王莉

[摘 要]本文闡述了刀具補償?shù)哪康模榻B了刀具補償?shù)姆N類以及其在數(shù)控車削中的應用。我們認為，探討刀具補償在編程過程中的靈活應用，可以對工件實施粗加工、半精加工和精加工。這種加工方式非常適合沒有刀庫的數(shù)控銑床。

[關鍵詞]刀具補償；數(shù)控編程；應用

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）08-0323-01

引言

大多數(shù)數(shù)控車床都具有刀具自動補償功能，加工前操作人員只要將相關補償值輸入到規(guī)定的存儲器中，數(shù)控系統(tǒng)就能自動進行刀具補償。無論刀尖圓弧半徑、刀具磨損還是刀具位置的變化都無需更改加工程序，因而編程人員可以按照工件的實際輪廓尺寸進行編程。在數(shù)控銑床上進行輪廓表面的銑加工時，切削刀具移動的軌跡實質上是刀具中心的移動軌跡，刀具被理想化為一點。但是，實際的刀具既有一定半徑又有一定長度，不同種類的銑刀其刀心點位置也有一定差異，從而造成刀具中心軌跡和工件輪廓不重合。當?shù)毒哐a償功能應用于數(shù)控編程時需按工件輪廓進行編程，數(shù)控系統(tǒng)會自動計算刀心軌跡并進行補償。

1 刀具補償?shù)哪康?/p>

刀具補償是補償實際加工中所用的刀具與編程時使用的理想刀具或對刀時用的基準刀具之間的差值。這個差值的存在，會導致實際加工出來的零件不符合圖紙尺寸的要求.如果數(shù)控系統(tǒng)不具備刀具補償功能或不使用該功能編程，則只能按刀心軌跡進行編程，即在編程時給出刀具的中心軌跡，計算相當復雜，尤其是刀具磨損、重磨或換新刀時，必須重新計算刀心軌跡修改程序，這樣既繁瑣，又不能夠保證加工精度.而將刀具補償功能應用于數(shù)控編程時，則只需按工件輪廓進行，數(shù)控系統(tǒng)會自動計算刀心軌跡并進行補償。另外，將此項補償功能應用于沒有更換刀具的情況時，如果刀具的半徑和長度發(fā)生變動，把變動量作為加工余量進行技術處理，同樣可以起到簡化手工編程程序、提高數(shù)控加工效率的作用。下面以FANUC數(shù)控系統(tǒng)為例詳細闡述刀具補償功能在數(shù)控編程中的應用。

2 刀具補償?shù)姆N類

刀具補償主要分為半徑補償和長度補償兩種。半徑補償又可分為左刀補G41（在刀具前進方向左側補償）和右刀補G42（在刀具前進方向右側補償），參照下圖；長度補償又可分為正向偏置G43（補償軸終點加上偏置值）和負向偏置G44（補償軸終點減去偏置值）。

3 數(shù)控車削中刀具補償?shù)膽?/p>

3.1 刀具長度補償?shù)膽?/p>

刀具幾何尺寸補償可用于補償實際刀具形狀或刀具安裝時產(chǎn)生的與標準刀具的位置誤差，而刀具磨損補償則用于補償?shù)毒呤褂媚p后刀具頭部尺寸與原始尺寸的誤差值。

3.2 刀尖圓弧半徑補償?shù)膽?/p>

由于假想的刀尖并不是刀刃圓弧上的一點，因此在車削錐面、倒角或圓弧時，可能會造成切削加工不足或切削過量的現(xiàn)象，圖1描述了切削錐面時因切削加工不足而產(chǎn)生的加工誤差。

此時可以用刀尖圓弧半徑補償功能來消除由于刀尖圓弧半徑引起的工件尺寸和形狀誤差。應用實例：加工如圖2所示零件的外輪廓面，程序如下：

……

N02 G42G00X60Z290；//進刀并執(zhí)行刀尖圓弧半徑右補償

N04 G01X120W-150F0.3；//車削第一個錐面

N06 X200W-30；//車削第二個錐面

N08 Z50；//車削200外圓

N10 G40G00X300Z300；//退刀并取消刀尖圓弧半徑右補償

注意：刀具半徑補償平面的切換必須在補償取消方式下進行；刀具半徑補償?shù)慕⑴c取消只能用G00或G01指令，不得是G02或G03。

例1：考慮刀具半徑補償，1所示零件的加工程序：要求建立如圖所示的工件坐標系，按箭頭所指示的路徑進行加工，設加工開始時刀具距離工件上表面50mm，切削深度為10mm。

例2：考慮刀具長度補償，零件的加工程序：要求建立如圖所示的工件坐標系，按箭頭所指示的路徑進行加工。

3.3刀具長度補償指令G43、G44

G17指令后的刀具長度補償，只能將刀具長度的補償值補償?shù)絑軸；G18指令后的刀具長度補償，只能將刀具長度的補償值補償?shù)結軸；G19指令后的刀具長度補償，只能將刀具長度的補償值補償?shù)絏軸.刀具長度補償分為正向偏置和負向偏置（如圖2）.所謂正向偏置，就是實際使用的刀具長度比編程時的標準刀具長，指令格式為G43H，使刀具沿Z軸正方向移動，偏置量由H及后面的號碼確定；所謂負向偏置，就是實際使用的刀具長度比編程時的標準刀具短，指令格式為G44H，使刀具沿Z軸負方向移動，偏置量由H及后面的號碼確定.各個刀具的偏置量存放在偏置存儲器中，用H00～H99來指定偏置號.

3.4 執(zhí)行刀具長度補償時注意事項：

（1）垂直于G17/G18/G19所選平面的軸受到長度補償；（2）偏置號改變時，新的偏置值并不加到舊偏置值上。

4 刀具補償在編程過程中的靈活應用

手工編制數(shù)控銑床加工程序時，可以預先在刀具表中設置虛擬的刀具長度和半徑補償量。設置依據(jù)是余量（根據(jù)刀具及工件的材料的性質、尺寸、結構、工藝系統(tǒng)剛度等因素綜合確定）。比如占用H50～H55，D50～D55刀具號碼，在加工之前以MDI方式手動輸入完成。

把復雜的加工任務編制成子程序，執(zhí)行時，可以調用不同的刀具號碼進行補償，多次循環(huán)子程序。這樣，在沒有更換刀具的情況下，會產(chǎn)生不同的讓刀量進行切削加工，相當于對工件實施粗加工、半精加工和精加工。這種加工方式非常適合沒有刀庫的數(shù)控銑床。筆者稱這種編程技巧為“虛擬刀具補償”。虛擬半徑刀具補償通常使用的場合是：內(nèi)、外平面輪廓加工及平面區(qū)域加工。虛擬半徑數(shù)值（以MDI方式輸入的刀具半徑）等于刀具實際半徑加上本次加工預留余量。虛擬刀具長度補償通常應用于規(guī)則曲面區(qū)域加工和參數(shù)線加工等。對于不同種類的銑刀，長度補償數(shù)值略有不同，以立式銑床為例，可簡單總結為刀心點到工作面的距離尺寸（比如球頭銑刀，就是球頭半徑）加上本次Z軸方向預留加工余量。

參考文獻

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