王莉

[摘 要]本文闡述了刀具補(bǔ)償?shù)哪康?，介紹了刀具補(bǔ)償?shù)姆N類以及其在數(shù)控車削中的應(yīng)用。我們認(rèn)為，探討刀具補(bǔ)償在編程過程中的靈活應(yīng)用，可以對工件實(shí)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(guān)鍵詞]刀具補(bǔ)償；數(shù)控編程；應(yīng)用

中圖分類號：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)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(bǔ)償功能，加工前操作人員只要將相關(guān)補(bǔ)償值輸入到規(guī)定的存儲器中，數(shù)控系統(tǒng)就能自動進(jìn)行刀具補(bǔ)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(shí)際輪廓尺寸進(jìn)行編程。在數(shù)控銑床上進(jìn)行輪廓表面的銑加工時，切削刀具移動的軌跡實(shí)質(zhì)上是刀具中心的移動軌跡，刀具被理想化為一點(diǎn)。但是，實(shí)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(diǎn)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(dāng)?shù)毒哐a(bǔ)償功能應(yīng)用于數(shù)控編程時需按工件輪廓進(jìn)行編程，數(shù)控系統(tǒng)會自動計(jì)算刀心軌跡并進(jìn)行補(bǔ)償。

1 刀具補(bǔ)償?shù)哪康?/p>

刀具補(bǔ)償是補(bǔ)償實(shí)際加工中所用的刀具與編程時使用的理想刀具或?qū)Φ稌r用的基準(zhǔn)刀具之間的差值。這個差值的存在，會導(dǎo)致實(shí)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(bǔ)償功能或不使用該功能編程，則只能按刀心軌跡進(jìn)行編程，即在編程時給出刀具的中心軌跡，計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜，尤其是刀具磨損、重磨或換新刀時，必須重新計(jì)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(bǔ)償功能應(yīng)用于數(shù)控編程時，則只需按工件輪廓進(jìn)行，數(shù)控系統(tǒng)會自動計(jì)算刀心軌跡并進(jìn)行補(bǔ)償。另外，將此項(xiàng)補(bǔ)償功能應(yīng)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(jìn)行技術(shù)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(xì)闡述刀具補(bǔ)償功能在數(shù)控編程中的應(yīng)用。

2 刀具補(bǔ)償?shù)姆N類

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

3 數(shù)控車削中刀具補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用

3.1 刀具長度補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用

刀具幾何尺寸補(bǔ)償可用于補(bǔ)償實(shí)際刀具形狀或刀具安裝時產(chǎn)生的與標(biāo)準(zhǔn)刀具的位置誤差，而刀具磨損補(bǔ)償則用于補(bǔ)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(bǔ)償?shù)膽?yīng)用

由于假想的刀尖并不是刀刃圓弧上的一點(diǎn)，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(bǔ)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(yīng)用實(shí)例：加工如圖2所示零件的外輪廓面，程序如下：

……

N02 G42G00X60Z290；//進(jìn)刀并執(zhí)行刀尖圓弧半徑右補(bǔ)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(bǔ)償

注意：刀具半徑補(bǔ)償平面的切換必須在補(bǔ)償取消方式下進(jìn)行；刀具半徑補(bǔ)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(bǔ)償，1所示零件的加工程序：要求建立如圖所示的工件坐標(biāo)系，按箭頭所指示的路徑進(jìn)行加工，設(shè)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(bǔ)償，零件的加工程序：要求建立如圖所示的工件坐標(biāo)系，按箭頭所指示的路徑進(jìn)行加工。

3.3刀具長度補(bǔ)償指令G43、G44

G17指令后的刀具長度補(bǔ)償，只能將刀具長度的補(bǔ)償值補(bǔ)償?shù)絑軸；G18指令后的刀具長度補(bǔ)償，只能將刀具長度的補(bǔ)償值補(bǔ)償?shù)結(jié)軸；G19指令后的刀具長度補(bǔ)償，只能將刀具長度的補(bǔ)償值補(bǔ)償?shù)絏軸.刀具長度補(bǔ)償分為正向偏置和負(fù)向偏置（如圖2）.所謂正向偏置，就是實(shí)際使用的刀具長度比編程時的標(biāo)準(zhǔn)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(fù)向偏置，就是實(shí)際使用的刀具長度比編程時的標(biāo)準(zhǔn)刀具短，指令格式為G44H，使刀具沿Z軸負(fù)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(bǔ)償時注意事項(xiàng)：

（1）垂直于G17/G18/G19所選平面的軸受到長度補(bǔ)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(bǔ)償在編程過程中的靈活應(yīng)用

手工編制數(shù)控銑床加工程序時，可以預(yù)先在刀具表中設(shè)置虛擬的刀具長度和半徑補(bǔ)償量。設(shè)置依據(jù)是余量（根據(jù)刀具及工件的材料的性質(zhì)、尺寸、結(jié)構(gòu)、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(fù)雜的加工任務(wù)編制成子程序，執(zhí)行時，可以調(diào)用不同的刀具號碼進(jìn)行補(bǔ)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(jìn)行切削加工，相當(dāng)于對工件實(shí)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(bǔ)償”。虛擬半徑刀具補(bǔ)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(shí)際半徑加上本次加工預(yù)留余量。虛擬刀具長度補(bǔ)償通常應(yīng)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(bǔ)償數(shù)值略有不同，以立式銑床為例，可簡單總結(jié)為刀心點(diǎn)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(yù)留加工余量。

參考文獻(xiàn)

[1]陳良驥，王永章.五軸聯(lián)動數(shù)控加工中的刀具補(bǔ)償方法[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2006，（2）：22-25.

[2]趙德斌，樊軍，金榮潘等.刀具補(bǔ)償在數(shù)控編程中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造工程，2008，（9）：59-61，77.

[3]李英平，侯萬明，宋玉梅等.基于FUNUC 0iT數(shù)控系統(tǒng)工件坐標(biāo)系的建立與刀具補(bǔ)償[J].組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)，2008，（2）：80-82.

[4]肖蘇華.線切割自動編程系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與開發(fā)[J].模具工業(yè)，2010，36（11）：57-59.

[5]李峰.C功能刀具半徑補(bǔ)償算法與實(shí)現(xiàn)[J].機(jī)床與液壓，2005，（8）：40-41.

[6]黃曉光.刀具補(bǔ)償在Mastercam軟件中的應(yīng)用[J].組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)，2008，（4）：68-70.