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數(shù)控銑床刀具補(bǔ)償功能的應(yīng)用
數(shù)控機(jī)床的操作能力是中職數(shù)控專業(yè)學(xué)生的專業(yè)能力，教學(xué)應(yīng)圍繞這一核心能力，夯實操作功底，提高學(xué)生操作能力。
數(shù)控銑床刀具補(bǔ)償功能的應(yīng)用【1】
摘 要：數(shù)銑加工是職業(yè)培訓(xùn)中重要的培訓(xùn)項目。本文就數(shù)控銑削加工中刀具補(bǔ)償功能在實際使用中要注意的問題和精加工補(bǔ)償值的確定，進(jìn)行了總結(jié)和探討。
關(guān)鍵詞：數(shù)控銑 刀具 補(bǔ)償 注意事項 精加工 公式
數(shù)控機(jī)床的操作能力是中職數(shù)控專業(yè)學(xué)生的專業(yè)能力，教學(xué)應(yīng)圍繞這一核心能力，夯實操作功底，提高學(xué)生操作能力。教師應(yīng)該如何開展教學(xué)，讓學(xué)生掌握好知識，并獲得實際的操作能力呢?筆者感覺比較重要的是，要善于總結(jié)和歸納，把復(fù)雜的情況化成淺顯易懂的規(guī)律。
下面就數(shù)控銑床加工中半徑補(bǔ)償?shù)墓δ埽归_一些總結(jié)和歸納。
一、數(shù)控銑床刀具補(bǔ)償?shù)脑?/p>
在數(shù)控銑床上進(jìn)行加工，由于刀具有一定的半徑，所以刀具中心(刀尖)軌跡和工件輪廓不重合，如不考慮刀具半徑，直接按照工件輪廓編程是比較方便的，而加工出的零件尺寸比圖樣要求小了一圈(加工外輪廓時)，或大了一圈(加工內(nèi)輪廓時)，為此必須使刀具沿工件輪廓的法向偏移一個量。
運(yùn)用刀具補(bǔ)償功能可直接按照工件輪廓進(jìn)行編程，不用考慮刀具半徑。
而在刀補(bǔ)表中設(shè)置一定的合適數(shù)值，系統(tǒng)會自動計算刀具中心軌跡，進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償，從而加工出符合要求的工件形狀，當(dāng)?shù)毒甙霃桨l(fā)生變化時也無須更改加工程序，使編程工作大大簡化。
刀具半徑補(bǔ)償是通過指令G41、G42來執(zhí)行的。補(bǔ)償有兩個方向，即沿刀具切削進(jìn)給方向垂直方向的左面和右面進(jìn)行補(bǔ)償，符合左右手定則：G41是左補(bǔ)償，符合左手定則;G42是右補(bǔ)償，符合右手定則。當(dāng)取消刀具半徑補(bǔ)償時，使用G40指令。
二、刀具補(bǔ)償功能使用應(yīng)注意的問題
一是補(bǔ)償建立指令G41，G42必須與G40成對使用。
二是G41、G42、G40指令應(yīng)在G00或G01程序段中加入執(zhí)行，不可在G02、G03等指令中加入執(zhí)行。
三是加入G41、G42、G40指令的G00或G01程序段，移動的距離不能等于零，也不能小于銑刀的半徑。否則無法實現(xiàn)刀具補(bǔ)償?shù)墓δ堋?/p>
四是使用刀具補(bǔ)償功能必須經(jīng)過三個階段：建立刀具補(bǔ)償、刀具補(bǔ)償執(zhí)行、取消刀具補(bǔ)償，缺一不可。
五是刀具補(bǔ)償功能建立以后，加工平面不能改變。
六是在刀具半徑偏置方式下，應(yīng)在指定的偏置平面上進(jìn)行連續(xù)的刀具運(yùn)動軌跡描述，如果在偏置起始指令G41/G42和偏置結(jié)束指令G40之間，有連續(xù)兩個以及兩個以上的非指定的偏置平面上的移動指令或非移動指令，則刀具的軌跡就會發(fā)生偏離。例如：
G00 G90 G17 G42 Y-70.0 D01
G01 X120.0 F100
Y-30.0
G04 P500
