贵州省黔东南州工业学校 余之焕
【摘要】随着我国经济的不断高速发展，人民的生活水平和物质需求也不断提高，这也对制造业提出了更高的要求。产品的精度要求更高，形状更加复杂多变。由于数控铣削加工的高效性和精确性，在模具制造与高精度产品加工中得到了极为广泛的应用。与传统铣削加工相比，数控铣削加工需要提前对机床进行编程。刀具半径补偿在这里也就得到了应用。本文对刀具半径补偿功能进行了全面的分析，阐述了其在工业加工中的优点以及需要注意的一些问题。意在扩展数控铣削加工的应用范围，以及提高数控铣削加工的精度。使得刀具半径补偿能在工业加工中得到更广泛、全面的应用。并使得其在工业加工中的作用得到充分的发挥与利用。也使得工程师在对数控编程时能更加快速，方便与准确。
【关键词】数控铣床；刀具半径补偿；CAM；材料加工
刀具补偿是对加工使用的刀具与编程时理想刀具之间的差值进行补偿。通过刀具半径补偿，能消除理想刀具与实际刀具不同所带来的加工的不同。从而编程人员可以省略很多在编程时对于刀具的计算，能直接以产品轮廓线作为编程轨迹来进行编程。对于换刀，刀具磨损等带来的刀具之间的差异也能得到补偿。从而使得编程效率得到极大的提高。甚至产品加工精度也能得到相应的提升。刀具补偿分为Z方向的刀具长度补偿以及XOY平面上的刀具半径补偿。刀具长度补偿较为简单，在加工前对刀时就可以直接得出所需的补偿数据，输入机床即可。便不再继续阐述。而对于到刀具半径补偿由于其在一个平面所有方向均需要进行补偿，所以应用也就更为复杂。合理使用刀具半径补偿，在数控铣床加工中有着十分重要的意义和便利。
一、刀具半径补偿的含义
（一）数控铣床加工的局限性
数控铣床加工的局限性是由其使用的刀具决定的，因为不可能有理想的没有半径的刀具。而刀具的半径就直接导致数控铣床加工的限制。数控铣削的局限性在于：数控铣削不能加工在XOY平面上曲率半径小于刀具半径的转角。在加工时遇到这种曲率半径过小的地方，如果强行使刀具进入则会影响该曲率半径过小点周围便会过度加工即会造成过切。在工业中遇到这些情况要么翻转零件使其不处于XOY平面上，或者放弃加工这些地方使用其他工艺二次加工。
（二）刀具半径补偿对于过切的预防意义
上面说到铣床的局限性，这些局限性导致过切的产生。这些局限性的产生的根本原因就是刀具的半径，由此而言，刀具半径补偿对于过切就能起到预防作用，当然刀具半径补偿解决不了铣床的局限性，这种局限性使铣削加工一定具有的。
（三）刀具半径补偿的意义
编程人员所编写的程序只能控制机床的运动而不是刀具，机床的运动分成几个部分，一部分控制滑板滑动从而带动滑板上的夹具与工件的运动，一部分控制竖向滑板使得滑板上的主轴上下移动，第三部分则控制主轴转动带动刀具的转动。由此而言程序中编写的运动对刀具并没有任何考虑，所有的运动控制程序都是在控制主轴中心点也就是刀具中线与所加工的材料的相对位置。但是铣刀加工所用的确是刀尖。也就是说机床控制刀的位置点（刀位点）与刀具加工作用的刀尖点（加工点）在XOY平面上总会有一点大小为刀具半径的距离，而两个点的相对位置方向却不是单纯的X方向或Y方向。它会随着加工进行不断变化。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆若在编程时直接考虑刀具半径带来的影响则需要许多几何学的计算。在进行正余弦计算时还会对数据进行小数省略从而对加工的精度带来影响。刀具半径补偿就很好的补偿了刀位点与加工点的位置距离。使得编程人员可以以轮廓线作为轨迹线进行编程。从而使编程人员的任务量下降。加工精度提高。
（四）刀具半径补偿的使用
加工过程中，刀具都在加工轮廓线的左边或右边（以刀具行动方向），于是引进左刀具半径补偿与右刀具半径补偿，在加工中刀具中心会自动向所对应方向偏出相应位置保证刀具加工点沿着轮廓轨迹移动。
根据ISO标准：当刀具中心轨迹在编程轨迹前进方向的右边时，称为右刀补‘用G42指令来控制实现;反之则称为左刀补，使用G41实现；使用完成后使用G40来撤销刀具半径补偿。
二、刀具半径补偿执行过程
（一）刀补建立
指令为G41/G42，它决定着刀具中心轨迹与编程轨迹之间的位置关系，在刀补建立程序段，动作指令只能有G41/G42,不能包含其他动作指令，刀补建立时不能进行零件加工
（二）刀补进行
在利用刀补进行机械加工时，刀具中心会始终保持与编程轨迹一个刀具半径的距离刀具半径。在转接处会自动采用延长、缩短、插入三种直线过渡方式。补偿仅在指定的平面内有效，刀补一旦建立，会一直有效直至刀补撤销。
（三）刀补撤销
刀补撤销指令为G40，刀补撤销的程序段只能使用G00/G01进行运动。
三、刀具半径补偿的应用
（一）编程过程简化
在数控铣床上应用刀具半径补偿时，编程人员可以按照实际轮廓来编写加工程序，实际的补偿有机床自动完成，省略了很多在过渡处所面临的繁琐的计算。提高了编程效率。
（二）程序的高效使用
在应用刀具半径补偿进行加工时，若刀具出现磨损、重磨、换刀时，不用再次对程序进行修改，只需重新设定刀具半径补偿的数值即可，很好的保证了程序使用的高效性。
（三）提高加工精度
应用刀具半径补偿后是直接根据轮廓线编程不用进行偏移计算。这样加工精度就可以得到等好的保证。
四、结语
刀具半径补偿在数控铣床加工工件的过程中，大大提高了工件的数值精确度。在编写程序的时候更为简单和容易，节省了大量的时间。生产同样规格的工件，采用了刀具位置补偿的生产企业能够节省更多的时间，对于加强企业的竞争了来说是尤为重要的。我国制造业在这方面应该进行更多的应用与推广，通过与时俱进，引进最先进的技术来克服生产中的问题，能将生产效率提高了几倍。在数控铣床中进行刀具补偿，减少了人力物力，给车间管理也带来了很大的益处。简化的程序帮助刀具在磨损的情况下仍然能够加工出规格一致的工件。这些对机械加工的发展甚至制造业的发展都起者积极的意义与作用。
【参考文献】
[1]李芹.数控铣床加工中刀具半径补偿指令应用分[J].中国设备工程,2017(23).
[2]张景霞，李泉海.刀具半径补偿在数控铣床加工中的应用[J].农业科技与装备.2011（12）.
论文作者:余之焕
论文发表刊物:《创新人才教育》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/25
标签：刀具论文; 半径论文; 加工论文; 局限性论文; 程序论文; 轨迹论文; 数控铣床论文; 《创新人才教育》2018年第2期论文;