加工中心中Master CAM刀具半徑補償功能的應用

工件在輪廓和挖槽等加工時，其刀具中心與加工零件實際輪廓的偏移量稱為刀具半徑補償。刀具半徑補償在數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心加工中有著非常重要的作用。根據(jù)刀具補償指令，數(shù)控加工中心機床可進行刀具半徑補償。Master CAM半徑補償功能提供了“電腦”、“控制器”、“兩者”、“兩者反向”以及“關閉”五種方式，如圖1所示。編程時，根據(jù)刀具少量磨損、加工輪廓尺寸與設計尺寸的變動、尺寸精度控制等靈活選用補償方式，筆者通過多年的操作經(jīng)驗總結以下幾種方法。

一、使用Master CAM“電腦”補償

選擇Master CAM“電腦”補償時，在刀具半徑補償功能提供的補正形式對話框中，選“電腦”即可，如圖1所示。“電腦”補償是由Master CAM軟件實現(xiàn)的，具體過程是軟件在計算刀具路徑時將刀具中心向指定方向移動與在Master CAM軟件指定的刀具半徑相等的距離，生成的NC程序中采用的已經(jīng)是補正后的坐標值，所以程序中不再含有刀具半徑補償指令。根據(jù)加工要求可在“補正方向”中設定為左補正或右補正。電腦補正軌跡是按指定刀具半徑計算出刀具實際應該走的路線，如圖2所示。Master CAM軟件中指定的刀具叫軟件刀具，機床上實際裝入的刀具叫機床刀具，當軟件刀具和機床刀具的半徑相等時，加工出的零件輪廓與編程時的圖形輪廓一致，如果軟件刀具和機床刀具的半徑不相等，加工出的零件輪廓與編程時的圖形輪廓就不一致。通過這一原理可控制加工精度和精加工余量的選擇。比如：當軟件刀具直徑比機床刀具大時，半徑補償值即偏移量就大，加工時軸類零件的外形尺寸變大，孔類零件的尺寸變小。當軟件刀具比機床刀具直徑小時則正好相反。例如在加工圖3所示工件時，選用的機床刀具直徑為10mm的銑刀。粗加工時，在Master CAM中我們指定的軟件刀具直徑是10+Δmm（Δ為尺寸偏差值1mm），這時刀具的偏移量就是5+Δ/2mm，那么就會有Δ/2mm加工余量(即實際余量為0.5mm)。精加工時，在Master CAM中我們指定的軟件刀具直徑是10mm，這時刀具的偏移量就是5mm，這樣就沒有加工余量（實際中按測量結果進行操作，這里特指刀具在沒有磨損的情況下，下同）。由此可見，要進行粗精加工或控制尺寸精度時，只改變程序中的刀具直徑值，再重新生成程序即可。

注意事項：電腦補償方式的缺點是每次改動刀具半徑補償值后都要重新生成程序，然后再傳輸程序進行加工，花費時間比較長。優(yōu)點是當改動刀具半徑之后，計算機通過重新計算數(shù)據(jù)生成刀具路徑，便于正確檢測過切，防止因過切而出現(xiàn)廢品。

二、使用“控制器”補償

使用控制器補正時，在Master CAM刀具半徑補償功能提供的補正形式對話框中，選“控制器”即可。這時，Master CAM所生成的NC程序是直接按加工零件圖的尺寸來計算坐標值的，并必須在程序的相應程序段中加入刀具半徑補正指令（如G41或G42，Dn和G40）。當機床執(zhí)行該程序時，控制器根據(jù)補正指令和補正值計算刀具中心的實際軌跡。補正值存儲在機床指定的暫存器內（加工之前應在機床上設定）。數(shù)控銑床、加工中心等數(shù)控機床上專門設有一個寄存器來存儲刀具的半徑補正值和刀具磨損值（控制器最后補正值是刀具的半徑補正值和刀具磨損值之和），而且其中的值可以由操作者隨時改動。程序運行時，數(shù)控系統(tǒng)會自動根據(jù)刀具路徑與寄存器值進行換算，再根據(jù)換算結果確定刀具的正確路徑，存儲器界面如圖4所示。例如我們采用控制器補正銑削如圖3所示的工件輪廓時，Master CAM生成的路徑模擬顯示刀具中心軌跡與零件輪廓重合。機床控制器補償值中刀具半徑值輸入5mm，刀具磨損值輸入0.5mm，那么在加工過程中，就會有0.5mm的加工余量，然后精加工時，我們只需把刀具磨損值改為0即可。

注意事項：控制器補償方式的缺點是計算機不便于正確檢測和顯示出過切，所以在一些較窄的區(qū)域容易引起過切現(xiàn)象，對操作工要求較高。其優(yōu)點是控制器補償方式中粗、精加工可以使用同一個程序，不需要重新生成新的程序，而只要在加工前修改機床控制器中的補償值即可控制加工的尺寸精度。

三、利用“兩者補償”方式補償

“兩者補償”方式就是電腦補償和控制器補償?shù)木C合，我們一般采用Master CAM指定的軟件刀具與實際刀具一致，由電腦補償補正刀具半徑值，在機床控制器中設置刀具磨損補償和精度補償。例如我們選用兩者補償加工圖3工件時，使軟件刀具與實際刀具半徑一致，在機床控制器中輸入Δ/2mm即可使尺寸控制在要求的范圍之內，（如有刀具磨損就在磨損寄存器中輸入磨損值）。

四、“兩者反向”方式補償

“兩者反向”方式補償與“兩者補償”原理一樣，只是各取相反方向，具體操作略。

五、“關閉”補償方式

“關閉”補償方式的意思是不采用任何刀具半徑補償，走到路線如圖5所示。

六、小結

在加工過程當中，根據(jù)工藝和加工質量的要求，靈活選用補償方式進行尺寸精度控制，既方便操作，又避免過切。同時，在確認加工零件建模或編程無誤、切削工藝參數(shù)合理后，若刀具磨損或其他誤差造成加工出的輪廓尺寸與設計尺寸稍有偏差時，只需在數(shù)控機床上修改刀具的半徑補正值即可，不必重新生成加工程序或更換刀具，這樣不僅大大提高了生產(chǎn)效率，又保證了產(chǎn)品的合格率。由此看來，刀具半徑補償在NC加工中的應用非常重要。

（作者單位：廣東省工商高級技工學校）

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