刀具半徑補償功能在數控加工中的靈活應用

呂志芳， 李勁松， 陸景旭， 史梅云

（中油濟柴動力總廠，濟南250306）

刀具半徑補償功能在數控加工中的靈活應用

呂志芳， 李勁松， 陸景旭， 史梅云

（中油濟柴動力總廠，濟南250306）

隨著數控技術的發展，數控機床的運用越來越廣泛，數控機床需要按照事先編好的程序運行，而零件程序的編制需要考慮多方面的因素，如零件的形狀、尺寸、材料、技術要求以及加工余量等，對于數控銑床、車床等使用帶有半徑的刀具的機床，還需要考慮刀具的半徑值。為了簡化計算和編程，需要運用刀具半徑補償功能。文中介紹了刀具半徑補償功能指令的含義、編程過程中應注意的問題，以及刀具半徑補償功能在數控加工中的幾種靈活應用方式。

數控機床；編程；刀具補償；刀具半徑補償

0 引言

使用數控機床在進行零件加工時，刀具的運動軌跡不僅受加工工序控制，而且還與所使用的刀具的半徑和長度有關。在加工過程中，由于刀具的磨損，實際尺寸與編程時規定的刀具尺寸不一致，以及更換刀具等原因，都會影響最終加工尺寸，造成加工誤差。為了消除誤差，數控系統設置了刀具補償功能。在數控加工中正確、靈活地運用刀具補償功能，可以保證產品的加工質量，提高生產效率。

本文主要介紹刀具半徑補償功能在數控加工中的靈活運用。

1 刀具半徑補償功能介紹

1.1 什么是刀具半徑補償

數控機床在進行加工時，它所控制的是刀具中心的軌跡，為了方便起見，用戶總是按零件輪廓編制加工程序，即視刀具半徑為零，以工件的輪廓表面尺寸作為編程軌跡進行編程。因而在實際加工過程中，在進行內輪廓加工時，刀具中心必須向零件的內側偏移一個刀具半徑值；在進行外輪廓加工時，刀具中心必須向零件的外側偏移一個刀具半徑值，這就是刀具半徑補償。這種根據按零件輪廓編制的程序和預先設定的偏置參數，數控裝置能實時自動生成刀具中心軌跡的功能稱為刀具半徑補償功能。

1.2 刀具半徑補償指令的含義

當刀具在工件的左側運動時（順著刀具前進的方向看），用G41指令，即刀具半徑左補償功能；

當刀具在工件的右側運動時（順著刀具前進的方向看），用G42指令，即刀具半徑右補償功能。

1.3 刀具半徑補償的建立和取消過程

刀具半徑補償的過程分三步：

1）刀補建立。刀具從起刀點逐漸靠近工件（應避免刀具碰撞工件），在編程軌跡基礎上，刀具中心向左（G41）或向右（G42）偏離一個偏置量的距離。建立補償程序段一般在切入工件之前完成。

2）刀補進行。刀具中心軌跡與編程軌跡始終偏離一個偏置量的距離。

3）刀補撤消。刀具撤離工件，使刀具中心軌跡終點與編程軌跡終點（如起刀點）重合。撤消補償程序段一般在切出工件之前完成。

刀補建立和取消的原則：刀具從起刀點到達補償起始點時不損害工件的外部輪廓，刀具從加工結束點回到退刀點過程中不損害工件的外部輪廓。

1.4 刀具半徑補償的編程

首先合理確定編程原點，車削零件的編程原點的X向零點應選在零件的回轉中心，Z向零點應選在設計基準、對稱平面或右端面。銑削零件的編程零點，X，Y向零點應選在設計基準或工藝基準的端面或孔的中心線上，Z向原點一般選在工件的上表面，當刀具切入工件時，Z值均為負值，便于檢查程序。

車削程序格式：

銑削程序格式：

2 刀具半徑補償功能的幾種運用方式

在數控加工中正確、靈活地運用刀具半徑補償功能可以保證產品的加工尺寸和加工質量，提高生產效率。筆者在運用刀具半徑補償功能進行數控加工編程的過程中，發現在以下幾種情況下運用刀具半徑補償功能，可以簡化程序，并提高加工質量和加工效率。

1）在零件加工過程中，刀具在加工時會不可避免地出現磨損，這樣刀具的實際半徑就會發生變化，在程序運行的過程中，刀具的實際運行軌跡會偏離編程軌跡，導致工件的加工尺寸出現誤差，影響加工質量。此種情況下，如果運用刀具半徑補償功能，只需要修改寄存器中的刀具半徑補償值即可，不需要修改程序，這樣就省去了根據刀具半徑實際值計算運動軌跡、頻繁修改程序的麻煩。

2）在零件加工過程中會經常出現更換刀具的情況，更換刀具時也可以根據上述的道理運用刀具半徑補償功能，只修改寄存器中的刀具半徑補償值，不需要修改程序（注：更換刀具時刀具的長度值也會有變化，這時也需要修改寄存器中的刀具長度補償值，本文主要介紹刀具半徑補償功能）。

3）在數控加工中進行工件的粗加工、半精加工、精加工時，也可以靈活運用刀具半徑補償功能。在粗加工時，可將刀具半徑值加上精加工余量作為刀具半徑補償值輸入寄存器；在精加工時，可將刀具半徑值加上修正量作為刀具半徑補償值輸入寄存器，而不需要修改程序，這樣就實現了運用同一程序完成工件的粗加工、精加工，十分方便。總之，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。這樣就避免了頻繁計算運動軌跡，頻繁修改程序，提高了加工效率。

4）刀具半徑補償功能可以運用于加工工件外部輪廓，如用銑刀銑工件外壁，外壁如果是平面、圓柱面或是曲面，都可以運用刀具半徑補償功能，條件是工件外壁不能太厚，最好是薄壁件。

5）可以運用于加工工件內輪廓，如用銑刀銑內壁，銑內圓孔（通孔）等。也可以運用于加工內凹槽。如內凹圓弧槽、內凹方形槽等，可以用圓弧車刀運用刀具半徑補償功能進行精加工。

6）此外，刀具半徑補償功能還可以靈活運用于工件倒圓角、倒斜角等。

3 結語

刀具半徑補償功能是隨著數控技術的發展產生的，刀具半徑補償功能的運用省去了編程人員大量復雜的計算過程，簡化了編程，實現了用同一程序完成多個工序的加工。靈活運用刀具半徑補償功能可以保證產品的加工尺寸和加工質量，提高編程效率和生產效率。但是在建立和取消刀補功能的過程中，要正確運用此功能，否則容易出現刀具碰撞工件,導致刀具損壞和工件報廢的現象。

（編輯啟 迪）

TG 659

A

1002－2333（2014）05－0199－02

呂志芳（1972—），工程師，主要從事數控編程等工作。

2014-01-24