G91 Z0.2
G90 X80.0 Y40.0
X0
Y-110.0
G00 G40 X-40.0
在本例中的程序段G04 P500 是非移動指令，程序段G91 Z0.2是非指定的偏置平面上的移動指令。這兩個連續(xù)的程序段的指令，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正確判斷刀具下一個的偏置位置而發(fā)生過切現(xiàn)象。
三、精加工補(bǔ)償值獲得公式討論
筆者所在學(xué)校使用的是華中HNC-21M數(shù)控銑床。運(yùn)用G41/G42刀具補(bǔ)償指令，可以實現(xiàn)對零件加工的粗精加工分離。
當(dāng)放出余量，進(jìn)行粗加工后，需要對零件進(jìn)行測量，然后根據(jù)所獲得的尺寸，對第二次的精加工補(bǔ)償值進(jìn)行修正，從而保證所加工的零件獲得所要求的尺寸精度。由于零件的內(nèi)外表面的加工，對補(bǔ)償值的方向要求是不一樣的，就很容易在精加工的時候弄錯補(bǔ)償方向。
如果可以分情況，把補(bǔ)償值的計算總結(jié)成淺顯易懂的公式，那么在加工實習(xí)的過程中，只要熟記公式，把測量的數(shù)據(jù)直接代入，就能獲得精加工時所需要的補(bǔ)償數(shù)據(jù)。
下面以一個簡單零件的加工情況分析，如下圖所示。
1.加工外輪廓六邊形
選用18mm的鍵槽銑刀，不考慮加工精度，直接設(shè)置刀補(bǔ)值為使用刀具的半徑值9mm即可。但是為保證加工精度，往往需要進(jìn)行粗精加工兩次切削。
粗加工時，刀具半徑補(bǔ)償值可放出一定的余量，然后進(jìn)行粗加工的走刀。在精加工階段中，理論上只需要把刀補(bǔ)值改為9mm，再一次走刀即可。
但是由于存在著大量的加工誤差和不確定性，而且零件目標(biāo)尺寸往往帶有公差，在粗加工結(jié)束后，需要對六邊形對邊的尺寸進(jìn)行測量，并通過測量值對精加工的刀補(bǔ)值進(jìn)行修正�？偨Y(jié)公式如下：
δ2=δ1-(A-B)/2 (1)
式中，δ2為精加工刀補(bǔ)值;δ1為粗加工刀補(bǔ)值;A為實際測量值;B為目標(biāo)尺寸公差中間值。
實際加工中，選用18mm的鍵槽銑刀，假設(shè)粗加工刀補(bǔ)值選為10mm，粗加工后，對六邊形尺寸進(jìn)行測量，測得實際值為72.085mm，那么，在精加工時，只要把獲得的數(shù)據(jù)代入公式(1)，即可獲得需要的精加工刀補(bǔ)值。
δ2=10-(72.085-69.063)/2=8.489
(如圖中所示，六邊形尺寸為70-00.074，其尺寸公差中間值為69.063)。
2.加工內(nèi)輪廓腰圓槽
同樣選用18mm的鍵槽銑刀進(jìn)行加工，假設(shè)粗加工刀補(bǔ)值選為10mm，粗加工后，對腰圓槽尺寸進(jìn)行測量，測得實際值為24.012mm。那么，在精加工時同樣可以利用公式(1)計算需要獲得的精加工刀補(bǔ)值。只是由于內(nèi)輪廓的余量方向與外輪廓相反，總結(jié)公式如下：
δ2=δ1-(B-A)/2 (2)
進(jìn)一步計算可得：
δ2=10-(25.026-24.012)/2=9.493
(如圖中所示，腰圓槽尺寸為25+00.052，其尺寸公差中間值為25.026)。
3.總結(jié)
由公式(1)和公式(2)可以進(jìn)一步獲得：
δ2=δ1-|(A-B)/2| (3)
由此我們可以獲得，不管是外輪廓還是內(nèi)輪廓的加工，粗加工時，先選擇δ1值，令此值略大于我們選用的刀具半徑0.5～1.0mm。然后對零件進(jìn)行粗加工。
加工完畢后，根據(jù)零件圖對所要求的尺寸進(jìn)行測量，獲得實際測量值A(chǔ)，然后計算目標(biāo)尺寸公差中間值B，最后把所獲得的值代入公式(3)，即可獲得精加工所需要的刀補(bǔ)值δ2，對零件實現(xiàn)精加工。
