數(shù)控銑床的刀具半徑補(bǔ)償應(yīng)用研究

張 龑，汪 冰

（河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院，河南 平頂山 467000）

隨著我國社會現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市工業(yè)領(lǐng)域也逐步發(fā)展成為我國整體經(jīng)濟(jì)當(dāng)中的基礎(chǔ)領(lǐng)域，同時也受到了更多人的認(rèn)可。為了滿足大眾對于工業(yè)日益增長的需求，將刀具半徑補(bǔ)償應(yīng)用到數(shù)控銑床當(dāng)中無疑會增加工廠的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，但也在一定程度上存在著一些問題。如何才能在數(shù)控銑床當(dāng)中完美地融入刀具半徑補(bǔ)償成為了當(dāng)今工業(yè)領(lǐng)域的重要研究課題。本文將秉著促進(jìn)城市工業(yè)領(lǐng)域蓬勃發(fā)展的原則，從多個角度研究刀具半徑補(bǔ)償在數(shù)控銑床方面的應(yīng)用。

1 數(shù)控銑床的刀具半徑補(bǔ)償簡述

1.1 數(shù)控銑床刀具半徑補(bǔ)償原理

當(dāng)數(shù)控銑床運(yùn)用傳統(tǒng)的刀具時，傳統(tǒng)刀具的運(yùn)動軌跡會在銑床運(yùn)作過程中產(chǎn)生一些問題，這些刀具往往難以與工件的自身輪廓進(jìn)行完美融合、其中的主要由于在刀具旋轉(zhuǎn)中心和切削刀中間存在著一個刀具半徑。工業(yè)領(lǐng)域的設(shè)計者為了解決這個問題，每次當(dāng)?shù)毒叩陌霃綌?shù)值發(fā)生改變時都要進(jìn)行重新測量，然后再重新完善編程數(shù)據(jù)，尤其是當(dāng)?shù)毒叱霈F(xiàn)磨損或者是換新刀，進(jìn)而導(dǎo)致刀具半徑改變時會直接增加設(shè)計者的工作難度以及數(shù)據(jù)的測量難度，從而很容易導(dǎo)致測量數(shù)值出現(xiàn)偏差。這會直接影響到工廠生產(chǎn)的零件是否符合出廠標(biāo)準(zhǔn)，其在一定程度上也容易引發(fā)安全事故。

為了解決傳統(tǒng)刀具在使用中容易產(chǎn)生的問題，設(shè)計者們在數(shù)控銑床當(dāng)中加入了刀具半徑補(bǔ)償。也就是在數(shù)控銑床運(yùn)作系統(tǒng)參照的數(shù)據(jù)庫當(dāng)中融入一些與刀具半徑補(bǔ)償有關(guān)的信息，使其成為一個獨(dú)立存在的數(shù)據(jù)信息庫。但在此過程中需要注意的是，當(dāng)設(shè)計者在進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償數(shù)據(jù)編寫以及程序編寫時，設(shè)計者們不僅有權(quán)考慮到工廠內(nèi)部不同數(shù)控銑床當(dāng)中刀具的半徑，還要考慮到當(dāng)對刀具半徑進(jìn)行補(bǔ)償時會不會影響到零件的生產(chǎn)效率以及合格率，設(shè)計者需要在確保刀具半徑補(bǔ)償技術(shù)可

以有效提高工廠數(shù)控銑床的生產(chǎn)能力，并且可以很好地適應(yīng)每一臺機(jī)器，盡可能地減少在刀具半徑補(bǔ)償中的浪費(fèi)現(xiàn)象。

