数控铣削加工中刀具半径补偿的有关问题.docx

数控铣削加工中刀具半径补偿的有关问题
刀具半径补偿是数控铣削加工中的常用功能，本文就数控铣削加工中刀具半径补偿的建立和取消、刀具半径补偿量的指定和计算方法、刀具半径补偿功能的应用等进行了介绍。
在数控铣床上进行工件轮廓的数控铣削加工时，由于存在刀具半径，使得刀具中心轨迹与工件轮廓(即编程轨迹)不重合。如果数控系统不具备刀具半径自动补偿功能，则只能按刀心轨迹，即在编程时给出刀具的中心轨迹，如图1所示的点划线轨迹进行编程。其计算相当复杂，尤其是当刀具磨损、重磨或换新刀而使刀具直径变化时，必须重新计算刀心轨迹，并修改程序。这样既复杂繁锁，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，数控程序只需按工件轮廓编写，加工时数控系统会自动计算刀心轨迹，使刀具偏离工件轮廓一个半径值，即进行刀具半径补偿。

图1刀具半径补偿
1.刀具半径补偿量的指定
数控系统的刀具半径补偿就是将计算刀具中心轨迹的过程交由数控系统执行，编程员假设刀具的半径为零，直接根据零件的轮廓形状进行编程。因此，这种编程方法也称为对零件的编程，而实际的刀具半径则存放在一个可编程刀具半径偏置寄存器中。在加工过程中，数控系统根据零件程序和刀具半径自动计算刀具中心轨迹，完成对零件的加工。当刀具半径发生变化时，不需要修改零件程序，只需修改放在刀具半径偏置寄存器中的刀具半径值或者选用存放在另一个刀具半径偏置寄存器中的刀具半径所对应的刀具即可。
现代数控系统一般都设置有若干个可编程刀具半径偏置寄存器，并对其进行编号，专供刀具补偿之用，可将刀具补偿参数（刀具长度、刀具半径等）存入这些寄存器中。在进行数控编程时，只需调用所需刀具半径补偿参数所对应的寄存器编号即可。实际加工时，数控系统将该编号对应的刀具半径偏置寄存器中存放的刀具半径取出，对刀具中心轨迹进行补偿计算，生成实际的刀具中心运动轨迹。
在进行数控加工前，必须预先设置好刀具半径补偿量。刀具半径经补偿量的指定，通常由有关代码指定刀具补偿号，并在代码补偿号中输入刀具半径补偿量，刀具补偿号必须与刀具编号相对应。在加工中，如果没有更换刀具，则该刀具号的补偿量一直有效。
对于刀具半径补偿量的确定，如果是标准刀具第一次使用，可以采用刀具厂家提供的有关参数来确定，如果是已使用过或重磨过的刀具，则应根据实测数据来确定。
2.刀具半径补偿的建立与撤消
数控铣削加工刀具半径补偿分为刀具半径左补偿和刀具半径右补偿，分别用G41和G42定义。根据ISO标准，沿刀具前进方向当刀具中心轨迹位于零件轮廓右边时，称为刀具半径右补偿，如图2a所示。反之称为刀具半径左补偿，如图2b所示。当不需要进行刀具半径补偿时，则用G40取消刀具半径补偿。

图2刀具半径补偿
(1)刀具半径补偿的建立
刀具半径补偿的建立就是在刀具从起刀点(起刀点位于零件轮廓之外，距离加工零件轮廓切入点较近)以进给速度接近工件时，刀具中心轨迹从与编程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏离一个刀具半径值的过程。刀具半径补偿偏置方向由G41(左补偿)或G42(右补偿)确定，如图3所示。
在图3中，建立刀具半径左补偿的有关指令如下：
N10G90G92X-10.Y-10.Z0；定义程序原点，起刀点坐标为(-10，-10，0)。
N20S900M03；启动主轴。
N30G17G01G41X0Y0D01；建立刀具半径左补偿，刀具半径偏置寄存号D01。
N40Y50.；定义首段零件轮廓。
其中，D01为调用D01号刀具半径偏置寄存器中存放的刀具半径值。
建立刀具半径右补偿的有关指令如下：
N30G17G01G42X0Y0D01；建立刀具半径右补偿。

图3建立刀具半径补偿
(2)刀具半径补偿的取消
与建立刀具半径补偿过程类似，在零件最后一段刀具半径补偿轨迹加工完成后，刀具撤离工件，回到退刀点，在这个过程中应取消刀具半径补偿，其指令用G40。退刀点也应位于零件轮廓之外，距离加工零件轮廓退出点较近，可以与起刀点相同，也可以不相同。在图3中假如退刀点与起刀点相同的话，其刀具半径补偿取消过程的命令如下：
N100G01X0Y0；加工到工件原点。
N110G01G40X-10Y-10；取消刀具半径补偿，退回到退刀点。
(3)注意事项
☆G41、G42为模态指令；
☆G41(或G42)必须与G40成对使用；
☆编入G41(或G42)、G40程序段，用G01(G40程序段亦可用G00，但一般用G01)功能及对应坐标参数；
☆G41(或G42)与G40之间的程序段不得出现任何转移加工，如镜像、子程序加工等。
3.刀具半径补偿量的变化
在刀具半径补偿代码中输入的刀具半径补偿量是一个标量数值，而数控系统内部认定的补偿量是一个补偿矢量，补偿矢量由数控系统自行计算。补偿矢量的大小与刀具补偿代码指定的补偿量相等，其方向在每个程序段中随刀具的移