加工中心中Master CAM刀具半徑補(bǔ)償功能的應(yīng)用

工件在輪廓和挖槽等加工時(shí)，其刀具中心與加工零件實(shí)際輪廓的偏移量稱(chēng)為刀具半徑補(bǔ)償。刀具半徑補(bǔ)償在數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心加工中有著非常重要的作用。根據(jù)刀具補(bǔ)償指令，數(shù)控加工中心機(jī)床可進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償。Master CAM半徑補(bǔ)償功能提供了“電腦”、“控制器”、“兩者”、“兩者反向”以及“關(guān)閉”五種方式，如圖1所示。編程時(shí)，根據(jù)刀具少量磨損、加工輪廓尺寸與設(shè)計(jì)尺寸的變動(dòng)、尺寸精度控制等靈活選用補(bǔ)償方式，筆者通過(guò)多年的操作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)以下幾種方法。

一、使用Master CAM“電腦”補(bǔ)償

選擇Master CAM“電腦”補(bǔ)償時(shí)，在刀具半徑補(bǔ)償功能提供的補(bǔ)正形式對(duì)話框中，選“電腦”即可，如圖1所示。“電腦”補(bǔ)償是由Master CAM軟件實(shí)現(xiàn)的，具體過(guò)程是軟件在計(jì)算刀具路徑時(shí)將刀具中心向指定方向移動(dòng)與在Master CAM軟件指定的刀具半徑相等的距離，生成的NC程序中采用的已經(jīng)是補(bǔ)正后的坐標(biāo)值，所以程序中不再含有刀具半徑補(bǔ)償指令。根據(jù)加工要求可在“補(bǔ)正方向”中設(shè)定為左補(bǔ)正或右補(bǔ)正。電腦補(bǔ)正軌跡是按指定刀具半徑計(jì)算出刀具實(shí)際應(yīng)該走的路線，如圖2所示。Master CAM軟件中指定的刀具叫軟件刀具，機(jī)床上實(shí)際裝入的刀具叫機(jī)床刀具，當(dāng)軟件刀具和機(jī)床刀具的半徑相等時(shí)，加工出的零件輪廓與編程時(shí)的圖形輪廓一致，如果軟件刀具和機(jī)床刀具的半徑不相等，加工出的零件輪廓與編程時(shí)的圖形輪廓就不一致。通過(guò)這一原理可控制加工精度和精加工余量的選擇。比如：當(dāng)軟件刀具直徑比機(jī)床刀具大時(shí)，半徑補(bǔ)償值即偏移量就大，加工時(shí)軸類(lèi)零件的外形尺寸變大，孔類(lèi)零件的尺寸變小。當(dāng)軟件刀具比機(jī)床刀具直徑小時(shí)則正好相反。例如在加工圖3所示工件時(shí)，選用的機(jī)床刀具直徑為10mm的銑刀。粗加工時(shí)，在Master CAM中我們指定的軟件刀具直徑是10+Δmm（Δ為尺寸偏差值1mm），這時(shí)刀具的偏移量就是5+Δ/2mm，那么就會(huì)有Δ/2mm加工余量(即實(shí)際余量為0.5mm)。精加工時(shí)，在Master CAM中我們指定的軟件刀具直徑是10mm，這時(shí)刀具的偏移量就是5mm，這樣就沒(méi)有加工余量（實(shí)際中按測(cè)量結(jié)果進(jìn)行操作，這里特指刀具在沒(méi)有磨損的情況下，下同）。由此可見(jiàn)，要進(jìn)行粗精加工或控制尺寸精度時(shí)，只改變程序中的刀具直徑值，再重新生成程序即可。

注意事項(xiàng)：電腦補(bǔ)償方式的缺點(diǎn)是每次改動(dòng)刀具半徑補(bǔ)償值后都要重新生成程序，然后再傳輸程序進(jìn)行加工，花費(fèi)時(shí)間比較長(zhǎng)。優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)改動(dòng)刀具半徑之后，計(jì)算機(jī)通過(guò)重新計(jì)算數(shù)據(jù)生成刀具路徑，便于正確檢測(cè)過(guò)切，防止因過(guò)切而出現(xiàn)廢品。

