)業(yè)的機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)者和編程人員，在實(shí)際刀具半徑補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用中都存在著一定的問(wèn)題，故下文將對(duì)刀具半徑補(bǔ)償?shù)膶?shí)際應(yīng)用中的兩項(xiàng)重要注意事項(xiàng)進(jìn)行簡(jiǎn)單敘述。一是關(guān)于刀具半徑補(bǔ)償指令格式問(wèn)題，除了上文提過(guò)的刀具半徑補(bǔ)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(dāng)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(huì)造成指令格式混亂，機(jī)械設(shè)備無(wú)法正常進(jìn)行工件加工，嚴(yán)重者影響數(shù)控銑加工中心信息數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)作；二是有關(guān)于刀具半徑補(bǔ)償?shù)倪M(jìn)行注意事項(xiàng)，進(jìn)行制作工件的切削和刀具半徑補(bǔ)償不能同時(shí)進(jìn)行，必須確保刀具已被補(bǔ)償后才能進(jìn)行制作工件的切削，避免出現(xiàn)制作工件被多次切削的過(guò)切現(xiàn)象。此外，要防止過(guò)切現(xiàn)象，要在刀具切入和切出工件時(shí)，確認(rèn)刀具前進(jìn)方向是工件輪廓邊線，不離開(kāi)設(shè)計(jì)者和編程員規(guī)定的軌跡。

4 結(jié)語(yǔ)

在數(shù)控銑加工中心運(yùn)作系統(tǒng)中加入刀具半徑補(bǔ)償技術(shù)，不僅能使數(shù)控銑加工系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性好、生產(chǎn)自動(dòng)化程度和工件生產(chǎn)效率高，還能同時(shí)滿(mǎn)足人們對(duì)各個(gè)工廠工件的質(zhì)量控制要求，尤其是在進(jìn)行配合件的制作時(shí)，更是體現(xiàn)出刀具半徑補(bǔ)償技術(shù)在數(shù)控銑加工中心運(yùn)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(bǔ)償技術(shù)，充分發(fā)揮著數(shù)控銑加工中心系統(tǒng)運(yùn)作功能，增加各個(gè)工廠機(jī)械設(shè)備整體的利用率，在實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備高效率、高質(zhì)量、高精度和高技術(shù)水平時(shí)，確保各個(gè)工廠經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)國(guó)民現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：蔣建華）