0 引言

　　在數(shù)控銑削加工中，刀具補(bǔ)償?shù)睦碚摷捌鋵?shí)際應(yīng)用已經(jīng)是比較成熟的技術(shù)，而且有很多教材和文章介紹了該指令的應(yīng)用原理，但對(duì)該指令的具體使用及應(yīng)用技巧介紹僅僅是停留在基本的用法上。刀具半徑補(bǔ)償指令是數(shù)控機(jī)3床上手工編程應(yīng)用最重要的指令，離開(kāi)該指令，手工編寫(xiě)數(shù)控銑床加工程序就會(huì)變得非常繁瑣，而且要想在數(shù)控銑床上加工出合格的工件幾乎是不可能的。因此，掌握和利用刀具補(bǔ)償功能并能正確靈活地使用指令，掌握數(shù)控編程的一些技巧，將起到事半功倍的作用。

1 刀具半徑補(bǔ)償?shù)幕靖拍?/p>

　　1.1 刀具補(bǔ)償?shù)哪康?/p>

　　在數(shù)控銑削輪廓加工時(shí)，因?yàn)殂姷毒哂幸欢ǖ陌霃剑缘毒咧行能壽E和工件輪廓不重合，如不考慮刀具半徑，直接按照工件輪廓編程是比較方便的，但零件尺寸比圖樣要求小了一圈(外輪廓加工時(shí))或大了一圈(內(nèi)輪廓加工時(shí))，為此必須使刀具沿工件輪廓的法向偏移一個(gè)刀具半徑，這就是所謂的刀具半徑補(bǔ)償。

　　數(shù)控系統(tǒng)大都具有刀具半徑補(bǔ)償功能，當(dāng)編制零件加工程序時(shí)，不需要計(jì)算刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡，而只需按零件輪廓編程，使用刀具半徑補(bǔ)償指令時(shí)，在控制面板上用鍵盤(pán)方式人工輸入刀具半徑值(刀補(bǔ)參數(shù))，數(shù)控系統(tǒng)便能自動(dòng)計(jì)算出刀具中心的偏移向量，進(jìn)而得到偏移后的中心軌跡，并使系統(tǒng)按偏移后的刀具中心軌跡運(yùn)動(dòng)。使用了刀具半徑補(bǔ)償指令后，選用不同半徑的刀具加工工件時(shí)，自動(dòng)偏移量是不同的(如圖1所示)。

圖1不同半徑刀具加工工件與自動(dòng)偏移量的示意圖

　　1.2 刀具半徑補(bǔ)償指令

　　刀具半徑補(bǔ)償指令有G41，G42，G40共3個(gè)指令，沿著刀具前進(jìn)方向看，刀具位于工件輪廓的左側(cè)，稱(chēng)刀具半徑左補(bǔ)償，用G41表示；沿著刀具前進(jìn)方向看，刀具位于工件輪廓的右側(cè)，稱(chēng)刀具半徑右補(bǔ)償，用C-42表示(圖2)；取消刀具半徑補(bǔ)償時(shí)用G40表示。

圖2刀具半徑補(bǔ)償指令

　　1.3 刀具半徑補(bǔ)償過(guò)程

　　刀具半徑補(bǔ)償指令的使用分為3個(gè)過(guò)程：1)建立刀具半徑補(bǔ)償：刀具接近工件，根據(jù)G41或G42所指定的刀補(bǔ)方向，控制刀具中心從與編程軌跡重合過(guò)渡到與編程軌跡偏離一個(gè)刀具半徑。2)進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償。一旦建立了刀具半徑補(bǔ)償，則一直維持該狀態(tài)，直到取消刀具半徑補(bǔ)償為止，在刀具補(bǔ)償進(jìn)行期間，刀具中心軌跡始終偏離編程軌跡一個(gè)刀具半徑值的距離。3)取消刀具半徑補(bǔ)償：使用G40指令消去程序段偏置值，使刀具撤離工件，回到起始位置，從而使刀具中心與編程軌跡重合。

2 刀具半徑補(bǔ)償功能的應(yīng)用

　　通過(guò)使用刀具半徑補(bǔ)償指令G41，G42可以實(shí)現(xiàn)刀具半徑補(bǔ)償?shù)墓δ埽且惯@些指令靈活應(yīng)用起來(lái)，關(guān)鍵是通過(guò)改變刀具補(bǔ)償表中的刀補(bǔ)值來(lái)靈活實(shí)現(xiàn)。下面介紹刀具補(bǔ)償?shù)囊恍┻\(yùn)用方法。

