刀具半徑補(bǔ)償在數(shù)控機(jī)床編程中的應(yīng)用

摘 要：刀具半徑補(bǔ)償是數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用較多的一項(xiàng)功能，它的應(yīng)用能夠有效的減少編程的計(jì)算量，也使得粗精加工程序更為簡便，很大程度上提高了其應(yīng)用的靈活性。文章從刀具半徑補(bǔ)償介紹出發(fā)，分析其補(bǔ)償過程和動(dòng)作的基礎(chǔ)上，討論其在數(shù)控機(jī)床編程中的具體應(yīng)用問題。

關(guān)鍵詞：刀具半徑補(bǔ)償；數(shù)控機(jī)床；編程

1 刀具半徑補(bǔ)償

從數(shù)控銑削的輪廓來看，刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡和零件的實(shí)際輪廓線之間的刀具半徑我們?cè)O(shè)為r。刀具半徑補(bǔ)償?shù)膶?shí)際意義在于，用戶可以按照實(shí)際輪廓的尺寸進(jìn)行編程，在這過程中，數(shù)控系統(tǒng)會(huì)按照實(shí)際所輸入的刀補(bǔ)數(shù)據(jù)，通過應(yīng)用軟件來輸出輪廓線方向上偏移的半徑r的平行軌跡，通過控制能夠沿著偏移軌跡進(jìn)行插補(bǔ)進(jìn)給，使零部件的加工更為準(zhǔn)確。

刀具半徑補(bǔ)償指令，使其在銑削加工的過程中，能夠使零部件的尺寸等都能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，在具體的設(shè)計(jì)和計(jì)算中要考慮刀具半徑運(yùn)動(dòng)及其軌跡的因素。在未使用刀具半徑補(bǔ)償?shù)那闆r下，需要人工來計(jì)算刀具位置偏移的具體坐標(biāo)位置，以此來保證加工出來的輪廓線能夠符合圖樣的要求。在輪廓比較復(fù)雜的零件中，通過人工計(jì)算來確定輪廓線的工作量是比較大的，其計(jì)算的過程也是很復(fù)雜麻煩的。而刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用，能夠使零部件的輪廓能夠直接應(yīng)用到編程中，不需要考慮刀具的尺寸等相關(guān)影響因素，并且能夠以零件的輪廓以及刀具表中存放的尺寸等能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)刀具軌跡的自動(dòng)計(jì)算，使得編程過程變得更為簡便。

2 刀具半徑的補(bǔ)償過程及其動(dòng)作

刀具半徑補(bǔ)償所使用的是一種交點(diǎn)運(yùn)算的方式，具體而言，就是在每段開始的時(shí)候都先讀入兩斷，計(jì)算出它們的交點(diǎn)，并且系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的依據(jù)啟動(dòng)階段的矢量方式，作出每一個(gè)沿著前進(jìn)方向的向左或者是向右的刀具半徑補(bǔ)償?shù)氖噶柯窂健?/p>

就其具體的動(dòng)作過程而言，首先要建立一定的刀補(bǔ)。在刀具接近某一工件是，按照刀補(bǔ)指令所指向的刀補(bǔ)方向，對(duì)刀具中心進(jìn)行控制，使其從編程軌跡相重合過渡到和編程軌跡有一個(gè)刀具半徑偏移的位置。在程序指令發(fā)出后，系統(tǒng)中的運(yùn)算裝置會(huì)同時(shí)先讀入兩段的數(shù)據(jù)，從而使其做出一個(gè)矢量，在此矢量的方向下與后面一段的前進(jìn)方向進(jìn)行垂直的移動(dòng)，從而使得刀補(bǔ)半徑發(fā)生一定的變化，刀具中心在執(zhí)行指令的過程中也逐漸的向矢量終點(diǎn)移動(dòng)。

刀具半徑補(bǔ)償過程中，控制刀具中心的軌跡是一種垂直偏移的狀態(tài)，其偏移的軌跡是一個(gè)刀具半徑的距離，當(dāng)其在某一點(diǎn)進(jìn)入到刀補(bǔ)狀態(tài)之后，會(huì)保持這種狀態(tài)運(yùn)動(dòng)一段距離。刀補(bǔ)的撤銷，是在刀具撤離工作表面返回到起刀點(diǎn)位置的過程中的狀態(tài)，以刀補(bǔ)撤銷前的情況，刀具的中心與其編程之間的軌跡之間也是一個(gè)刀具半徑的過渡編程的軌跡重合過程。刀補(bǔ)位置指令的變化，會(huì)使系統(tǒng)生成一個(gè)矢量，且其方向是垂直向左的，矢量的大小與刀補(bǔ)值接近。

