數控銑削中刀具半徑補償指令的應用

董玉杰 曲海霞

（山東科技職業學院，山東濰坊 261053）

數控銑削中刀具半徑補償指令的應用

董玉杰 曲海霞

（山東科技職業學院，山東濰坊 261053）

在數控銑床上加工輪廓零件時，刀位點的運動軌跡偏離編程軌跡。此時，合理利用刀具半徑補償指令，能夠簡化編程和提高加工質量。基于此，就刀具半徑補償指令的功能、建立與取消，以及如何通過改變刀具半徑補償值來實現粗加工和精加工進行探討。

數控銑床；刀位點；刀具半徑；補償指令

在數控銑床上加工工件輪廓時，以工件的輪廓尺寸為編程基準。而在實際加工時，刀具的刀位點運動軌跡與編程軌跡不重合，刀位點軌跡與工件輪廓間有一個偏移量。此時，需要使刀具沿著工件輪廓的法向偏移一個刀具半徑值大小，來保證工件輪廓尺寸的正確性，這就需要用到刀具半徑補償指令。

1 刀具半徑補償概述

刀位點，就是用來確定刀具在機床坐標系中的位置而選定的刀具上的特定點，也是編程軌跡所要控制的刀具上的指令點［1］。在銑削加工中，刀具刀位點通常都是刀具回轉中心線和切削刃（邊）最低位置的交點［2］。

如圖1所示，如果用半徑為R的銑刀加工外輪廓為AB的工件，如果不考慮刀具半徑，直接按照工件的輪廓進行編程，則在加工時刀具中心的運動軌跡是編程輪廓線AB，加工出來的零件比圖紙要求小，不符合加工的要求。要想加工出合格的零件，刀具中心必須要沿著與輪廓AB偏離R距離的軌跡A’B’運動，否則工件的輪廓形狀是不一致的。

圖1 刀具半徑補償

如果不用刀具半徑補償功能，編程時只能根據輪廓AB上各點的坐標和刀具半徑R的值，人工計算出刀具軌跡A’B’上各點的坐標，再編制程序來進行加工。只有確定刀具半徑后才能進行編程。當刀具磨損或更換新刀具而導致刀具半徑發生變化時，則必須要重新進行計算、編程。這無形中增加了工作量，并且編程時比較容易出錯。

應用刀具半徑補償功能可以使數控系統根據工件輪廓AB和刀具半徑補償值自動計算出刀具刀位點運動軌跡A’B’。按照編制程序零件輪廓的坐標數據編制出加工程序。在實際加工時，數控系統按照程序要求自動地控制刀具（刀位點）沿輪廓A’B’運動，從而加工出合格的零件。

2 刀具半徑補償判斷方法

刀具半徑補償是一種平面補償，要對其進行判斷，應先確定刀具在哪個平面內加工輪廓，用右手笛卡爾直角坐標系確定出垂直于該平面的直角坐標軸的正方向，由該坐標軸的正方向往負方向觀察，然后沿著刀具前進的方向看，如果刀具偏在工件輪廓的左側，則為刀具半徑左補償（G41）；如果刀具偏在工件輪廓的右側，則為刀具半徑右補償（G42）［3，4］。

3 編程格式

G41、G42和G40只能與G00、G01指令配合使用，其編程格式為：

建立：

G17 G 01/G 00 G 42/G 41 X Y D；

其中，D為指定刀具半徑補償值寄存器的地址號。

取消：

（G17）G 01/G 00 G 40 X Y；

4 使用說明

①在直接編程時必須指定所在平面。數控銑床初始狀態為G17，因此G17可以省略。

②使用G41、G42指令時，用D功能字指定刀具半徑補償值寄存器的地址號。當刀具半徑確定之后，可以在程序運行前，將刀具半徑的實測值手動輸入刀具半徑補償存儲器存儲起來，加工時在程序中用D指令與G00或G01、G41或G42指令進行調用。

③G40指令總是和G41或G42指令配合使用，且均為模態指令。

④使用刀具半徑補償功能能避免繁瑣的計算。此外，也可以靈活運用刀具半徑補償功能做加工過程中的其他工作。如刀具磨損或重磨后半徑變小，這時只需手工輸入新的刀具半徑值到程序的D功能字指定的存儲器即可，而不需修改程序。

5 刀具半徑補償過程

5.1 建立

在切入前建立刀補，在建立過程中要有直線運動，且要確定好啟動位置，選擇的間隙要比所用的刀具的最大半徑大，確保有足夠的運動距離。另外，使用的刀具半徑補償值要小于輪廓中最小內凹圓弧的半徑。

5.2 執行

建立好刀具半徑補償后，刀具中心始終與編程軌跡偏離一個偏置量，一直到取消刀具半徑補償。

5.3 取消

輪廓加工完成后，要取消刀具半徑補償，在取消過程中也要有直線運動。取消時運動距離應比刀具半徑補償值大。取消刀具半徑補償后，刀具中心與編程軌跡重合。

為了保證工件質量，刀具半徑補償的建立和取消應在工件輪廓延長線上進行。建立刀具半徑補償時，盡可能單軸移動。

6 加工實例

利用刀具半徑補償功能，采用同一加工程序實現一把刀具完成工件的粗、精加工，如圖2所示。其中，刀具半徑為R，現將工件外輪廓的加工分2次切削，第1次粗加工，加工后的余量為B，第2次精加工，加工到圖樣尺寸。須先將偏置值（R+B）存入D01地址中，然后運行上述程序，即可進行粗加工，加工至圖2（a）中虛線的位置。粗加工結束后，將D01中的數值改成刀具實際半徑值R，再使用同一加工程序，即可完成精加工（可適當修改S與F指令）。

圖2 利用刀具半徑補償功能完成工件的粗、精加工

［1］盧萬強，饒小創.數控加工工藝與編程［M］.北京：北京理工大學出版社，2011.

［2］于志德.數控銑床與加工中心編程及加工［M］.北京：化學工業出版社，2015.

［3］杜國臣.數控機床編程［M］.北京：機械工業出版社，2010.

［4］蘇建修，杜家熙.數控加工工藝［M］.北京：機械工業出版社，2010.

Application of Tool Radius Compensation in NC Milling

Dong YujieQu Haixia
（Shandong Vocational College of Science and Technology，Weifang Shandong 261053）

When machining contour parts on CNC milling machine,the movement tracks of tool locus deviates from programming trace.At this point,reasonable use of tool radius compensation instructions,can simplify programming and improve the quality of processing.Based on this,the function,establishment and cancellation of tool radius com?pensation instruction,and how to realize the rough machining and finish machining by changing the tool radius com?pensation value were discussed.

NC milling machine；cutter location；cutter radius；compensation instruction

TG547

A

1003-5168（2016）12-0089-02

2016-11-15

董玉杰（1986-），女，本科，研究方向：數控加工；曲海霞（1980-），女，本科，研究方向：數控加工。