淺析數控加工中心刀具補償應用

徐義言 王玉林 陳志濤

摘要：刀具半徑補償功能給數控加工編程帶來了方便，靈活運用刀具半徑補償，可以大大提高生產效率和產品合格率。若加工出的輪廓尺寸與設計尺寸稍有偏差需要調整，或者要使粗加工和精加工用同一個程序完成，都只需要在數控機床上修改刀具的半徑補償值即可，不必重新生成加工程序或更換刀具，從而達到事半功倍的效果。

關鍵詞：數控機床；刀具半徑補償；G40 G41 G42指令

引 言

刀具補償是數控加工系統的一個基本功能，在手工編程輪廓銑削加工中廣泛使用，如何深人掌握和應用此功能，在數控加工中有非常重要的意義，在進行輪廓加工中，由于刀具有一定的半徑，刀具中心軌跡與工件軌跡常不重合，存在一定的軌跡差異，這使得在編程過程中應該注意刀心軌跡，增加了實際的編程難度。刀具半徑補償的應用在很大程度上緩解了編程難度，提升了工作效率。

1.刀具半徑補償的基本概念

在輪廓加工過程中，由于刀具總有一定的半徑（如銑刀半徑等），刀具中心的運動軌跡與所需加工零件的實際輪廓并不重合。如在圖1中，粗實線為所需加工的零件輪廓，點劃線為刀具中心軌跡。由圖可見在進行內輪廓加工時，刀具中心偏離零件的內輪廓表面一個刀具半徑值。在進行外輪廓加工時，刀具中心又偏離零件的外輪廓表面一個刀具半徑值。這種偏移，稱為刀具半徑補償。

圖1 加工中的刀具半徑補償

2刀具半徑補償的指令和判定方法

刀具半徑補償分可為刀具半徑左補償和刀具半徑右補償，分別用 G41 和G42 定義。根據 ISO 標準，沿刀具前進方向當刀具中心軌跡位于零件輪廓左邊就為刀具半徑左補償，用 G41 表示。如果刀具軌跡在零件輪廓的右邊為刀具半徑右補償，用G42表示。當不需要進行刀具半徑補償或加工結束時，為使刀具返回到開始位置，必須用 G40指令來取消刀具半徑補償。此外要注意的是，G41 對應的實際加工狀態是順銑，零件的表面質量好，加工精度要求高，G42對應的是逆銑，適合于加工精度要求不高的場合。為了提高加工質量、簡化編程，可以在粗、精加工過程中都可以使用 G41 進行左補償。

3刀具半徑補償在加工中心中的應用

刀具半徑抵償功用還有一個重要的用處。假如刀具中心與工件概括偏差值不是一個刀具半徑，而是給定值，則可以用來處理粗加工中剩下廢料的疑問。在粗加工時，刀具半徑抵償值可認為刀具半徑加上精加工余量，而在精加工時只輸入刀具實踐半徑值，這樣可使粗加工和精加工選用同一個程序、同一把刀具，其抵償辦法為：刀具偏置值=刀具半徑+精加工余量，在粗加工時刀具半徑抵償值的巨細是可變的，直到粗加工完結，最終留出精加工時的批改量；如下圖 2 所示，毛坯標準為 100mm×100mm，加工 60mm×60mm的外概括，進行粗加工

刀具半徑為 5mm 的立銑刀，輸入刀具半徑大于 5mm，進行余料去除，余料去除完粗加工完成。在精加工時，輸入刀具的半徑值在加上修正量，即可完成最終的輪廓精加工，大大減少編程量。因刀具損壞、重磨、換新刀所引起刀具半徑改變時，不需要修改程序，只需在刀具參數設置中修改改變后刀具半徑。刀具順時針銑削加工時，用 G41左刀補，刀補號為 D01，當使用刀具直徑為10mm時，只需在刀具參數設置 D01 里面輸入刀具的半徑值 5就可運行程序進行加工，如果刀具在加工過程中損壞，或是工藝要求換新刀具時，不要改動程序，只需要修改對應刀補號的半徑值就可以了。不但可簡化編程，而且還可以進行加工的修正，以保證加工質量。

在編制數控程序中，把加工外輪廓變為加工內輪廓時，不需要再寫一個程序，只需要把刀補值正數改為負數，改進刀點和退刀點，進行關于 Y 軸鏡像，這樣就可進行內輪廓加工。這樣編程就大大的提高工作效率。

刀具半徑補償分為 B 類補償和 C 類補償。

刀具補償功能只要建立就一直有效，即刀具中心與實際輪廓相差一個刀具半徑值。在 G0、G1、G2、G3 情況下都有效。半徑補償功能在加工過程中，如果加入返回參考點 G28、從參考點返回 G29、設定工件坐標系 G92 指令，當這些指令被執行后，補償方式暫時被取消，但是數控系統依然存在補償方式，因此于執行下一程序段時，又自動恢復補償狀態。

4結束語

綜上所述，數控銑床刀具半徑補償的應用，使得數控銑床的工作效率得到了一定程度的提升，并簡化生產的繁瑣程度，對數控技術的發展有一定的推動作用，并且推動了我國工業的進步和發展。

參考文獻

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（作者單位：中車長春軌道客車股份有限公司）