當(dāng)然，在實際使用過程中，絕大部分的數(shù)銑加工零件尺寸情況是上述的雙邊尺寸情況，但是也有很特殊的單邊尺寸的情況。那么公式(3)只要變?yōu)?/p>
δ2=δ1-|(A-B)| (4)
也是完全適用的。
數(shù)控銑床中刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用【2】
摘要：隨著我國社會主義市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，綜合國力得到提升，我國的數(shù)控機(jī)床技術(shù)也得到了一定程度的推動，在數(shù)控銑床當(dāng)中刀具中心與切割工件無法有效結(jié)合。
在實際的加工過程當(dāng)中，刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用能夠使得復(fù)雜的工作程序簡化，促進(jìn)工作效率。本文針對數(shù)控銑床當(dāng)中的刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用進(jìn)行相應(yīng)的分析，并針對相應(yīng)的問題提出合理化建議。
前言
在數(shù)控銑床的操作過程中，由于工件與刀具之間存在一定的軌跡差異，這使得在編程過程中應(yīng)該注意刀心軌跡，增加了實際的編程難度。刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用在很大程度上緩解了編程難度，提升了工作效率。
1.刀具半徑補(bǔ)償?shù)挠梅ê妥⒁獾膯栴}
刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用，是數(shù)控銑床的一大變革，提升了數(shù)控銑床的工作效率，并且簡化了手工編程的繁瑣程度，在一定的程度上創(chuàng)新了數(shù)控銑床的加工的模式。在實際的數(shù)控銑床操作過程中應(yīng)該注意編程的格式問題和有關(guān)使用過程的注意事項。
1.1編程格式
數(shù)控銑床具有手工編程和自動編程功能，每一個編程方式控制的效果都不相同，要根據(jù)相應(yīng)的銑削要求進(jìn)行編程格式的調(diào)整。
其中數(shù)控銑床當(dāng)中的銑削刀具半徑補(bǔ)償分為左補(bǔ)償和右補(bǔ)償兩種模式，并且應(yīng)該根據(jù)要求代碼進(jìn)行工具的選擇。據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，道具中心沿著前進(jìn)的方向進(jìn)行運(yùn)動，貼近零件的右邊輪廓稱之為刀具半徑補(bǔ)償?shù)挠已a(bǔ)償，當(dāng)?shù)毒哐刂斑M(jìn)的方向進(jìn)行運(yùn)動的過程中，貼近輪廓的左邊稱之為刀具半徑補(bǔ)償?shù)淖笱a(bǔ)償。
其中左補(bǔ)償用G41定義，右補(bǔ)償用G42定義，在不需要進(jìn)行半徑補(bǔ)償時用G40進(jìn)行取消補(bǔ)償工作。
1.2注意事項
1.2.1在刀具半徑補(bǔ)償?shù)倪^程中，使用刀具補(bǔ)償應(yīng)該注意在之前刀具半徑補(bǔ)償取消的時候才能進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償?shù)牟僮鳌?/p>
1.2.2在進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償?shù)倪^程中應(yīng)該注意在同一平面進(jìn)行補(bǔ)償操作。在相應(yīng)的補(bǔ)償平面應(yīng)該有相應(yīng)的控制。對零件進(jìn)行刀具補(bǔ)償?shù)倪^程中，應(yīng)該以G17控制XY補(bǔ)償平面，以G18控制YZ補(bǔ)償平面，以G19控制Xz補(bǔ)償平面。
