圓角銑刀的刀具補償計算

劉興林

（哈飛汽車工業集團博通公司，黑龍 江哈爾濱 150060）

在銑加工過程中，經常使用帶有圓角刀片的玉米銑刀或三面刃的盤銑刀。而這類刀具過程中補償，就與直角銑刀有著不同的地方。如果切削刃為刀具側刃時，可通過機床操作系統的半徑補償值進行補償，如果切削刃為刀具底刃時，可通過機床操作系統的長度補償值進行補償。但如果是圓角刃切削，則機床操作系統就不能補償，只能通過數控加工程序計算來解決刀具補償的問題。

1 刀具的選擇

如工件的加工部位為一碗狀的腔型時（如圖1），加工軌跡是以不同深度平面里的不同半徑的同心圓組成的加工軌跡進行仿型加工，選擇合理的刀具就很重要了。直角銑刀無法加工出碗狀的腔型的底面，而球面銑刀只能加工球面，也不能加工碗狀的腔型的底面。只有帶有圓角的玉米銑刀，既能加工光滑的球面，又可同時加工碗狀的腔型的底面。這類玉米銑刀半徑比球面銑刀大，可以保證高的線速度，可進行高速切削，進一步提高表面加工質量。

圖1 加工部位為碗狀腔型

2 圓角補償的計算

已知條件：工件的圖紙尺寸為內腔直徑Φ220 mm，過渡圓半徑50 mm，我們選擇刀具為半徑為50 mm，刀具圓角為6 mm的玉米銑刀，設A點為球面的任意一點（如圖2），設A點與圓弧起點所在的弧段的夾角為變量R。

圖2 內腔加工

則球面上的任意一點A點（如圖3）的X軸坐標為

X=220/2-50+50*COS（R）；

A點的Z軸坐標為

Z=50*SIN（R1）；

圖3 球面任一點坐標

再計算刀具A1點（如圖3）的X軸坐標為

X=220/2-50+50*COS（R）-6*COS（R）；

A點的Z軸坐標為

Z=50*SIN（R1）+6*SIN（R1）；

再計算刀具A2點（如圖3）的X軸坐標為

X=220/2-50+50*COS（R）-6*COS（R）；

A點的Z軸坐標為

Z=50*SIN（R1）+6*SIN（R1）-6；

再計算刀具底刃中心（即對刀點）A3點（如圖3）的X軸坐標為

X=220/2-50+50*COS（R）-6*COS（R）-50；

A點的Z軸坐標為

Z=50*SIN（R1）+6*SIN（R1）-6；

坐標值最終等式簡化

X=10+44*COS（R）；

A點的Z軸坐標為

Z=56*SIN（R1）-6；

3 數控加工程序的編制

N0005 G55G64G90

N0010 M41S200F5000M03

N0020 G00X0Y0

N0025 G00Z0W1=0

N0030 AAA：R=R-1

N0032 R2=10+44*COS（R）

N0033 R3=56*SIN（R）-6

N0033 IFR2?0GOTOFBBB

N0035 G00X0Y0

N0040 G01Z=R3

N0045 G01X=R2Y0

N0050 G02X=R2Y0I=-R2J=0

N0060 IFR1?-90GOTOBAAA

N0068 BBB：

N0065 G00X0Y0

N0070 M30

4 達到的效果

經過上述分析計算，將球面的刀具圓角補償問題圓滿解決了。圓角銑刀加工類似規則曲面，也可用此方法解決。

5 結束語

通過以上實例可見，在數控程序編制的過程中，找到各加工軌跡的相互關系，通過數學計算，可對所需要的軌跡求解，來完成數控加工程序的刀具補償問題。