1.2 數(shù)控銑床刀具半徑補(bǔ)償方式

但工廠在對數(shù)控銑床進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償之前，應(yīng)促進(jìn)相關(guān)工作人員對數(shù)控銑床當(dāng)中的所有零件進(jìn)行深入了解，便于日后在應(yīng)用的過程中可以對不同種類的運(yùn)作方式進(jìn)行調(diào)整。銑刀是數(shù)控銑床當(dāng)中不可缺少的部分，它主要是由一個或者是多個旋轉(zhuǎn)刀齒構(gòu)成，在數(shù)控銑床運(yùn)作的過程中這些刀齒可以按照一定的運(yùn)作規(guī)律，有次序地對工件進(jìn)行切割，其在數(shù)控銑床當(dāng)中的作用分別是加工平面、制造凹槽以及切斷工件等等。銑刀也可以分為很多種類型，工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中一般根據(jù)銑刀切削工件的最終形狀確立銑刀的種類，從這一角度出發(fā)可以將銑刀分為球面銑刀、三面刃銑刀、圓柱形銑刀、立銑刀、鋸片銑刀以及角度銑刀六種，這些銑刀可以發(fā)揮不同的作用，但在數(shù)控銑床當(dāng)中的應(yīng)用方法是一樣的。

在應(yīng)用銑刀的過程中，會將在后續(xù)工作中需要用到的銑刀安裝在數(shù)控銑床的彈簧夾套當(dāng)中，使其整體呈現(xiàn)一種懸臂的形態(tài)、進(jìn)而在數(shù)控銑床的數(shù)據(jù)庫當(dāng)中加入刀具半徑補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)信息，最終開始設(shè)備運(yùn)作即可。雖然上面提到的六種銑刀在數(shù)控銑床當(dāng)中的適應(yīng)方式大同小異，但是由于每一種銑刀在數(shù)控銑床當(dāng)中的應(yīng)用次數(shù)以及應(yīng)用時間都不盡相同，進(jìn)而導(dǎo)致這些銑刀的損害程度也參差不齊。正是因?yàn)檫@一點(diǎn)，設(shè)計者需要根據(jù)每一種銑刀自身特有的功能以及工作量，對刀具半徑補(bǔ)償進(jìn)行分類，在實(shí)際的補(bǔ)償中可以分為左刀具半徑補(bǔ)償和右刀具半徑補(bǔ)償。當(dāng)?shù)毒甙凑找?guī)定好的軌跡方向前進(jìn)時，并且前進(jìn)方向是在左側(cè)或者是右側(cè)時，根據(jù)刀具的旋轉(zhuǎn)方向?qū)δp半徑進(jìn)行補(bǔ)償。這兩種刀具半徑補(bǔ)償方式在一定程度上來說是一樣的，只是它們在數(shù)控銑床結(jié)束工作時刀具所處的位置不同，從刀具的擺放位置來看，如果刀具的最終位置是在工件輪廓的左邊，那就將采用左刀具半徑補(bǔ)償；若是刀具的最終位置是在工件輪廓的右邊，則為右刀具半徑補(bǔ)償。

1.3 數(shù)控銑床刀具半徑補(bǔ)償?shù)木唧w運(yùn)作流程

根據(jù)不同工廠當(dāng)中的數(shù)控銑床刀具半徑補(bǔ)償具體運(yùn)作流程來看，可以將刀具半徑補(bǔ)償具體運(yùn)作流程分為三個部分，分別是刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕ⅰ⒌毒甙霃窖a(bǔ)償?shù)倪\(yùn)行及取消，整套流程應(yīng)當(dāng)以銑刀的刀刃為出發(fā)點(diǎn)，以刀具半徑補(bǔ)償為基礎(chǔ)步驟，引導(dǎo)銑刀順著設(shè)計者的編程軌跡進(jìn)行運(yùn)作，最終使銑刀完成預(yù)想的工件切削，結(jié)束運(yùn)動也就是刀具半徑補(bǔ)償?shù)娜∠绞剑枰诰唧w運(yùn)作的過程中進(jìn)行精密的計算和設(shè)計。除此之外，刀具半徑補(bǔ)償?shù)娜齻€運(yùn)作過程會直接影響到工件的完成情況。

