刀具補(bǔ)償在數(shù)控銑床加工中的應(yīng)用研究

王鑫盛 宋澗金 洪翔

數(shù)控機(jī)床主要就是應(yīng)用數(shù)字程序來進(jìn)行機(jī)床控制來進(jìn)行生產(chǎn)制造的一種機(jī)械設(shè)備。在進(jìn)行零部件加工的過程中，零部件的外形并不是刀架中的刀位點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，所以在進(jìn)行加工制造的過程中應(yīng)該充分考慮到工件的輪廓外形與刀具幾何形狀來計(jì)算確定刀位點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而可以滿足加工制作的需要。

刀具補(bǔ)償;數(shù)控銑削;編程加工;應(yīng)用

1 刀具補(bǔ)償概述

刀具補(bǔ)償主要包含了長度補(bǔ)償與半徑補(bǔ)償兩個(gè)方面。

1.1 刀具半徑補(bǔ)償

數(shù)控程序主要是按照零件輪廓尺寸來進(jìn)行編制確認(rèn)的。因?yàn)榈毒咦陨硭嬖谟幸欢ǖ陌霃匠叽?，所以在刀位點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中其路徑并不是零件的輪廓尺寸，而是需要刀具自動(dòng)的運(yùn)行刀具半徑尺寸，這種偏移就是我們通常所說的半徑補(bǔ)償。（1）刀具半徑補(bǔ)償指令。刀具半徑左補(bǔ)償：G41G00/G01X_Y_Z_D_F_。刀具半徑右補(bǔ)償：G42G00/G01X_Y_Z_D_F_。取消刀具半徑補(bǔ)償：G40G00/G01X_Y_Z_。（2）G41、G42指令的判斷方法。如下圖1中所示，在垂直方向中，輪廓處于平面第三軸的正向中，從刀具的進(jìn)給方向中可以發(fā)現(xiàn)，如果刀具處在了輪廓的左側(cè)位置上，此時(shí)就稱之為左補(bǔ)償，即左刀補(bǔ);如果處于輪廓的右側(cè)則稱之為右補(bǔ)償，即右刀補(bǔ)。，即左刀補(bǔ)[如圖1];如果處于輪廓的右側(cè)則稱之為右補(bǔ)償，即右刀補(bǔ)[如圖2]。

1.2 刀具長度補(bǔ)償

數(shù)控機(jī)床主要是通過控制刀架在坐標(biāo)系內(nèi)的運(yùn)動(dòng)來完成零件的加工，一般都需要多種刀具來輪換使用才能達(dá)到最終的要求，而刀具長度也存在很大的差異。即便是尺寸安全一致的刀具應(yīng)用到一臺(tái)數(shù)控機(jī)床中，刀尖所處的位置也是不同的。

2 刀具補(bǔ)償?shù)淖饔?/p>

2.1 提高了刀具的適應(yīng)性

在數(shù)控銑床加工中.刀具是處于不斷磨損、更換中的，應(yīng)用刀具補(bǔ)償能夠減小因刀具磨損、更換、偏移而造成的誤差，有效提高數(shù)控銑床的加工精度。假設(shè)原數(shù)控機(jī)床刀具補(bǔ)償值為x.z，經(jīng)過一段時(shí)間的機(jī)械加工.刀具產(chǎn)生一定的偏差量，即ox.az，則新的刀具補(bǔ)償值為（X-.X），（Z2）.僅需要對(duì)變化量進(jìn)行調(diào)整，而不需要重新設(shè)置數(shù)控控制程序。刀具磨損也可以使用該方法進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)?shù)毒吒鼡Q時(shí)，操作人員可使用新刀具的刀具補(bǔ)償值替代現(xiàn)有的刀具補(bǔ)償值，從而改善因數(shù)控機(jī)床刀具磨損、更換、偏移造成的加工精度降低的問題，提高機(jī)床刀具的適應(yīng)性.簡(jiǎn)化數(shù)控機(jī)床操作。

2.2 有助于實(shí)現(xiàn)加工件粗精加工

調(diào)整加工精度是機(jī)械零件加工中的常規(guī)操作，也是提高機(jī)械加工效益的必要措施之一。在調(diào)整加工精度過程中，如人為設(shè)置刀具中心與工件輪廓的偏置值，而非根據(jù)實(shí)際偏差值，則加工的零件精度較低[1]。即粗加工。在粗加工過程中，可在刀具實(shí)際半徑的基礎(chǔ)上加上精加工余量作為刀具半徑補(bǔ)償值。在精加工過程中，操作人員只需要愉入刀具實(shí)際半徑值即可進(jìn)行粗精加工的轉(zhuǎn)換。具體補(bǔ)償轉(zhuǎn)換方法為：先通過人工方式輸入刀具半徑補(bǔ)償值.包括刀具半徑補(bǔ)償和加工余量，即可完成粗加工的刀具的設(shè)置：在精加工時(shí)，操作人員可在粗加工的基礎(chǔ)上輸入微調(diào)量.即可實(shí)現(xiàn)粗加工向精加工的轉(zhuǎn)換。在實(shí)際操作中，微調(diào)量應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行確定，可在粗加工后進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，如粗加工尺寸大于精加工尺寸則調(diào)整量為正值。如粗加工尺寸小于精加工尺寸則調(diào)整量為負(fù)值。通過刀具偏差補(bǔ)償?shù)姆绞綄?duì)數(shù)控機(jī)床偏差進(jìn)行調(diào)整，不但簡(jiǎn)化了數(shù)控銑床編程，降低了機(jī)床操作難度.而且提高了加工精度，確保了機(jī)械加工質(zhì)量。

