刀具半径补偿在数控机床编程中的应用

摘 要：刀具半径补偿是数控机床中应用较多的一项功能，它的应用能够有效的减少编程的计算量，也使得粗精加工程序更为简便，很大程度上提高了其应用的灵活性。文章从刀具半径补偿介绍出发，分析其补偿过程和动作的基础上，讨论其在数控机床编程中的具体应用问题。

关键词：刀具半径补偿；数控机床；编程

1 刀具半径补偿

从数控铣削的轮廓来看，刀具中心的运动轨迹和零件的实际轮廓线之间的刀具半径我们设为r。刀具半径补偿的实际意义在于，用户可以按照实际轮廓的尺寸进行编程，在这过程中，数控系统会按照实际所输入的刀补数据，通过应用软件来输出轮廓线方向上偏移的半径r的平行轨迹，通过控制能够沿着偏移轨迹进行插补进给，使零部件的加工更为准确。

刀具半径补偿指令，使其在铣削加工的过程中，能够使零部件的尺寸等都能够达到标准要求，在具体的设计和计算中要考虑刀具半径运动及其轨迹的因素。在未使用刀具半径补偿的情况下，需要人工来计算刀具位置偏移的具体坐标位置，以此来保证加工出来的轮廓线能够符合图样的要求。在轮廓比较复杂的零件中，通过人工计算来确定轮廓线的工作量是比较大的，其计算的过程也是很复杂麻烦的。而刀具半径补偿的应用，能够使零部件的轮廓能够直接应用到编程中，不需要考虑刀具的尺寸等相关影响因素，并且能够以零件的轮廓以及刀具表中存放的尺寸等能够实现对刀具轨迹的自动计算，使得编程过程变得更为简便。

2 刀具半径的补偿过程及其动作

刀具半径补偿所使用的是一种交点运算的方式，具体而言，就是在每段开始的时候都先读入两断，计算出它们的交点，并且系统会自动的依据启动阶段的矢量方式，作出每一个沿着前进方向的向左或者是向右的刀具半径补偿的矢量路径。

就其具体的动作过程而言，首先要建立一定的刀补。在刀具接近某一工件是，按照刀补指令所指向的刀补方向，对刀具中心进行控制，使其从编程轨迹相重合过渡到和编程轨迹有一个刀具半径偏移的位置。在程序指令发出后，系统中的运算装置会同时先读入两段的数据，从而使其做出一个矢量，在此矢量的方向下与后面一段的前进方向进行垂直的移动，从而使得刀补半径发生一定的变化，刀具中心在执行指令的过程中也逐渐的向矢量终点移动。

刀具半径补偿过程中，控制刀具中心的轨迹是一种垂直偏移的状态，其偏移的轨迹是一个刀具半径的距离，当其在某一点进入到刀补状态之后，会保持这种状态运动一段距离。刀补的撤销，是在刀具撤离工作表面返回到起刀点位置的过程中的状态，以刀补撤销前的情况，刀具的中心与其编程之间的轨迹之间也是一个刀具半径的过渡编程的轨迹重合过程。刀补位置指令的变化，会使系统生成一个矢量，且其方向是垂直向左的，矢量的大小与刀补值接近。

3 刀具半径补偿在数控机床编程中的具体应用

刀补半径补偿在数控机床编程的应用中，要注意刀补方向的确定，在刀补启动开始之后的刀补状态中，会有两段以上的未移动的指令或者是存在一些非指定平面的移动指令，这会产生一些进刀不足或者是进刀超差的现象。这种误差会使得非补刀平面无法读到相关指令，从而无法做出相应的矢量，进刀的方向也无从确定。起点的距离与刀具半径之间的关系，从刀具起点到刀补状态的起点是有一个过渡过程的，刀位点移动的距离是一个刀具半径的过程，要有足够的距离过渡，而这种距离的对于刀具半径的要求是较大的，通常是大于或者是等于三分之二的刀具直径的距离。这种刀具的轨迹距离，如果在编程中没有充分的体现，则可能导致一些进刀不足或者是超程的现象，造成生产加工工件的报废等。此外，对刀补起点位置的选择也应该合理，通过坐标位置的选定，并應用适宜的变成方法，机床运行时也可能会出现一些超差的现象，在具体的使用中，应该做到起点与刀补方向在同一条直线上。

具体应用中，为了避免一些进刀超差等现象，要对刀具半径的补偿功能予以充分的应用。在数控机床编程中可以通过以下应用技巧来提高其指令执行效果，在程序运行的过程中，要根据不同的指令来确定其防线，在刀补程序开启之后，应该保证与其相呼应位置的坐标点做出了相应的动作，并且给出了垂直向左的矢量，从而使刀具中心也沿着矢量方向移动，刀具的中心也向矢量终点移动。当执行指令发生移动时，使得刀具中心的动作位置及其移动都能够在合理的范围内，避免发生一些进刀超差等问题。为了保证刀具轨迹位置移动正常，应该尽量保持指令的方向的一致，对于移动量的大小没有太大的影响。此外，在编程时，可以根据移动的位置和方向来启动刀补程序，以上述方法的应用来避免一些进刀超程等想象，使刀具的位置及其工件不受外来的干涉，保证其运行的正常。通过刀具半径补偿指令来简化粗、精加工的程序，为了实现这一目标，要对刀具半径的补偿量进行有意识的改变。一般而言，刀具补偿指令是依据刀库中的刀具半径值来确定补偿量大小的，对于实际刀具半径大小没有考虑。在具体的应用中，对于同一刀具、同一程序以通过不同的切削余量来完成机床加工。当补偿量发生变化时，刀具的运动形式和路径会发生一定的变化，以刀库中的半径参数为标准，通过多次的切削来完成加工，无需多编程进行改变。

刀具补偿半径功能应用于数控机床编程中时，应该考虑到其功能与插补运动的关系，使其与插补运动同时作用发挥其效用。在使用的过程中，应该先确定插补平面，从而使其功能可以得到充分的应用，在加工内圆弧轮廓时，要对刀具半径进行一定的调整，使其不大于工件轮廓的半径，避免一些过切或者是碰撞的危险。在圆弧插补过程中，应该避免启动或者是取消刀补功能，以保证其运行的正常性，并且在应用时，应考虑一些切入或者切出工艺的具体要求，使其能够更好的简化加工程序。

参考文献

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作者简介：周栋华（1977，1-），男，籍贯：广东罗定，学历：本科，职称：讲师，职务：教师，所在院系：中山市技师学院机电系。