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数控铣削加工中刀具半径补偿的应用技巧

［摘要］在数控铣削加工与编程中，刀具半径补偿以及新工艺思路的巧妙应用往往可以简化很多典型问题、甚至可以解决很多工程实例中的难题。职业技术学校数控专业的首要任务是培养素质高、能力强的应用型数控技能人才。本文结合近几年来数控技能竞赛的出题特点和数控铣削编程与加工的典型课题分析，做了一些加工观念的论述。

［关键词］数控铣削加工刀具半径补偿应用分析

随着现代数控加工技术的飞跃发展，引领了各行各业不断的提高，推动着社会物质文明和精神文明不断的进步。现代数控加工技术将机械制造技术、微电子技术和计算机技术等有机地结合在一起，使传统的机械制造方法和生产方式发生了深刻的、革命性的变化。数控机床在机械制造业中已经得到了日益广泛的应用，因为它有效地解决了复杂、精密、小批多变的零件加工问题，能满足社会生产中对机械产品的结构、性能、精度、效率等提出的较高要求。因此，作为年轻一代学习数控技术的我们，要掌握这门技术、灵活应用这门技术，让它更好的服务于社会、服务于人类。
笔者从事数控加工技术的学习与实践已有四个年头，总结了一些数控铣削加工编程中刀具半径补偿及新工艺的应用技巧，在此以实例分析解说的方式与大家分享：
一、圆孔的加工：
如图1（下页）所示，对于此类的圆孔，孔径尺寸不大不小（一般指φ20～φ40）、孔深不是太深（一般不超过20mm）、精度要求也不是太高（一般指IT7级）。在数控铣床上可直接用一把立铣刀完成。
工艺及编程分析：
1、刀具的选择：对于此类的圆孔，工件材料若为45#钢调质处理，可选一把硬质合金立铣刀，刀具的直径要根据孔的直径来确定。刀具直径太小，那么刀具走一整圆下来可能中间还有一定的残料铣不到，刀具直径太大，可能刀具在这

个小范围内连刀补都建不起来。假定孔径为φD、刀具直径为φd、它们之间的关系应是：
D/3＜d＜D/2
分析计算后发现可以在φ12和φ14中选一种，刀具直径越大、铣削效率当然就越高，所以最终确定选φ14的三刃立铣刀。
2、由于数控铣床良好的机械性能，特别是滚珠丝杆采用双螺母调隙，不存在反向窜刀的现象，从提高刀具耐用度和降低加工表面粗糙度的角度考虑，一般优先采用顺铣。按传统的铣削工艺，加工内腔需先钻一个工艺孔、再扩孔，那么，钻孔、换刀、建坐标系（主要是Z轴长度设定）、编程等会浪费一定的时间，我们可以以“少吃走快”的方法，即每次慢下刀0.5mm左右、主轴转速尽量高、走刀速度尽量快(此时的切削要素主要由刀具性能决定)，这样以来刀具主要是受高转速下的离心力，切削力的影响已经不大。而且加工的铁屑均为颗粒状，加上冷却液的冲刷可以带走大量的切削热、降低切削温度。该方法下切削加工的时间并没有增加、反而省去了大部分的辅助工作时间。
3、编程路径的确定：如图2所示

如图2（a）所示刀具编程路径图，注意一定要采用圆弧过度的切向切入和切出法，过度圆弧的半径r必须大于刀具的半径、且小于圆孔的半径，否则刀具路径就不是我们想要的那样。选择r=8mm，刀具实际的中心轨迹就如图2（b）所示。
4、粗精加工的安排和程序处理：把图2（a）所示的刀具路径编在一个子程序里、每次慢下刀0.5mm、子程序连续调用24次、刀补值设定为7.2、即可完成粗加工；精加工只需调用一次子程序、一次下刀到孔底、走刀量减小5倍、刀补值设定为理论值、其它不变、即可完成精加工。
5、参考加工程序：
（注：按华中世纪星系统编程，切削参数仅供参考）
粗加工程序：%0001程序名N1G54G90G40G17G94建立工件坐标系，程序初始化N2M03S2500主轴正转，转速2500r/minN3G00X0Y0Z10M07快速定位，打开切削液N4G01Z0F300定位到切削起点N5M98P1000L24调用24次子程序N6G01Z10F300加工完成抬刀N7G00Z100M09抬刀至安全位置，关闭切削液N8M30主程序完并复位N9%1000子程序名N10G91G01Z-0.5F50增量慢下刀0.5mmN11G90G01G41X8Y-8D01F1000绝对编程，建立左刀补（刀补值7.2mm）N12G03X16Y0R8圆弧过度切向切入N13I-16J0铣削整圆N14X8Y8R8圆弧过度切向切出N15G01G40X0Y0取消刀补，回到下刀起点N16M99子程序完（精加工时只需将N5中“L24”删掉，N10中改为“Z-12”,刀补值改成理论值即可）。
由此例可见，通过巧妙应用刀具半径补偿、选择合理的刀具、制定最优化的刀具路径和新工艺“少吃走快”的大胆应用，就能快速、高效、准确地加工出类似的孔类零件。
二、内外壁的加工

如图3所示，要在一个平面上铣出一条封闭的沟槽，槽宽有精