數控加工中刀具半徑補償的應用

摘要：隨著科學技術水平的提高，機械制造行業面臨著發展的黃金階段，但是在發展的過程中也暴露出了一些問題，例如數控加工就一直是制約機械制造行業發展的一項重要因素。因此我們必須仔細分析數控加工中刀具半徑補償的應用，所以本文作者根據個人多年來相關行業的工作經驗，并結合我國數控加工的實際情況，先對刀具半徑的補償進行分析，繼而對刀具半徑的補償過程進行論述，再對刀具半徑補償量的指定進行分析，最后對使用刀具補償的注意事項和刀具半徑補償程序編制中的數學處理進行論述，希望可以起到拋磚引玉的作用，并不斷推動我國數控加工的不斷向前發展。

關鍵詞：數控加工；刀具；半徑補償；數學處理；注意事項

中圖分類號：TG547 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2012） 18-0095-01

刀具的半徑補償工作一致制約著機械制造行業的發展。因此我們必須分析其存在的問題以及使用中需要注意的事項，繼而為機械制造的發展提供新的動力，下面是筆者個人的一些淺顯看法，如有不正之處，歡迎大家予以批評指正。

一、刀具半徑補償的意義

（一）長度補償以及半徑補償

由于刀具工作在一定的范圍內（通常為一個圓弧半徑），所以我們要在加工零件的過程中考慮到刀具半徑對加工精度的影響，通常為了保證加工零件的實際尺寸，偏移出一個刀具半徑的距離，這種偏移出一個刀具半徑的行為被稱作刀具半徑補償。

為了給刀具在軸向給予進給補償，所以我們通常采取刀具長度補償，就是為了可以彌補實際進刀量與程序給定值之間的差距，繼而可以省略不同刀具的長度尺寸和實際長度對加工精度的影響，編程人員只需要根據圖紙中零件的尺寸編制出程序，再將作為補償量的刀具半徑加入到半徑補償寄存器中，從而省略了計算刀具實際軌跡的過程，提高了工作效率。通過采用數控裝置，我們就可以在實際工作中忽略刀具半徑對加工的影響，只需要考慮刀具半徑的補償值就可以保證加工出的零件尺寸符合標準，大幅度減少了工作量，保證了加工精度。

（二）半徑補償的作用

1.減少了刀具的磨損；

2.提高了編制程序的效率；

2.同一數模或程序可以實現不同精度的加工；

4.同一數模或程序可以實現凹凸模加工；

5.半徑補償主要用于解決對實際圓弧球面切削點以及試切形成的虛擬刀位點軌跡不同而造成的誤差。我們通常都是選擇一個與刀尖圓弧圓心（實際切削點）距離相同的點作為編程的軌跡，由于圓弧中心與虛擬刀位點存在著一個刀尖半徑，所以要采用半徑補償的方法解決加工尺寸不符要求的問題。

二、刀具補償的整個過程

（一）刀具補償的建立：將道具中心從開始的編程軌跡轉移到與編程軌跡有一個偏移量的過程。

（二）刀具補償的進行：執行相關指令的程序段后，保持道具中心與編程軌跡之間始終存在一個偏移量。

（三）刀具補償的取消：當刀具離開工件表面后，刀具中心向編程軌跡逐漸靠攏的過程。

三、半徑補償量的確定

通常情況下，編程人員均將刀具的半徑視為零，直接按照加工零件的尺寸進行編程，將其中計算刀具中心與編程軌跡的距離交由數控系統，所以我們可以將刀具的實際尺寸存放在半徑補償進村其中。在零件的加工過程中，數控系統會自動根據刀具半徑和零件程序計算刀具的中心軌跡，完成整個加工過程。一旦加工刀具的尺寸發生變化，我們不需要修改程序，只需要修改寄存器中的刀具半徑值或者另存一個刀具半徑就可進行加工。

在進行加工之前，一定要設置好刀具半徑補償量。指定的補償量，通常都是按照代碼來制定刀具的補償好，并將半徑補償兩輸入到代碼補償號中，并且一定要保證刀具編號與刀具補償號的一致。在加工中，如果沒有更換刀具，則該刀具號的補償量一直有效。

四、使用刀具半徑補償注意事項

（一）察視角要從補償平面的法線正向往

負向看，假設工件不動，刀具運動，延著刀具運動的方向看過去，如果需要刀具偏向左邊就是左補，反之右補。

（二）具半徑補償的建立與取消，只有在移動指令G00或G01下才能生效。

（三）具半徑補償的建立與取消，應在輔助程序段中進行，不能編程在輪廓加工的程序段上，這是需要特別注意的地方。具體就是進刀線EF和退刀線BA與加工輪廓EDCB必須是各自獨立的五條線，進刀線和退刀線不能是加工輪廓的延伸線，否則產生過切。

（四）刀線和退刀線的長度必須大于刀具半徑，否則也產生過切。

（五）具半徑的補償值存儲在指定的寄存器中，當刀具半徑補償值發生變化時，只需要修改寄存器中的刀具半徑值即可，不需要修改程序。因此，利用刀具半徑補償功能編寫的輪廓加工程序，與刀具半徑無關。

五、刀具半徑補償程序編制中的數學處理

（一）程序編制中的數學處理

根據被加工零件圖樣，按照已經確定的加工工藝路線和允許的編程誤差，計算數控系統所需要輸入的數據，稱為數學處理。數學處理一般包括兩個內容：根據零件圖樣給出的形狀，尺寸和公差等直接通過數學方法（如三角、幾何與解析幾何法等），計算出編程時所需要的有關各點的坐標值；當按照零件圖樣給出的條件不能直接計算出編程所需的坐標，也不能按零件給出的條件直接進行工件輪廓幾何要素的定義時，就必須根據所采用的具體工藝方法、工藝裝備等加工條件，對零件原圖形及有關尺寸進行必要的數學處理或改動，才可以進行各點的坐標計算和編程工作。

（二）選擇編程原點

從理論上講編程原點選在零件上的任何一點都可以，但實際上，為了換算尺寸盡可能簡便，減少計算誤差，應選擇一個合理的編程原點。銑削加工的編程原點。編程原點選定后，就應把各點的尺寸換算成以編程原點為基準的坐標值。為了在加工過程中有效的控制尺寸公差，按尺寸公差的中值來計算坐標值。零件圖樣零件的輪廓是由許多不同的幾何要素所組成，如直線、圓弧、二次曲線等，各幾何要素之間的連接點稱為基點。基點坐標是編程中必需的重要數據。

刀尖半徑補償的加入是執行G41或G42指令時完成的，當前面沒有G41或G42指今時，可以不用G40指令，而且直接寫入G41或G42指令即可；發現前面為G41或G42指令時，則先應指定G40指令取消前面的刀尖半徑補償后，在寫入G41或G42指令，刀尖半徑補償的取消是在G41或G42指令后面，加G41指令完成。

六、總結

綜上所述，為了保證零件的加工精度，我們必須對數控加工中刀具半徑補償進行詳細的分析，分析其使用原因、使用方法、注意事項以及數學處理方法，只有這樣才能保證數控加工的準確性和有效性。大量的事實表明，只有合理的設置刀具半徑補償值，才能在提高工作效率的同時，充分發揮數控加工的重要作用，繼而起到存進機械加工行業不斷向前發展的作用，繼而為我國的經濟發展提供新的動力。

參考文獻：

[1]張勍.淺析數控機公眾半徑補償的計算方法[J].機械加工制造，2006，3.

[2]羅學科等.數控加工機床[M].化學工業出版.