　　2.1 刀具半徑補(bǔ)償功能在粗精加工中的運(yùn)用

　　在對(duì)一個(gè)零件進(jìn)行加工時(shí)，可以忽略刀具半徑，而根據(jù)工件尺寸進(jìn)行編程，然后把刀具半徑作為半徑補(bǔ)償放在半徑補(bǔ)償寄存器里。臨時(shí)更換銑刀也好，進(jìn)行粗加工和精加工也好，只需更改刀具半徑補(bǔ)償值，就可以控制工件形狀和零件尺寸的大小了，對(duì)程序不用作任何修改。粗加工時(shí)刀具補(bǔ)償值為刀具半徑加上精加工余量；精加工時(shí)刀具補(bǔ)償值為刀具半徑加上修正量(修正量為理論余量減去實(shí)際測(cè)得的余量)。

　　2.2 刀具半徑補(bǔ)償功能在等寬壁厚工件加工中的運(yùn)用

　　當(dāng)加工相等寬度的、由直線和圓弧或者含有曲線的等距輪廓時(shí)，只需針對(duì)一個(gè)輪廓進(jìn)行編程就可以了，使用這種刀具半徑補(bǔ)償?shù)姆椒p少了很多編程工作。當(dāng)加工完編好程序的第一個(gè)輪廓后，只需把刀具半徑補(bǔ)償值改為負(fù)的刀具半徑加上負(fù)的輪廓寬度就可以完成第二個(gè)輪廓的銑削加工。需要注意：刀具半徑補(bǔ)償值正負(fù)號(hào)的改變意味著刀具半徑左右補(bǔ)償?shù)那袚Q，所以加工第二個(gè)輪廓調(diào)用程序時(shí)，需要考慮建立刀補(bǔ)和撤銷(xiāo)刀具半徑補(bǔ)償時(shí)的軌跡會(huì)不會(huì)引起過(guò)切或與工件輪廓相干涉。如有影響，只需修改建立或撤消刀具半徑補(bǔ)償?shù)能壽E就可以了。

　　2.3 刀具半徑補(bǔ)償功能在宏程序中的運(yùn)用

　　宏程序由于允許使用變量和給變量賦值并能進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算及條件轉(zhuǎn)移，所以巧用宏程序可使編寫(xiě)的程序化繁為簡(jiǎn)，應(yīng)用宏程序調(diào)用系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置刀具半徑補(bǔ)償時(shí)，西門(mén)子系統(tǒng)中要用到刀具參數(shù)中的2個(gè)系統(tǒng)變量：$TC_DP3表示刀具長(zhǎng)度1補(bǔ)償；$TC—DP6表示刀具半徑補(bǔ)償。在編好復(fù)雜型腔或凸臺(tái)輪廓精加工程序的基礎(chǔ)上，再用宏程序按一定規(guī)律不斷地修改和調(diào)用這2個(gè)變量，就可以加工出復(fù)雜輪廓型腔或凸臺(tái)邊緣截面為曲線的工件了。

3 刀具半徑補(bǔ)償編程示例

　　為了便于理解，這里用一個(gè)簡(jiǎn)單的零件來(lái)說(shuō)明，如圖3所示，要加工一個(gè)5 mm壁厚的半環(huán)形工件并且在外輪廓邊緣上要倒彤的圓角。選擇直徑為d10mm立銑刀進(jìn)行加工。用SINUMERIK系統(tǒng)編寫(xiě)外輪廓加工程序如下：

圖3零件圖

　　外輪廓粗加工時(shí)，Dl中半徑數(shù)值輸入6，精加工時(shí)半徑數(shù)值輸入5+修正量。在進(jìn)行內(nèi)輪廓加工時(shí)，只要把D1中的半徑值改為-(6+5)，就可對(duì)內(nèi)輪廓進(jìn)行粗加工了，同樣，精加工時(shí)只要再改為-(5+5+修正量)即可。一個(gè)程序?qū)崿F(xiàn)了等壁厚零件的內(nèi)外輪廓的粗精加工十分方便。在加工外輪廓彤倒圓角時(shí)同樣也可使用這個(gè)程序并結(jié)合宏程序和系統(tǒng)變量來(lái)實(shí)現(xiàn)。程序如下：

4 結(jié)束語(yǔ)

　　靈活應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償功能，合理設(shè)置刀具半徑補(bǔ)償值，在數(shù)控加工中有著重要意義。實(shí)際使用時(shí)必須注意以下幾點(diǎn)：1)建立或撤消刀具半徑補(bǔ)償時(shí)，刀具必須在所補(bǔ)償?shù)钠矫鎯?nèi)移動(dòng)，且移動(dòng)距離應(yīng)大于刀具半徑補(bǔ)償值；2)若加工零件內(nèi)輪廓面的最小曲率半徑小于刀具半徑時(shí)，進(jìn)行半徑補(bǔ)償將會(huì)產(chǎn)生過(guò)切現(xiàn)象，只有最小曲率半徑大于等于刀具半徑與精加工余量的情況下才能正常切削，若被銑削槽底寬小于刀具直徑，此時(shí)也將產(chǎn)生過(guò)切現(xiàn)象；3)建立或撤消刀補(bǔ)時(shí)必須在刀具移動(dòng)指令G0，G1方式下，不可用于圓弧切削指令建立或撤消刀具半徑補(bǔ)償指令。