刀具半径补偿在数控铣削加工中的应用

1、2011年7月第7期（总第152期）广西轻工业GUANGXIJOURNALOFLIGHTINDUSTRY机械与电气刀具半径补偿在数控铣削加工中的应用仇晓燕（南通市工贸技工学校，江苏南通226010）【摘同一尺寸的刀具，利用刀具半径补偿值，可进行粗、精加工。利用刀具半径的输入值具有小数点后要】用同一程序、位（）的精度，来控制工件轮廓的尺寸精度。刀补过程；应用【关键词】刀补指令；【中图分类号】【文献标识码】A【文章编号】1003-2673(2011)072702前言在数控铣床上用立铣刀进行轮廓的铣削加工时，由于刀具迹）上点的坐标值；D（或H）为刀具半径补偿寄存器地址字，编程时，使用非零的D（或H）

2、代码选择正确的刀具半径偏置寄存器号。数控机床上因具有滚珠丝杠副间隙补偿的功能，所以在不加工精度、表面粗糙考虑丝杠间隙影响的前提下，从刀具寿命、度而言，一般顺铣效果较好，因而G41使用较多。2.2刀具半径右补偿G42根据ISO标准，顺着刀具的前进方向观察，刀具位于零件轮廓右边时称为刀具半径右补偿，此时为逆铣，如图3所示。半径的存在，可以清楚的看出刀具中心的运动轨迹与工件的轮则只廓不重合。如果数控系统不具备刀具半径自动补偿功能，能按刀具中心的运动轨迹尺寸编制加工程序，这就要先根据工件轮廓的尺寸和刀具的直径计算出刀具中心的运动轨迹尺寸（如图1中的点划线轨迹），其计算相当复杂，尤其当刀具磨损、重磨或更

3、换而使刀具直径变化时，必须重新计算刀具中心的轨迹尺寸，修改程序，这样既繁琐，又不易保证加工精度。当数控系统具备刀具半径补偿功能时，可以方便地实现这一转变，编程只需按工件轮廓尺寸进行（如图1中的粗实线轨迹）。在建立、执行刀补后，数控系统可以自动判断补偿的方向和补偿值的大小，自动计算出刀具中心的轨迹，并按刀具中心的轨迹运动。当刀具磨损、重磨或更换时加工程序不变，因此使用简单、方便。图右偏刀具半径补偿方向其在G17平面内的编写格式为：G17G00G41X_Y_D（或H）_（F_）；!G012.3取消刀具半径补偿G40其在G17平面内的编写格式为：（）外轮廓加工（）内轮廓加工图刀具的编程轨迹G40或刀

4、具半径补偿的指令应用根据ISO标准，沿着刀具运动方向向前看（假设工件不2.1左偏刀具半径补偿G41动），刀具位于工件左侧时称为刀具半径左补偿，这时相当于顺铣，如图2所示。G00!X_Y_（F_）；G01G00!X_Y_D00（或H00）；G01注意：G40必须和G41或G42成对使用。使用刀具半径补偿的注意事项（1）G41、G42不能重复使用，即在程序中前面有了G41或G42指令之后，不能再直接使用G41或G42指令。若想使用，则必须先用G40指令解除原补偿状态后，再使用G41或G42指令，否则补偿就不正常了。（2）G41、G42、G40须在G00或G01模式下使用，现图左偏刀具半径补偿方向在

5、有一些系统也可以在G02、G03模式下使用。（3）刀具半径补偿号要在刀补取消后才能变换，如果在补偿方式下变换补偿号，当前句的目的点的补偿量将按照新的给定值，而当前句开始点补偿量则不变。（4）D00D99为刀具补偿号，D00意味着取消刀具补其在G17平面内的编写格式为：G17G00）_（F_）；G41X_Y_D（或H!G01格式中的X和Y表示刀具移至终点时，轮廓曲线（编程轨【作者简介】仇晓燕（），女，江苏南通人，高级实习指导教师，从事数控技术教研工作。27偿。刀具补偿值在加工或试运行之前须设定在补偿存储器中。（5）使用刀具半径补偿时应避免过切削现象。在刀具补偿建立后的刀具补偿状态中，如果存在有连

6、续两段以上没有移动指令或存在非指定平面轴的移动指令段，则有可能产生过切现象。如图4所示，起始点在（X0，Y0），高度为30mm处，【例】轨迹深度为Z3mm，现编程见表1。表半径补偿过切编程程序；说明程序名程序初始化刀具快移至起始高度，刀具快速移到零点主轴以正转刀具快速移到下刀点刀具半径左补偿刀具快速移至安全高度，连续两句轴移动（只能有一句与刀具半径补偿无关的语句，此时会出现过切削）直线插补，同时打开冷却液的半径补偿将会导致过切，这时机床报警并停止在将要过切语句的起始点上，如图5a所示，所以只有“过渡圆角R刀具半的情况下才能正常切削。径r精加工余量”被铣削槽底宽小于刀具直径时将产生过切削。如果刀

