刀具補償教學隨筆

【摘要】系統(tǒng)闡述了刀具半徑補償概念、實質、分類、過程和指令方式，通過理論實踐相結合方法研究了刀具補償建立、啟用和取消等問題，得出了一些新的理論和方法，對從事數(shù)控教學者有一定參考價值。

【關鍵詞】刀補；數(shù)控；過切；程序

【中圖號】TG519.1【文獻標示碼】A【文章編號】1005-1074(2008)10-0253-02

刀具半徑補償是數(shù)控系統(tǒng)中基本功能，是《數(shù)控編程與操作》課程教學中的重要內容，在數(shù)控編程加工中普遍應用，因此在數(shù)控教學和科研中如何掌握和應用此功能，是很值得研究與探討的。

1“刀具半徑補償”概念實質類別

數(shù)控銑削編程時我們遵循的一個基本原則是“刀具相對與工件運動”，即編程時把工件看作是靜止的，刀具看作是運動的，同時又把刀看成是沒有大小的，因此輪廓的軌跡就是編程的軌跡了，但實際上刀具是有大小的，按輪廓編程會引起工件多切(一個半徑值)，為了解決上述問題，數(shù)控系統(tǒng)引入了刀具半徑補償功能，通過使用此功能，使刀具自動偏離輪廓一個刀具半徑，從而避免了多切，加工出符合圖樣要求的工件。如用φ16立銑刀加工一個φ100凸臺，按輪廓編程時可編為G2 I50 F100，如沒使用刀補功能，加工出來的凸臺直徑為φ84，有了刀補功能，就可以加工出φ100了；實際上數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)編程軌跡及刀具半徑（廣義為刀補值），自動計算出偏離編程軌跡一個刀具半徑（廣義為刀補值）的刀具運動軌跡，所以能加工出符合要求的輪廓；而刀具的偏移是有方向的，以輪廓為基準，可以是左偏，也可以是右偏，即刀具可以在輪廓左側，也可以在輪廓右側，因此刀具半徑補償也分為左刀補和右刀補。如上例加工φ100凸臺，順時針走刀時，為左刀補，逆時針走刀時，為刀補，如加工凹孔，順時針走刀為右刀補，逆時針為左刀補，值得注意的是，補償類別不僅和走刀方向有關，也和輪廓類有關；同一輪廓不管取輪廓上哪一點判定，結果是一樣的；同一輪廓可以左刀補編程，也可以右刀補編程，通常推薦左刀補編程。

2具半徑補償?shù)倪^程與程序段

刀具補償功能是系統(tǒng)所有的，要使用此功能需編程，包括：刀補建立，使用和取消，因此一個完整的程序應包含以上三個方面。建立和取消刀具半徑補償各有一個程序段來完成，在XY平面建立刀補程序段格式為：G17 G01/G00 G41/G42 D_X_Y_F_，取消刀

補程序段格式為：G01/G00 G40 X_Y_F_，其中G17確定建刀補平面XY，一般數(shù)控系統(tǒng)補償功能只限于平面，如在XZ、YZ平面補償，即需用G18、G19指令，G00/G01直線式刀具移動指令，不宜用曲線式的G02、G03指令來替代，因此不宜編寫G41 D1 G02 X_Y_R_F_程序段來建刀補，G40 G02 X_Y_R_F_程序段來取消刀補； G41/G42為補償類型，左刀補為G41，右刀補為G42，G40為取消刀補。D_為刀補儲存器號，地址D后帶1~3位數(shù)，D代碼內存刀具偏置量——刀補值，一般通過控制面板輸入，也可通過宏變量設置。X_Y_為該程序段刀具運動的終點位置，需強調的是該點非刀位點坐標！