3 刀具半徑補(bǔ)償在數(shù)控機(jī)床編程中的具體應(yīng)用

刀補(bǔ)半徑補(bǔ)償在數(shù)控機(jī)床編程的應(yīng)用中，要注意刀補(bǔ)方向的確定，在刀補(bǔ)啟動(dòng)開始之后的刀補(bǔ)狀態(tài)中，會(huì)有兩段以上的未移動(dòng)的指令或者是存在一些非指定平面的移動(dòng)指令，這會(huì)產(chǎn)生一些進(jìn)刀不足或者是進(jìn)刀超差的現(xiàn)象。這種誤差會(huì)使得非補(bǔ)刀平面無法讀到相關(guān)指令，從而無法做出相應(yīng)的矢量，進(jìn)刀的方向也無從確定。起點(diǎn)的距離與刀具半徑之間的關(guān)系，從刀具起點(diǎn)到刀補(bǔ)狀態(tài)的起點(diǎn)是有一個(gè)過渡過程的，刀位點(diǎn)移動(dòng)的距離是一個(gè)刀具半徑的過程，要有足夠的距離過渡，而這種距離的對(duì)于刀具半徑的要求是較大的，通常是大于或者是等于三分之二的刀具直徑的距離。這種刀具的軌跡距離，如果在編程中沒有充分的體現(xiàn)，則可能導(dǎo)致一些進(jìn)刀不足或者是超程的現(xiàn)象，造成生產(chǎn)加工工件的報(bào)廢等。此外，對(duì)刀補(bǔ)起點(diǎn)位置的選擇也應(yīng)該合理，通過坐標(biāo)位置的選定，并應(yīng)用適宜的變成方法，機(jī)床運(yùn)行時(shí)也可能會(huì)出現(xiàn)一些超差的現(xiàn)象，在具體的使用中，應(yīng)該做到起點(diǎn)與刀補(bǔ)方向在同一條直線上。

具體應(yīng)用中，為了避免一些進(jìn)刀超差等現(xiàn)象，要對(duì)刀具半徑的補(bǔ)償功能予以充分的應(yīng)用。在數(shù)控機(jī)床編程中可以通過以下應(yīng)用技巧來提高其指令執(zhí)行效果，在程序運(yùn)行的過程中，要根據(jù)不同的指令來確定其防線，在刀補(bǔ)程序開啟之后，應(yīng)該保證與其相呼應(yīng)位置的坐標(biāo)點(diǎn)做出了相應(yīng)的動(dòng)作，并且給出了垂直向左的矢量，從而使刀具中心也沿著矢量方向移動(dòng)，刀具的中心也向矢量終點(diǎn)移動(dòng)。當(dāng)執(zhí)行指令發(fā)生移動(dòng)時(shí)，使得刀具中心的動(dòng)作位置及其移動(dòng)都能夠在合理的范圍內(nèi)，避免發(fā)生一些進(jìn)刀超差等問題。為了保證刀具軌跡位置移動(dòng)正常，應(yīng)該盡量保持指令的方向的一致，對(duì)于移動(dòng)量的大小沒有太大的影響。此外，在編程時(shí)，可以根據(jù)移動(dòng)的位置和方向來啟動(dòng)刀補(bǔ)程序，以上述方法的應(yīng)用來避免一些進(jìn)刀超程等想象，使刀具的位置及其工件不受外來的干涉，保證其運(yùn)行的正常。通過刀具半徑補(bǔ)償指令來簡化粗、精加工的程序，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，要對(duì)刀具半徑的補(bǔ)償量進(jìn)行有意識(shí)的改變。一般而言，刀具補(bǔ)償指令是依據(jù)刀庫中的刀具半徑值來確定補(bǔ)償量大小的，對(duì)于實(shí)際刀具半徑大小沒有考慮。在具體的應(yīng)用中，對(duì)于同一刀具、同一程序以通過不同的切削余量來完成機(jī)床加工。當(dāng)補(bǔ)償量發(fā)生變化時(shí)，刀具的運(yùn)動(dòng)形式和路徑會(huì)發(fā)生一定的變化，以刀庫中的半徑參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，通過多次的切削來完成加工，無需多編程進(jìn)行改變。

刀具補(bǔ)償半徑功能應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床編程中時(shí)，應(yīng)該考慮到其功能與插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，使其與插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)同時(shí)作用發(fā)揮其效用。在使用的過程中，應(yīng)該先確定插補(bǔ)平面，從而使其功能可以得到充分的應(yīng)用，在加工內(nèi)圓弧輪廓時(shí)，要對(duì)刀具半徑進(jìn)行一定的調(diào)整，使其不大于工件輪廓的半徑，避免一些過切或者是碰撞的危險(xiǎn)。在圓弧插補(bǔ)過程中，應(yīng)該避免啟動(dòng)或者是取消刀補(bǔ)功能，以保證其運(yùn)行的正常性，并且在應(yīng)用時(shí)，應(yīng)考慮一些切入或者切出工藝的具體要求，使其能夠更好的簡化加工程序。

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作者簡介：周棟華（1977，1-），男，籍貫：廣東羅定，學(xué)歷：本科，職稱：講師，職務(wù)：教師，所在院系：中山市技師學(xué)院機(jī)電系。