通過相應(yīng)的指令進(jìn)行操控。
1.2.3在刀具補(bǔ)償?shù)倪^程中，其中間必須具有一定的可活動范圍。D是存放刀具補(bǔ)償數(shù)據(jù)的存儲器相應(yīng)地址，其可控存儲地址為D01-D99，所以對補(bǔ)償數(shù)值的存儲應(yīng)該從D01開始進(jìn)行。
刀具補(bǔ)償數(shù)值的大小需要人工進(jìn)行輸入，并且要輸入指定的存儲器當(dāng)中。D01中輸入0即表示使用D01號存儲器，補(bǔ)償數(shù)值就是0，以此來確保刀具補(bǔ)償半徑的正常運(yùn)行。
1.2.4在刀具半徑補(bǔ)償進(jìn)行操作的過程中，刀具半徑補(bǔ)償建立指令需要在G00和G01兩個指令當(dāng)中進(jìn)行，不能夠在其余G代碼指令中進(jìn)行(如G02、G03等)，否則會影響刀具半徑補(bǔ)償?shù)恼＝�，造成補(bǔ)償上出現(xiàn)問題，影響數(shù)控銑床刀具補(bǔ)償功能發(fā)揮其效應(yīng)。
1.2.5在數(shù)控銑床的實際操作當(dāng)中，其主要補(bǔ)償編程指令由G40、G41、G42進(jìn)行系統(tǒng)的操作和控制。這三者之間的操控應(yīng)該重視操作的規(guī)范性，不能多個指令同時出現(xiàn)。
由于數(shù)控銑床的系統(tǒng)中只能夠進(jìn)行兩組數(shù)值的預(yù)判，所以不能夠出現(xiàn)兩個z軸的同時出現(xiàn)。這樣的狀況會直接的影響工作流程和工作效率。
2.數(shù)控銑床刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用
數(shù)控銑床刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用能夠有效的簡化數(shù)控銑床的系統(tǒng)繁瑣程度，在實際的操作過程中，簡化了工作流程，提升了工作效率。
在數(shù)控銑床的操作過程中，會出現(xiàn)多種情況。刀具半徑補(bǔ)償雖然是一項優(yōu)化并且先進(jìn)的技術(shù)，但是也要根據(jù)相應(yīng)環(huán)境進(jìn)行分析和研究，在適當(dāng)?shù)膱龊线M(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償應(yīng)用。
2.1刀具的正常使用
在實際的操作過程中，刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用對于刀具的磨損會非常嚴(yán)重，這與刀具的正確使用和刀具本身的質(zhì)量有著重要的關(guān)系。在刀具磨損嚴(yán)重的情況之下，更換刀具的過程就顯得尤為重要。
在刀具的更換過程不重視操作會導(dǎo)致刀具的直徑受到影響，打亂設(shè)定好的編程程序，所以這樣的方式應(yīng)該進(jìn)行規(guī)避。
在原有的基礎(chǔ)之上進(jìn)行更換刀具，在系統(tǒng)之上輸入刀具的準(zhǔn)確參數(shù)，并進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，這樣就避免了刀具更換帶來的編程的變化，影響銑床的正常工作，影響工作效率。由此可見，在實際的操作過程中，刀具的正常使用和更換尤為重要。
這就要求數(shù)控操作人員應(yīng)該進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償參數(shù)實際操作的掌握，理解刀具半徑補(bǔ)償?shù)南嚓P(guān)知識。
