刀具半徑補(bǔ)償在數(shù)控銑削加工中的作用

周建剛 沈麗娟

摘 要：數(shù)控銑削加工中，刀具半徑補(bǔ)償是最為重要的功能，對(duì)刀具半徑補(bǔ)償功能進(jìn)行合理的使用是十分必要的數(shù)控銑削加工手段。新工藝思路及刀具半徑補(bǔ)償可以使許多典型問題被簡化，同時(shí)也可以在用工程實(shí)例中處理許多難以解決的問題。本文對(duì)數(shù)控銑削加工中刀具半徑補(bǔ)償技術(shù)的使用方法進(jìn)行了詳細(xì)的闡述與分析，希望可以起到參考作用。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用技巧；刀具半徑補(bǔ)償；數(shù)控銑削

在數(shù)控加工技術(shù)不斷進(jìn)步的過程中，該技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景越來越多，促進(jìn)了各行各業(yè)的發(fā)展。編程人員通過預(yù)先設(shè)計(jì)的輪廓尺寸對(duì)數(shù)據(jù)銑削處理方案進(jìn)行編程。然而，銑削刀具半徑是固定不變的，若刀具以某一中心圍繞零件輪廓運(yùn)動(dòng)，則零件在完成加工處理后所得到的尺寸與理想尺寸必然存在一定的差異，造成實(shí)際加工輪廓與編程輪廓的不一致性。這就需要通過建立刀具半徑補(bǔ)償?shù)姆绞綄?duì)不一致問題進(jìn)行解決，編程人員在進(jìn)行編程的過程中要嚴(yán)格參照預(yù)先設(shè)計(jì)的零件尺寸，就可以得到與設(shè)計(jì)要求相一致的尺寸。

1 刀具半徑補(bǔ)償概述

刀具半徑補(bǔ)償指的是通過數(shù)控系統(tǒng)對(duì)刀具中心軌跡進(jìn)行計(jì)算，編程人員將刀具半徑進(jìn)行初始化處理后依照預(yù)先設(shè)計(jì)的形狀輪廓完成編程處理。在刀具中心于編程軌跡右側(cè)前進(jìn)時(shí)，可以通過G42指令實(shí)現(xiàn)，反之則通過G41指令實(shí)現(xiàn)。在無法補(bǔ)償?shù)那闆r下，可以通過G40終止補(bǔ)償。在執(zhí)行刀具半徑補(bǔ)償?shù)木唧w過程中，具體的操作方法可以劃分為建立、進(jìn)行與撤消三個(gè)部分。

刀具半徑補(bǔ)償包含兩種不同的補(bǔ)償形式，即B功能和C功能。其中B功能單純依照本段程序完成計(jì)算，無法在不同程序段之間完成過渡，只能以圓角的方式完成工件輪廓的過渡，無法對(duì)工件尖角進(jìn)行精確的處理；C功能則能夠在兩個(gè)不同程序段之間轉(zhuǎn)接中心軌跡，根據(jù)工件輪廓精確地完成計(jì)算。在應(yīng)用C功能的情況下，需要于刀具半徑補(bǔ)償程序段以后的兩個(gè)程序段中添加補(bǔ)償平面位移指令，否則無法對(duì)刀具半徑補(bǔ)償程序進(jìn)行正確的計(jì)算。

2 刀具半徑補(bǔ)償編程方法

編程時(shí)，使用非零的D##代（D01～D32）選擇正確的刀具偏置寄存器號(hào)，在CRT/MDI界面上設(shè)定偏置量的大小。在粗加工過程中，以D=R+△為補(bǔ)償值，其中刀具半徑為R，精加工余量為△，完成粗加工處理后，所得到的加工尺寸通常會(huì)大于實(shí)際輪廓。在精加工過程中，補(bǔ)償值的設(shè)定來自于測(cè)量值，只有這樣才能夠在完成加工后取得實(shí)際的加工輪廓。

