數(shù)控銑削中刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用

吳俊

摘 要：刀具半徑補(bǔ)償在數(shù)控機(jī)床加工編程中應(yīng)用非常廣泛，在零件加工的程序編程時能夠合理的應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償，是簡化被加工零件程序的重要方法。在程序中使用刀具半徑補(bǔ)償功能，當(dāng)在加工過程中刀具出現(xiàn)磨損，實(shí)際刀具尺寸與編程時規(guī)定的刀具尺寸不一致時，可以通過更改刀具半徑補(bǔ)償值使機(jī)床加工出符合技術(shù)要求的零件，本文就數(shù)控銑床（廣數(shù)系統(tǒng)）加工中如何運(yùn)用刀具半徑補(bǔ)償做一些探討。

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床;刀具半徑補(bǔ)償;編程

前言

現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)將機(jī)械制造技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)等有機(jī)地結(jié)合在一起，使傳統(tǒng)的機(jī)械制造方法和生產(chǎn)工藝發(fā)生了革命性的變化。數(shù)控機(jī)床在各行各業(yè)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，社會生產(chǎn)中對機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、精度、性能等要求不斷提高。因此，能夠正確、靈活的運(yùn)用每一項指令，對零件的加工生產(chǎn)至關(guān)重要。

一、刀具半徑補(bǔ)償?shù)母拍?/p>

在數(shù)控銑床上，由于程序所控制的刀具刀位點(diǎn)的軌跡和實(shí)際刀具切削刃口切削出的形狀并不重合，它們在尺寸大小上存在一個刀具半徑和刀具長短的差別，為此就需要根據(jù)實(shí)際加工的形狀尺寸算出刀具刀位點(diǎn)的軌跡坐標(biāo)，據(jù)此來控制加工。按刀具半徑補(bǔ)償偏置位置可分為兩類：1、刀具半徑左補(bǔ)償G41，即刀具沿工件左側(cè)運(yùn)動方向時的半徑補(bǔ)償;2、刀具半徑右補(bǔ)償G42，即刀具沿工件右側(cè)運(yùn)動時的半徑補(bǔ)償。G40為刀具半徑補(bǔ)償取消，使用該指令后，G41、G42指令無效，G40必須和G41或G42成對使用。選擇刀具半徑補(bǔ)償類型，應(yīng)依據(jù)加工工件的形狀、位置以及刀具切削方向等要素來確定。

二、刀具半徑補(bǔ)償在數(shù)控加工中的應(yīng)用

1、圓孔的加工

如圖1所示

工藝及編程分析：

（1）刀具的選擇：對于此類的零件，可選用硬質(zhì)合金立銑刀，刀具的直徑根據(jù)以下方法選擇：

D/3 < d < D/2。

其中孔徑為φD、刀具直徑為φd

此類零件如果刀具選擇直徑太小，那么工件殘料不易銑削，費(fèi)時;刀具直徑選擇太大，可能無法建立刀補(bǔ)或產(chǎn)生過切等現(xiàn)象。

計算后發(fā)現(xiàn)刀具直徑可以在φ12和φ14中選擇，根據(jù)去除殘料及刀補(bǔ)建立的可能性，最終確定選φ14的三刃立銑刀。

（2）加工工藝選擇：對于現(xiàn)代數(shù)控銑床在傳動方面具有傳動效率高，磨損小，運(yùn)動平衡，無爬行現(xiàn)象、轉(zhuǎn)動精度高等優(yōu)點(diǎn)，不存在反向竄刀的現(xiàn)象。從提高刀具的使用壽命和表面精度的角度考慮，采用順銑。按傳統(tǒng)的加工工藝，加工內(nèi)腔零件需先鉆工藝孔、再鉆孔，這樣鉆孔、換刀、對刀、編程等會浪費(fèi)相應(yīng)的時間。對于此類零件我們可以采用分層銑削、降低吃刀量、提高銑削速率來完成，即每次下刀深度0.5mm、提高主軸轉(zhuǎn)速及走刀速度（此時的切削要素主要由刀具性能決定），這樣可以適當(dāng)?shù)臏p少對刀具的磨損，也可以減少在加工過程中產(chǎn)生的振動，同時可以有效的節(jié)省的加工時間及省去了大部分的輔助工作時間。

（3）編程路徑的確定：

如圖2所示

根據(jù)圖形輪廓采用圓弧過度切向切入切出，圓弧的半徑r必須大于刀具半徑且小于圓孔的半徑，否則會程序報警或者產(chǎn)生過切現(xiàn)象。因此選擇r=8mm，刀具的中心軌跡如圖2（b）所示。

（4）粗精加工的程序處理：根據(jù)圖2（a）所示的刀具軌跡編程，利用子程序里、每次慢下刀深度0.5mm、子程序調(diào)用24次、刀補(bǔ)值為7，即可完成粗加工;精加工時只需將程序段N5中“L24”刪掉，N10中改為“Z-12”，調(diào)用一次子程序、一次下刀到孔底，選擇合理的S、F值及將刀補(bǔ)值設(shè)定為理論值，即可完成精加工。

（5）參考加工程序：

O0001

G40 G54 G90 ? ? ?程序名

M03 S2000 ? ? ? ?建立工件坐標(biāo)系，程序初始化

G00 X0Y0 Z10 M07 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速2000r/min

G01 Z0 F100 ? ? ?快速定位，切削液開

M98 P0002 L24 ? ?調(diào)用子程序24次

G01 Z10 F300 ? ? 加工完成抬刀

G00 Z100 M09 ? ? 抬刀至安全距離，切削液關(guān)

M30 ? ? ? ? ? ? ?程序結(jié)束并復(fù)位

O0002 ? ? ? ? ? ?子程序名

G91 G01 Z-0.5 F50 增量切削下刀0.5mm

G90 G01 G41 X8 Y-8 D01 F500 絕對編程，建立左刀補(bǔ)（刀補(bǔ)值7mm）

G03 X16 Y0 R8 ? ?圓弧過度切向切入

I-16 J0 ? ? ? ? ?銑削整圓R16mm

X8 Y8 R8 ? ? ? ? 圓弧過度切向切出

G01 G40 X0 Y0 ? ?取消刀補(bǔ)，回到下刀起點(diǎn)

M99 ? ? ? ? ? ? 子程序結(jié)束，并返回主程序

通過上述例子可以看出巧妙的應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償、選擇合理的刀具及走刀路徑，就能快速、高效地加工出類似的孔類零件。

結(jié)束語

本文通過簡單的典型案例說明了刀具半徑補(bǔ)償在數(shù)控銑削中的應(yīng)用。掌握好刀具半徑補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)用可以提高生產(chǎn)效率，降低勞動強(qiáng)度。刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，還有待于我們繼續(xù)探討。

參考文獻(xiàn)

[1]江道銀.《數(shù)控加工編程與操作》.上海交通大學(xué)出版社

[2]王吉連.《數(shù)控銑削編程與加工》.外語教學(xué)與研究出版社

（作者單位：安徽省汽車工業(yè)學(xué)校）