只有這樣，才能夠順利的進(jìn)行數(shù)控銑床的使用和生產(chǎn)，促進(jìn)生產(chǎn)效率的提升。
2.2增強(qiáng)刀具使用效率
刀具的使用具有一定的消耗，頻繁的更換刀具會造成一定程度的繁瑣和影響工作效率，在刀具的使用過程中應(yīng)該重視其使用效率。在數(shù)控銑床進(jìn)行加工的時候，人為地操作改變刀具半徑的補(bǔ)償值至關(guān)重要。
在實際操作中，刀具磨損后，相應(yīng)操作人員可以通過變更半徑的方式進(jìn)行刀具的再次使用，在刀具相同的情況下達(dá)到精細(xì)加工的效果。刀具的效率能夠提升機(jī)床的工作效率，對于刀具半徑的調(diào)整，能夠減少編程程序的繁瑣程度。
因此，操作人員對于數(shù)控銑床刀具半徑補(bǔ)償?shù)睦斫獬潭葘φ麄�生產(chǎn)有著重要的影響，并確保了數(shù)控銑床工作的正常進(jìn)行。
2.3型面不同時的應(yīng)用
在實際的銑床操作中能夠遇到各種型面的加工物件。在加工過程中的刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用也十分重要。在實際的操作當(dāng)中可以根據(jù)指令達(dá)到一定要求，使用G42指令得到A軌跡運(yùn)動，根據(jù)G41指令控制B軌跡。也就是說明，A軌跡加工模型凸點，B軌跡加工模型凹點。根據(jù)下圖可以看見相應(yīng)的原理。
3.結(jié)論
綜上所述，數(shù)控銑床刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用，使得數(shù)控銑床的工作效率得到了一定程度的提升，并簡化生產(chǎn)的繁瑣程度，對數(shù)控技術(shù)的發(fā)展有一定的推動作用，并且推動了我國工業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展。
刀具半徑補(bǔ)償在數(shù)控銑床中的應(yīng)用【3】
摘 要：刀具半徑補(bǔ)償是數(shù)控銑床中非常重要的功能，它使得編程人員減少繁瑣計算，只需按零件的輪廓編程。不但簡化了編程，還可以在加工時進(jìn)行修正，完成零件的粗、精加工，控制輪廓尺寸精度，保證加工質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：刀具半徑補(bǔ)償;數(shù)控銑床;編程
1 刀具半徑補(bǔ)償指令的作用
數(shù)控銑床編程時，是以刀具中心作為編程軌跡， 利用刀具半徑補(bǔ)償功能，編程只需按零件的實際輪廓進(jìn)行， 在執(zhí)行刀具補(bǔ)償指令后， 數(shù)控系統(tǒng)計算出刀具中心的軌跡，使刀具中心自動偏離工件輪廓一個刀具半徑值， 加工出所需輪廓。 使用刀具補(bǔ)償功能后，刀具磨損或改變刀具，只需要改變刀具半徑補(bǔ)償值，而不必變更零件加工程序。
2 刀具半徑補(bǔ)償指令方向判定
刀具半徑補(bǔ)償分左補(bǔ)償G41和右補(bǔ)償G42兩種方式。ISO規(guī)定：沿刀具前進(jìn)方向(假定工件靜止)觀察，刀具中心軌跡位于切削輪廓左側(cè)為左補(bǔ)償，位于右側(cè)則為右補(bǔ)償;取消刀具半徑補(bǔ)償用G40。
3 刀具半徑補(bǔ)償使用注意事項
(1)在編程時，刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕⒑腿∠笥肎00或G01指令來實現(xiàn)，不得用G02/G03圓弧插補(bǔ)指令，否則執(zhí)行到此程序段時系統(tǒng)報警，程序無法執(zhí)行。如：