二、使用“控制器”補(bǔ)償

使用控制器補(bǔ)正時(shí)，在Master CAM刀具半徑補(bǔ)償功能提供的補(bǔ)正形式對(duì)話框中，選“控制器”即可。這時(shí)，Master CAM所生成的NC程序是直接按加工零件圖的尺寸來(lái)計(jì)算坐標(biāo)值的，并必須在程序的相應(yīng)程序段中加入刀具半徑補(bǔ)正指令（如G41或G42，Dn和G40）。當(dāng)機(jī)床執(zhí)行該程序時(shí)，控制器根據(jù)補(bǔ)正指令和補(bǔ)正值計(jì)算刀具中心的實(shí)際軌跡。補(bǔ)正值存儲(chǔ)在機(jī)床指定的暫存器內(nèi)（加工之前應(yīng)在機(jī)床上設(shè)定）。數(shù)控銑床、加工中心等數(shù)控機(jī)床上專(zhuān)門(mén)設(shè)有一個(gè)寄存器來(lái)存儲(chǔ)刀具的半徑補(bǔ)正值和刀具磨損值（控制器最后補(bǔ)正值是刀具的半徑補(bǔ)正值和刀具磨損值之和），而且其中的值可以由操作者隨時(shí)改動(dòng)。程序運(yùn)行時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)刀具路徑與寄存器值進(jìn)行換算，再根據(jù)換算結(jié)果確定刀具的正確路徑，存儲(chǔ)器界面如圖4所示。例如我們采用控制器補(bǔ)正銑削如圖3所示的工件輪廓時(shí)，Master CAM生成的路徑模擬顯示刀具中心軌跡與零件輪廓重合。機(jī)床控制器補(bǔ)償值中刀具半徑值輸入5mm，刀具磨損值輸入0.5mm，那么在加工過(guò)程中，就會(huì)有0.5mm的加工余量，然后精加工時(shí)，我們只需把刀具磨損值改為0即可。

注意事項(xiàng)：控制器補(bǔ)償方式的缺點(diǎn)是計(jì)算機(jī)不便于正確檢測(cè)和顯示出過(guò)切，所以在一些較窄的區(qū)域容易引起過(guò)切現(xiàn)象，對(duì)操作工要求較高。其優(yōu)點(diǎn)是控制器補(bǔ)償方式中粗、精加工可以使用同一個(gè)程序，不需要重新生成新的程序，而只要在加工前修改機(jī)床控制器中的補(bǔ)償值即可控制加工的尺寸精度。

三、利用“兩者補(bǔ)償”方式補(bǔ)償

“兩者補(bǔ)償”方式就是電腦補(bǔ)償和控制器補(bǔ)償?shù)木C合，我們一般采用Master CAM指定的軟件刀具與實(shí)際刀具一致，由電腦補(bǔ)償補(bǔ)正刀具半徑值，在機(jī)床控制器中設(shè)置刀具磨損補(bǔ)償和精度補(bǔ)償。例如我們選用兩者補(bǔ)償加工圖3工件時(shí)，使軟件刀具與實(shí)際刀具半徑一致，在機(jī)床控制器中輸入Δ/2mm即可使尺寸控制在要求的范圍之內(nèi)，（如有刀具磨損就在磨損寄存器中輸入磨損值）。

四、“兩者反向”方式補(bǔ)償

“兩者反向”方式補(bǔ)償與“兩者補(bǔ)償”原理一樣，只是各取相反方向，具體操作略。

五、“關(guān)閉”補(bǔ)償方式

“關(guān)閉”補(bǔ)償方式的意思是不采用任何刀具半徑補(bǔ)償，走到路線如圖5所示。

六、小結(jié)

在加工過(guò)程當(dāng)中，根據(jù)工藝和加工質(zhì)量的要求，靈活選用補(bǔ)償方式進(jìn)行尺寸精度控制，既方便操作，又避免過(guò)切。同時(shí)，在確認(rèn)加工零件建模或編程無(wú)誤、切削工藝參數(shù)合理后，若刀具磨損或其他誤差造成加工出的輪廓尺寸與設(shè)計(jì)尺寸稍有偏差時(shí)，只需在數(shù)控機(jī)床上修改刀具的半徑補(bǔ)正值即可，不必重新生成加工程序或更換刀具，這樣不僅大大提高了生產(chǎn)效率，又保證了產(chǎn)品的合格率。由此看來(lái)，刀具半徑補(bǔ)償在NC加工中的應(yīng)用非常重要。

（作者單位：廣東省工商高級(jí)技工學(xué)校）

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