1.3.1 刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕?/p>

刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕⒉粌H僅是依靠銑刀在數(shù)控銑床當(dāng)中的運(yùn)動，而是應(yīng)當(dāng)從銑刀的準(zhǔn)備開始。首先工作人員在選擇銑刀的過程中，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行仔細(xì)地核對，認(rèn)真選擇適合數(shù)控銑床的銑刀類型，在確定好銑刀類型之后，從銑刀的起刀點(diǎn)開始進(jìn)行制作工作，并且時刻記錄銑刀在數(shù)控銑床當(dāng)中的運(yùn)動軌跡以及運(yùn)動數(shù)據(jù)，并時刻根據(jù)自身需求調(diào)整銑刀的位置，在這個過程中需要注意的是，這一步僅僅處于刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕㈦A段，對于零件加工工作不應(yīng)操之過急。

1.3.2 刀具半徑補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)行

一般來說，刀具的中心軌跡和設(shè)計者設(shè)計好的編程軌跡是存在一定誤差的，而這個誤差正是需要設(shè)計者在數(shù)據(jù)銑床的運(yùn)作過程中對銑刀的半徑變化進(jìn)行詳細(xì)的跟進(jìn)。由于銑刀的半徑數(shù)據(jù)計算是刀具半徑補(bǔ)償當(dāng)中的重要組成部分，這不僅代表著刀具半徑補(bǔ)償?shù)男畔?shù)據(jù)直接決定著銑刀的運(yùn)作，還代表著一旦刀具半徑補(bǔ)償數(shù)據(jù)出現(xiàn)了偏差，就會導(dǎo)致生產(chǎn)出來的零件不合格，這不僅影響著整個工廠的生產(chǎn)效率，還會浪費(fèi)工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中極其有限的工業(yè)資源，同時設(shè)計者需要對刀具半徑補(bǔ)償數(shù)值進(jìn)行重新計算。更是容易導(dǎo)致數(shù)控銑床無法投入使用，在一定程度上會降低工廠的生產(chǎn)進(jìn)度，影響工廠的經(jīng)濟(jì)效益以及在工廠領(lǐng)域的競爭力。

1.3.3 刀具半徑補(bǔ)償?shù)娜∠?/p>

由于受到數(shù)控銑床的限制，導(dǎo)致許多數(shù)控銑床在運(yùn)作的過程中容易形成一對一或者是多對多的零件制作模式，由于刀具半徑補(bǔ)償并不能在數(shù)控銑床當(dāng)中進(jìn)行永無止境地運(yùn)作，有運(yùn)行就應(yīng)當(dāng)有技術(shù)，故而產(chǎn)生了刀具半徑補(bǔ)償?shù)娜∠襟E。在刀具半徑補(bǔ)償?shù)膶?shí)際運(yùn)行過程當(dāng)中，取消步驟是所有流程當(dāng)中最為簡單的一個步驟，當(dāng)銑刀完成了零件的切削工作時，數(shù)據(jù)銑床的信息庫就會向其發(fā)送取消指令，無論銑刀處在什么位置都可以和起刀點(diǎn)進(jìn)行重合。除此之外，刀具半徑補(bǔ)償?shù)娜∠徒⑹且粯拥模⒉荒茉诖诉^程中進(jìn)行零件加工。

2 刀具半徑補(bǔ)償在數(shù)控銑床當(dāng)中的指令應(yīng)用

刀具半徑補(bǔ)償在數(shù)控銑床當(dāng)中的指令可以分為兩種，分別是刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕⒅噶詈偷毒甙霃窖a(bǔ)償?shù)娜∠噶睢Ｔ谶M(jìn)行不同的指令之前，工作人員需要對可能涉及的信息進(jìn)行簡單分析。這些信息數(shù)據(jù)當(dāng)中最基本的就是G41和G42，這兩個相近的代碼雖然看上去十分相像，但其實(shí)代表著數(shù)控銑床當(dāng)中刀具半徑補(bǔ)償?shù)膬煞N不同方式，也就是左刀具半徑補(bǔ)償和右刀具半徑補(bǔ)償。并且在這兩個代碼當(dāng)中會出現(xiàn)X和Y兩個數(shù)值，這兩個數(shù)值代表著銑刀的最終位置。并且工作人員需要對一些指令格式進(jìn)行了解，比如說G17、G18、G19、G00以及G11等等，這些代碼直接關(guān)系到刀具半徑補(bǔ)償?shù)木唧w數(shù)值，并且刀具半徑補(bǔ)償在執(zhí)行運(yùn)作指令的過程中會承擔(dān)一部分的技術(shù)連接。

刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕⒅噶罡袷接泻芏喾N，比如G17、G18、以及G19，這三個建立指令格式將直接控制G00以及G11這兩個指令的運(yùn)行，在發(fā)動指令的過程中應(yīng)當(dāng)注意只有G00和G11可以控制刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕⒁约叭∠．?dāng)G41以及G42接收到指令信息時，由X、Y、Z三者進(jìn)行兩兩組合，啟動銑刀的運(yùn)動軌跡，促進(jìn)銑刀按照設(shè)定好的軌跡進(jìn)行運(yùn)作，與此同時工作人員需要對產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行及時記錄。刀具半徑補(bǔ)償?shù)娜∠蒅00和G11控制，啟動G40的運(yùn)行，進(jìn)而促使銑刀的位置停留在由X、Y、Z組成的信息數(shù)據(jù)位置上，再進(jìn)行后續(xù)操作。

3 刀具半徑補(bǔ)償在應(yīng)用過程中應(yīng)當(dāng)注意的問題

我國工廠領(lǐng)域當(dāng)中的各個數(shù)控銑床都開始采用了刀具半徑補(bǔ)償技術(shù)，正是因?yàn)槿绱耍还苁菙?shù)控銑床的相關(guān)操作人員還是刀具半徑補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計者和編程人員，都不可避免地會在刀具半徑補(bǔ)償?shù)木唧w運(yùn)用中出現(xiàn)一些問題。

在刀具半徑補(bǔ)償運(yùn)行中最容易遇到的兩個問題如下：最為主要的是關(guān)于刀具半徑補(bǔ)償?shù)闹噶罡袷絾栴}，除了本篇文章當(dāng)中提到的可以控制刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕⒑腿∠膬煞N指令之外，還有就是其他指令之間的銜接問題，當(dāng)數(shù)控銑床在執(zhí)行其他指令時，不應(yīng)當(dāng)在數(shù)控銑床中加入多余的運(yùn)行流程，因?yàn)檫@樣很容易導(dǎo)致數(shù)控銑床格式混亂，最終無法正常運(yùn)行；另外一個容易遇到的問題就是有關(guān)于刀具半徑補(bǔ)償運(yùn)行過程中的注意事項(xiàng)，刀具半徑補(bǔ)償運(yùn)行并不能和零件切削工作同時進(jìn)行，避免兩者同時進(jìn)行時產(chǎn)生的混亂現(xiàn)象。除此之外，在數(shù)控銑床的運(yùn)行過程中要避免過度切削現(xiàn)象的出現(xiàn)，在銑刀開始和停止時，工作人員應(yīng)當(dāng)確保銑刀的輪廓邊線是否符合設(shè)計者規(guī)定的運(yùn)動軌跡，確保零件的準(zhǔn)確切削。

4 結(jié)語

將刀具半徑補(bǔ)償融入到數(shù)控銑床當(dāng)中不僅可以提高工廠的生產(chǎn)效率、還可以提高工廠的生產(chǎn)自動化，同時滿足大眾對于零件質(zhì)量的高要求標(biāo)準(zhǔn)。但在進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償?shù)倪^程當(dāng)中，工作人員必須時刻保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，熟練掌握刀具半徑補(bǔ)償技術(shù)，提高數(shù)控銑床在工廠當(dāng)中的利用率，進(jìn)而達(dá)到增強(qiáng)工廠生產(chǎn)效率、提高工廠核心競爭力以及促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展的綜合目的。