3 刀具補(bǔ)償應(yīng)用實(shí)例

3.1 刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用及實(shí)例

使用同一段程序開始進(jìn)行零件加工制造。（1）在粗加工階段，在進(jìn)行刀具補(bǔ)償設(shè)計(jì)中應(yīng)該包含刀具半徑與精加工余量。（2）精加工過程中，應(yīng)該將刀具補(bǔ)償尺寸設(shè)定為刀具半徑尺寸。例如：按照開始進(jìn)行零件加工，用Φ25立銑刀設(shè)置不同的補(bǔ)償尺寸來開始凸臺(tái)加工制作，精加工留3mm余量。

3.2 程序如下

O1841（主程序）G17G54G90G40G49G21→M03S1200→G00X65Y0Z50→Z2→G01Z-5F150→G41G00X30D01M98P0001（粗加工）G40X65→G41G00X30D02（D02=刀具半徑=12.5）M98P0001（精加工）G40X65→G00Z50→M05→M30→O0001（子程序）→G01Y-20→G02X20Y-30R10→G01X-20G02→X-30→Y20→R10→G01Y20→G02X-20Y30R10→G01X20→G02X30Y20R10G01Y0→M99使用同一程序開始進(jìn)行凹凸型的加工。（1）外廓尺寸加工應(yīng)該設(shè)置刀具偏置尺寸來開始加工。（2）內(nèi)廓形狀加工中，可以通過設(shè)置偏置值來開始內(nèi)側(cè)尺寸加工。例如：中加工60×60槽，其與路線完全相同，此時(shí)可以使用子程序00001，應(yīng)用不同的刀具補(bǔ)償方式可以達(dá)到最終尺寸的需要。程序如下：O1842→G17G54G90G40G49G21→→M03S1200→G00X0Y0Z50→Z2→G01Z-5F120G42G01X30D01→M98P0001（粗加工）→G40X0（取消刀具半徑補(bǔ)償）→G42G01X30D02（D02=刀具半徑=12.5）→M98P0001（精加工）→G40X0→G00Z50→M05→M30。

3.3 刀具半徑補(bǔ)償使用注意事項(xiàng)

（1）刀具補(bǔ)償主要就是在加工的過程中刀尖位置移動(dòng)到零件位置之后，其應(yīng)該從刀具中心編程偏移刀具半徑尺寸。在建立與取消刀具補(bǔ)償時(shí)，應(yīng)該確保在相同一側(cè)來進(jìn)行，從而防止出現(xiàn)刀具干涉的情況。（2）半徑補(bǔ)償?shù)慕⑴c取消是利用G00或G01程序指令來實(shí)現(xiàn)的。在應(yīng)用G00指令時(shí)，應(yīng)該先設(shè)置刀具補(bǔ)償，然后才能根據(jù)需要進(jìn)行補(bǔ)償?shù)娜∠?。?）建立或取消半徑補(bǔ)償?shù)倪^程中，應(yīng)該選擇合理的方式來進(jìn)行。此時(shí)可以根據(jù)需要在程序中加入一些圓弧輔助程序命令，從而實(shí)現(xiàn)圓弧切入與切出。（4）刀具補(bǔ)償時(shí)，應(yīng)該防止出現(xiàn)刀具過切的情況存在，通常在程序編制的過程中，不能存在有兩段或者兩段以上的非補(bǔ)償平移命令存在。

結(jié)論：

簡(jiǎn)而言之，文章結(jié)合實(shí)際，將刀具補(bǔ)償技術(shù)為研究對(duì)象，深入分析該技術(shù)在數(shù)控銑削編程加工中的應(yīng)用要點(diǎn)，實(shí)踐可知，通過刀具補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用，能夠克服數(shù)控銑削編程中遇到的難點(diǎn)問題，給數(shù)控銑削編程加工的工作效率起到了促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]高秀蘭.利用數(shù)控機(jī)床刀具補(bǔ)償功能編程的技巧[J].工具技術(shù)，2019（09）：019.

[2]秦曼華，謝學(xué)浩.巧用數(shù)控機(jī)床刀具補(bǔ)償功能[J].機(jī)械工程師，2017（03）：041.

[3]肖愛武.數(shù)控加工中刀具補(bǔ)償功能的應(yīng)用[J].機(jī)械工程師，2018（05）：016.