7、具半径补偿使刀具中心向编程路径反方向运动，将会导致过切。在这种情况下，机床将会报警并停留在该程序段的起始点，如图5b所示。无移动指令。在补偿模式下使用无坐标轴移动类指令有可能导致两个或两个以上语句没有坐标移动，出现过切的危险。无坐标轴移动语句大致有以下几种：M05；G04X1.0；G90；G91X0；（G17）Z20.0；S1000。；以上程序在运行N70时，产生过切现象，如图4所示。其原因是当从N50刀具补偿建立后，进入刀具补偿进行状态后，系统只能预读N60、N70两段，但由于Z轴是非刀具补偿平面的轴，即没有X、Y轴移动，系统无法判断下一步补偿的矢量方向，这时系统不会报警，补偿照常进行，只是

8、N50的目的点发生变化。刀具半径补偿功能的应用（1）直接用零件轮廓的尺寸编程，避免了计算刀具中心的轨迹。（2）刀具因磨损、重磨或更换新刀而引起半径改变后，不必修改程序，只需在刀具参数设置中输入新的偏置值。【例】如图6所示，1为未磨损刀具，2为磨损后刀具，只需将刀具参数表中的刀具半径r1改为r2，即可适用于同一程序。图刀具半径补偿时的过切削现象为避免过切，可将上面的程序改成下述形式来解决，见表2。表半径补偿编程程序；说明程序名程序初始化刀具快移至起始高度，刀具快速移到零点主轴以正转刀具快速移到下刀点刀具快速移至安全高度刀具半径左补偿下刀直线插补，同时打开冷却液图刀具直径变化，加工程序不变（3）用

9、同一程序、同一尺寸的刀具，利用刀具半径补偿值，可进行粗、精加工。这是由于刀具半径的输入值具有小数点后24位（0.010.0001）的精度，因此可用来控制工件轮廓的尺寸精度。如图6所示，刀具半径r，精加工余量。粗加工刀具半径则加工出点划线轮廓。补偿偏置量等于r+，【例】如图7所示，刀具为16立铣刀。现零件粗加工后给半精加工和精加工留余量单边0.5mm。则粗加工刀具半径补偿D01粗80.58.5mm。在半精加工时，刀具半径补偿D01半精80.28.2mm；在精加工时，要测量半精加工结束后的零件尺寸，实测尺图样尺寸要求为59.97mm，再计算数值，修改后寸为60.4mm，再进行精加工。计算公式如下：

10、D01精D01粗实际尺寸-图样尺寸使用刀具半径补偿和去除刀具半径补偿时，刀具必须在所补偿的平面内移动，且移动距离应大于刀具补偿值。加工半径小于刀具半径的内圆弧时将产生过切削。图过切现象8.260.4-59.977.985mm当程序给定的圆弧半径小于刀具半径时，向圆弧圆心方向（下转第40页）28发布生成的常用flash文件格式。2.2机床仿真操作部分在这里所使用的数控操作虚拟加工软件是南京斯沃数控67个系统，126个控制面板。具有发仿真软件，包括17大类，那科FANUC、西门子SIEMENS、美国HAAS、广州数控GSK、华中世纪星HNC、北京凯恩帝KND系统、大连大森DASEN、南京华兴WA、

11、江苏仁和RENHE、南京四开、天津三英、成都广泰GREAT、巨森数控JNC编程和加工功能。学生通过在电脑上操作该软件，可以在较短的时间内掌握不同系统的数控车、铣及加工中心的操作，可手动编程或读入CAM数控程序进通过该数控仿真软件可以使学生达到实物操作训行虚拟加工。练的目的，又能大大减少数控机床的巨额投入。数控系统的机床操作仿真加工与实际加工过程的相结合，让学生有身临其境的感觉。现以FANUC系统汉川机床操作为例来说明制作过程：图3为学校实训工厂的汉川机床FANUC0i-M面板。先打开Captivate软件，选择训练模式录制全屏。打开斯沃数控仿真软件，进入FANUC0i-M系统，再选择汉川机床厂

12、FANUC0i-M面板如图4。机床回零，安装零件，导入经过后处理的心对刀，设置参数，最后自动加形凹模的数控编程代码，装刀具、工。操作完停止录制，对录制完成的内容，凡涉及到重要知识点的步骤再进行详细的编辑，最后发布flash文件格式。结论通过Captivate软件录制制作大量交互式自动编程和机床仿真操作实例，按循序渐进、由浅入深的认知规律使学生对不扩同的常用编程软件、不同数控系统和操作面板都有所了解，大学生的知识面，拓宽他们的就业渠道。制作完成操作步骤相应详细的提示信息帮助学生理解，同时也大大减轻数控实训教师的授课强度。在满足学校数控教学和实训需要的同时，做到“少花钱、多办事”。参考文献杨飞雄基于的教师培训课件应用研究中国教育技术