3刀補使用要注意的問題

3.1建立取消刀補時，刀具應移動建刀補的過程，實際上是刀具中心從與編程軌跡重合過渡到與編程軌跡偏離一個偏置量的過程，是刀具發(fā)生偏離的過程，要實現(xiàn)偏離，刀具必須運動。如在XY平面建刀補，刀具必須在XY平面移動，才能實現(xiàn)XY平面偏離，且Z向移動是沒有用的：

O123（銑床加工）

N10 G54 G40 G0 Z100（φ16鍵槽銑刀）

N20 X-60 Y-60 M03 S1000

N30 Z2

N40 G01 Z-2 F50

N50 G41 D1 Y-60 F120

……

從N20至N50，刀具在Z向有運動，但在XY平面沒有運動，因此，在N50程序段刀補沒有建立起來；如把N40程序段改為G01 G41 D01 Z-2 F50，同樣也難以建立刀補，通過Z向移動來建XY平面刀補是不允許的。取消刀補是系統(tǒng)用刀補的狀態(tài)回歸到不用刀補的狀態(tài)，是建立刀補的逆過程，刀具中心從與編程軌跡偏離一個偏置量回歸到與編程軌跡重合，實質上也是個刀具偏移的過程，故刀具必須在刀補平面移動，因此G40后須有補償平面坐標指令，如僅有G40的程序段或G0 G40 Z100等程序段來取消XY平面刀補，是不合理的，也容易產(chǎn)生過切等問題。

3.2遵循下刀后建立刀補，抬刀后取消刀補程序從工藝安全考慮，下刀一般分為快進和工進兩步，且在刀具切入工件前，往往有一些機床輔助性的指令動作，這些都不產(chǎn)生在刀補平面有效軸移動指令，所以如下刀前建刀補，容易產(chǎn)生上述使用刀補的問題；另一方面取消刀補實質上是個刀具偏移的過程，產(chǎn)生了不規(guī)則的刀具運動軌跡，故抬刀前取消刀補，容易產(chǎn)生過切等現(xiàn)象，抬刀后取消刀補，刀具已遠離工件，則可避免。因此為了避免干涉、過切等問題，應盡量采用下刀后建立刀補，抬刀后取消刀補程序，這樣是合理和安全的，避免了刀補使用中問題。

3. 3宜采用與輪廓相切方向進出刀數(shù)控銑床銑削輪廓時，沿輪廓切向進出刀保證了工件表面質量，更重要的是避免使用刀補時產(chǎn)生過切、少切等問題，因此在條件許可的情況下，盡量采用切向切入和切出工件輪廓表面。如圖3，加工一個內方孔，如能合理進刀，只會在四個角出現(xiàn)少切現(xiàn)象，但沿OA進刀切入，則會產(chǎn)生過切現(xiàn)象。（銑床加工）

N10 G54 G40 G0 Z100（φ16鍵槽銑刀）

N20 X0 Y0 M03 S1000

N30 Z2

N40 G01 Z-2 F50

N50 G41 D1 X40 Y-40 F120

N60 Y40

N70 X-40

……

上例中，法向切入A點有刀痕，且法向切出會產(chǎn)生少切現(xiàn)象：

123（銑床加工）

N10 G54 G40 G0 Z100（φ16鍵槽銑刀）

N20 X0 Y0 M03 S1000

N30 Z2

N40 G01 Z-2 F50

N50 G41 D1 Y-40 F120（刀痕）

N55 X40

N60 Y40

N70 X-40

N80 Y-40

N90 X0

N100 Y0（A左少切）

N110 G0 Z100

N120 G40 Y200

N130 M30

如采用切向圓弧切入、切出則不會在切入切出輪廓處產(chǎn)生過切、少切等問題。

4結束語

本文講述了刀具半徑補償一些基本理論與問題，對數(shù)控教學會有一定指導意義，請注意的是本文主要以華中世紀星數(shù)控系統(tǒng)為依據(jù)來講述，僅供參考。

5參考文獻

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6楊偉群.數(shù)控工藝培訓教程[M].北京：清華大學出版社， 2006