对数控铣削加工中刀具补偿的探讨
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摘要：合理设置刀具半径补偿值，灵活应用刀具半径补偿功能，对简化数控铣削编程有着非常重要的意义。文章分析常用的刀具半径补偿方式，以FANUC 0i系统为例，探讨C刀具半径补偿。
中图分类号：TG54文献标识码：A文章编号：1007-9599 （2011） 12-0000-01
Tool Compensation Study to CNC Milling
Liang Zengzhong
(Yangjiang Advanced Technical School,Yangjiang529500,China)
Abstract:Set a reasonable value for tool radius compensation,tool radius compensation and flexible application,to simplify the programming of CNC milling has very important significance.This paper analyzes the common tool radius compensation,FANUC 0i system as an example to explore the C tool radius compensation.
Keywords:NC milling;Tool radius compensation;Radius compensation number
一、常用的刀具半径补偿方式
（一）B功能刀具半径补偿
早期的数控系统在确定刀具中心轨迹时，都采用读一段、算一段、再走一段的B功能刀具半径补偿（简称B刀补）控制方法，它仅根据程序段的编程轮廓尺寸进行刀具半径补偿。对于直线而言，刀补后的刀具中心轨迹为平行于轮廓直线的直线段；对于圆弧而言，刀补后的刀具中心轨迹为轮廓圆弧的同心圆弧段。因此，B刀补要求编程轮廓间以圆弧连接，并且连接处轮廓线必须相切；而对于内轮廓的加工，为了避免刀具干涉，必须合理地选择刀具的半径（应小于过渡圆弧的半径）。由于B刀补编程轮廓为圆角过渡，前一程序段刀具中心轨迹的终点即为后一程序段刀具中心轨迹的起点，因此数控系统无需计算段与段问刀具中心轨迹的交点。B刀补仅根据本程序段的编程轮廓尺寸进行刀具半径补偿，无法预计由于刀具半径所造成的下一段加工轨迹对本段加工轨迹的影响，不能自动解决程序段尖的过渡问题，需要编程人员在相邻程序段转接处插入恰当的过渡圆弧作圆角过渡。显而易见，这样的处理存在着致命的弱点：一是编程复杂，二是工件尖角出工艺性不好。随着计算机技术的发展，目前CNC系统已不再用B功能刀具半径补偿，而采用C功能刀具半径补偿。
（二）C功能刀具半径补偿
C功能刀具半径补偿（C刀补）在计算本程序段刀具中心轨迹时，除了读入本程序段编程轮廓轨迹外，还是提前读入下一程序段编程轮廓轨迹，然后根据他们之间转接的具体情况，计算出正确的本段刀具中心轨迹。
C刀补自动处理两个程序段刀具轨迹的转接，编程人员完全可以按工件轮廓变成而不必插入转接圆弧，因而在现代CNC系统中得到了广泛的应用。现以C刀补为例讲述刀具半径补偿的使用技巧。
二、C刀具半径补偿（以FANUC 0i系统为例）
（一）刀具半径补偿指令
1.指令格式。
G41 G00／G01 X_Y_F_D_；（刀具半径左补偿）
G42 G00／G01 X_Y_F_D_；（刀具半径右补偿）
G40；
2.指令说明。G41与G42的判断方法：
沿着第三轴的正向往负向看，顺着加工方向，刀具中心在工件的左侧，称为刀具半径左补偿；刀具中心在工件的右侧，称为刀具半径右补偿。
3.刀具半径补偿过程。刀具补偿过程共分三步，即刀补建立、刀补执行和刀补取消。
（1）刀补建立。刀补的建立指刀具从起点接近工件时，刀具中心从与编程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏离一个偏置量的过程。该过程的实现必须有G00或G01功能才有效。
（2）刀补执行。在G41或G42程序段后，程序进入补偿模式，此时刀具中心与编程轨迹始终相距一个偏置量，直到刀补取消。
（3）刀补取消。刀具离开工件，刀具中心轨迹过渡到与编程轨迹重合的过程称为刀补取消。刀补的取消用G40或D00来执行。
（二）刀具半径补偿注意事项
半径补偿模式的建立与取消程序段只能在G00或G01的移动指令模式下才有效。
为保证刀补建立与取消时刀具与工件的安全，通常采用G01运动方式来建立或取消刀补。如果采用G00运动方式来建立或取消刀补，则要采取先建立刀补再下刀和先退刀再取消刀补的编程加工方法。
为了防止在半径补偿建立与取消过程中刀具产生过切现象，刀具半径补偿建立与取消程序段的起始位置与终点位置最好与补偿方向在同一侧。
G41、G40和G42、G40必须成对使用。G41、G42不能重复使用。例如，假如，开始使用刀具左补偿G41，由于需要要换成刀具右补偿G42，那么先用G40把G41取消，然后才可以使用G42。否则，在一些加工中会造成过切或者系统的报警。
D00-D99为刀具补偿号，D00意味着取消刀具补偿。刀具补偿值在加工或运行之前必须设定在补偿存储器中。
（三）刀具半径补偿的应用
刀具补偿功能给数控加工带来了许多方便，简化了编程工作。
编程人员不但可以直接按工件轮廓编程，而且还可以用同一个加工程序对工件轮廓进行粗、精加工。当按工件轮廓编程以后，在粗加工零件时我们可以把偏置量设为r+，其中为精加工前的加工余量；而在精加工零件时，偏置量仍然设为r（对于有公差要求的零件，精加工时的偏置量应设置为什平均偏差／2）。必要时，把这个共用的加工程序段放在子程序里面。
采用同一程序段加工同一公称直径的凹、凸型面。对于同一公称直径的凹、凸型面，内外轮廓编写成同一程序，在加工外轮廓时，将刀具偏置设为+D，刀具中心将沿轮廓的外侧切削；当加工内轮廓时，将刀具的偏置设为-D，这时刀具中心将沿轮廓的内侧切削。这种加工方法，在模具加工中运用较多。
三、结语
综上可见，在数控铣床上进行轮廓加工时，因为铣刀有一定的半径，所以刀位点轨迹和工件轮廓不重合，这就需要刀具半径补偿。生产实践表明灵活应用刀具半径补偿功能，合理设置刀具半径补偿值，能简化手工编程，从而大大提高工作效率。
参考文献：
[1]郭君霞,蒋桂芝.浅谈数控机床的刀具补偿功能及应用[J].装备制造技术,2008,3
[2]唐磊,蒋巧玲.数控车铣加工刀具补偿的实例分析[J].浙江纺织服装职业技术学院学报,2009,8,2