3 刀具半徑補(bǔ)償功能的應(yīng)用方法

在加工工件輪廓時(shí)，要想得到實(shí)際的工件輪廓必須使刀具偏移實(shí)際輪廓的一個(gè)刀具半徑值，因?yàn)榈毒呤怯幸欢ǖ陌霃降摹?/p>

3.1 圓孔的加工

假設(shè)需要加工一個(gè)12mm深、直徑為32mm的圓孔，可以通過立銑刀于數(shù)控銑床上完成加工，具體操作步驟如下。

3.1.1 選擇刀具

若選擇45鋼為工件材料，則需要通過硬質(zhì)合金立銑刀，假設(shè)刀具直徑為Φd，孔徑為ΦD，二者之間的關(guān)系為D/2>d>D/3，通過計(jì)算后，于Φ12與Φ14中進(jìn)行選擇，因此采用三刃立銑刀，直徑為Φ14。

3.1.2 順銑

采用順銑的加工方法能夠?qū)?shù)控銑床的機(jī)械性能充分發(fā)揮出來。同時(shí)也能夠采取“走快少吃”的方法，節(jié)約輔助工作時(shí)間。

3.1.3 確定編程路徑

采用圓弧過度的切向切入和切出方法，刀具半徑需要嚴(yán)格控制在過度圓弧半徑以內(nèi)，圓孔半徑則需要大于過度圓弧半徑。

3.1.4 加工程序

于子程序中編制刀具路徑，連續(xù)調(diào)用24次，每次慢下刀0.5mm，刀補(bǔ)為7.2，進(jìn)行粗加工處理。精加工可以一次下刀到孔底，只需要一次完成對(duì)于程序的調(diào)動(dòng)，將刀補(bǔ)設(shè)定為理論值，走刀量降低5倍，其他數(shù)值固定，進(jìn)行精加工。

根據(jù)以上實(shí)例分析，大膽應(yīng)用“快走少吃”的處理方法、對(duì)刀具路徑進(jìn)行優(yōu)化制定、對(duì)刀具進(jìn)行合理的選擇、應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償技術(shù)，能夠更加準(zhǔn)確、高效、快速地對(duì)孔類零件進(jìn)行加工。

3.2 刀具半徑補(bǔ)償功能結(jié)合宏程序來實(shí)現(xiàn)任意的內(nèi)、外輪廓的倒角、倒圓角

刀具半徑補(bǔ)償功能有著很重要的用途，首先可以用來實(shí)現(xiàn)輪廓的粗、精加工，其次還可應(yīng)用半徑補(bǔ)償功能結(jié)合宏程序來實(shí)現(xiàn)任意的內(nèi)、外輪廓的倒角、倒圓角。

如上圖所示，零件在外形周邊需要倒 3X45°的倒角。而在內(nèi)型腔周邊需要倒R3的凸圓角。編程時(shí)，根據(jù)刀具在曲線上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，每次下一刀（Z 值），平面內(nèi)X方向的值便通過宏參數(shù)計(jì)算得到傳入半徑補(bǔ)償?shù)刂穯卧谶M(jìn)行一次輪廓加工， 反復(fù)運(yùn)行，最終得到實(shí)際輪廓，傳遞參數(shù)是通過可編程參數(shù)指令G10來實(shí)現(xiàn)的，例如：G10 L12 P10 R[#5]就是將#5單元中的數(shù)據(jù)輸入到半徑值D10內(nèi)。

4 結(jié)語

數(shù)控銑削加工環(huán)節(jié)中，刀具半徑補(bǔ)償技術(shù)的合理應(yīng)用有著十分重要的意義，編程人員的工作主要在于編程零件被加工輪廓；現(xiàn)場(chǎng)工作人員則要以手工調(diào)整的方式對(duì)刀補(bǔ)地址數(shù)值進(jìn)行修改，使零件加工精度得到提升，同時(shí)也能夠?qū)庸み^程進(jìn)行更加嚴(yán)格的控制。相關(guān)的技術(shù)人員需要對(duì)數(shù)控加工技術(shù)進(jìn)行不斷的改良與創(chuàng)新，對(duì)現(xiàn)有的操作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行歸納與總結(jié)，了解不同零件種類與不同行走輪廓下具體的刀具半徑補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)與處理方法，只有通過不斷的研究才能夠?qū)Φ堆a(bǔ)技術(shù)進(jìn)行更加靈活的應(yīng)用。