N30 G17 G41 G01 X0 Y0 D01 F150;
或N60 G17 G40 G01 X0 Y0;
(2)刀具半徑補(bǔ)償平面XY、YZ、XZ產(chǎn)生變化時，必須先取消刀具半徑補(bǔ)償才能進(jìn)行切換。
(3)D00-D99為刀補(bǔ)號地址，用來調(diào)用刀補(bǔ)表中相對應(yīng)刀具補(bǔ)償值。執(zhí)行刀具半徑補(bǔ)償指令后，數(shù)控系統(tǒng)自動運(yùn)算，使刀具自動補(bǔ)償，不要因為忘記或者輸錯刀具補(bǔ)償值而造成過切現(xiàn)象。
(4)在建立或取消刀具半徑補(bǔ)償時，刀具在平面內(nèi)的移動距離，必須大于刀具半徑值，如D01賦值為8：
N30 G00 X10 Y0;
N40 G17 G41 G01 X15 Y0 D01 F150;
從(10，0)移動到(15，0)小于8mm，執(zhí)行到該程序段時系統(tǒng)報警，程序無法執(zhí)行。
(5)為保證零件輪廓的完整性和表面質(zhì)量，加工外輪廓時，應(yīng)在刀補(bǔ)建立完成之后，以切線切入的方式切入工件，執(zhí)行刀補(bǔ)后，應(yīng)在切線方向切出工件后再取消刀補(bǔ);如國無法沿切線切入切出時(如型腔)，可采用過渡圓弧切入和切出的方式，否則容易產(chǎn)生切除不完全、過切或刀痕。
(6)為避免在建立刀補(bǔ)和取消刀補(bǔ)時產(chǎn)生過切現(xiàn)象，刀具半徑補(bǔ)償建立與取消程序段的起點與終點最好與補(bǔ)償方向位于同側(cè)。
(7)內(nèi)輪廓刀補(bǔ)的建立和取消。在銑削內(nèi)輪廓的時候，刀具移動受到限制，可先建立刀具半徑補(bǔ)償，然后下刀、取消刀具半徑補(bǔ)償時應(yīng)先提刀再取消補(bǔ)償。
但須注意的是，在建立刀補(bǔ)時，控制系統(tǒng)要連續(xù)讀入兩段平面位移指令，才能計算出正確的刀具中心的偏置，即在建立刀補(bǔ)后的程序段中不能插入兩個或兩個以上沒有XY坐標(biāo)移動的程序段，否則會造成過切。如：
……
N20 G00 X-50 Y-50;
N30 G17 G41 G01 X-30 Y-30 F150 D01;
N40 Z5;
N50 Z-5;
N60 Y30;
……
程序從N30開始建立刀補(bǔ)，N30和N40都為Z方向的位移，XY均未移動，應(yīng)將程序改為：
……
N20 G00 X-50 Y-50;
N30 G17 G41 G01 X-30 Y-30 F150 D01;
N40 Z-5;
N50 Y30;
……
4 應(yīng)用技巧
(1)由于刀具的磨損或因換刀引起的刀具半徑變化時，不必重新編程，只需修改相應(yīng)的刀補(bǔ)值即可。刀具在磨損的情況下仍然能夠加工出規(guī)格一致的工件。
(2)利用刀具半徑補(bǔ)償實現(xiàn)粗、精加工。刀補(bǔ)表中的半徑值是確定刀具補(bǔ)償量的，可用同一程序通過修改刀補(bǔ)值對零件實現(xiàn)粗、精加工。按零件輪廓編程后，將刀補(bǔ)表中D賦值，設(shè)為R+Δ，R為刀具半徑，Δ為精加工余量。在精加工時，將D賦值為R，完成對零件的粗、精加工。
(3)控制輪廓尺寸精度。在實際加工中材料存在讓刀現(xiàn)象，對精度要求高的尺寸在精加工之后可能還存在偏差，達(dá)不到公差要求，通過檢測計算出修正值，然后修改刀補(bǔ)值進(jìn)行補(bǔ)償加工，從而提高加工精度。
5 結(jié)論
刀具半徑補(bǔ)償在數(shù)控銑床中有著十分重要的作用和地位，是應(yīng)用最廣最重要的指令。正確、靈活地使用刀具半徑補(bǔ)償功能，是簡化編程和提高零件精度的有效保證。
參考文獻(xiàn)：
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