数控铣加工中心刀具半径补偿应用探究

付琦

摘要：带刀库的数控铣床又被称为加工中心，发挥着生产自动化和提高生产效率的作用，而刀具半径补偿则是控制机械刀具中心运动，因此在数控铣加工中心中加入刀具半径补偿技术，不仅能提高机械工件生产的效率和质量，简化机械运作程序的编制，还能提升工厂整体竞争实力。文章对数控铣加工中心刀具半径补偿的应用进行了探讨。

关键词：数控铣；加工中心；刀具半径补偿；生产自动化；机械工件 文献标识码：A

中图分类号：TG71 文章编号：1009-2374（2017）08-0065-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.031

随着城市现代化经济的快速发展，城市工业发展作为整体经济实力的基础，更加受到人们的重视。为满足人们对工件日益增长的需求量，在数控铣加工中心中加入刀具半径补偿技术，提升工厂工件的生产速率。但在实际应用中，刀具半径补偿技术仍然存在着一定问题，影响着数控铣加工中心的运行。因此，如何运用好数控铣加工中心刀具半径补偿技术，已经成为各个工厂未来生产发展的重要课题。故本文将对数控铣加工中心刀具半径补偿在实际工厂的应用进行分析和探讨，了解数控铣加工中心刀具半径补偿基本运行方法，提升制作工件的质量水平，促进各个工厂的快速发展。

1 数控铣加工中心刀具半径补偿简述

1.1 数控铣加工中心刀具半径补偿原理

在传统刀具运行中，刀具的运动轨迹存在一定的问题，刀具中心轨迹和工件轮廓往往不重合，原因是铣刀的切削刃和刀具旋转中心存在着一个刀具半径值。为解决这个问题，设计者在每次刀具半径发生改变时都要重新测量刀具半径数据，再根据数据重新编写程序，尤其是因为刀具由于磨损、重磨和换新刀等原因造成特别微小直径改变时，更是增加了设计者工作量和数据数值计算复杂等级，进而造成人为计算数据数值失误，生产的工件不符合出厂标准，更有甚者出现机械故障引起安全事故。

针对上述问题，工厂机械设计者在数控铣加工中心中加入了刀具半径补偿技术，即在各个工厂数控铣床运作系统所参考的相关数据信息库中，加入有关刀具半径补偿技术的信息数据，使其形成一个独立的信息数据库。要注意的是，在进行刀具半径补偿的数据信息编写和程序编制时，设计者和程序员不仅要考虑到各个工厂所拥有的全部不同种类数控铣刀自身的半径，还要考虑到刀具半径补偿技术应用会不会影响到工厂原本的工艺流程，确保刀具半径补偿技术能够自动进行刀具半径差值补偿，提升工厂工件制作的质量水平，减少不必要的资源浪费。

1.2 数控铣加工中心刀具半径补偿方式

在进行数控铣加工中心刀具半径补偿运作前，要对数控铣加工中的铣刀有简单的了解，以便对后续不同类型的运作方式进行分析。铣刀是一种刀具，基本结构是由一个或者多个旋转刀齿组成，在机械设备运作时各个刀具能够依次、有间隔地切去工件余量，其在数控铣床中发挥着加工平面、台阶、沟槽和切断工件等功能；铣刀种类较多，一般根据铣刀切削工件的最后形状将铣刀分为六种：面铣刀、立铣刀、三面刃铣刀、圆柱形铣刀、角度铣刀和锯片铣刀，这六种铣刀在实际机械设备中的使用方法是一样的，首先将所需要种类的铣刀安装在弹簧夹套中，呈现悬臂形态，在数控铣加工中心数据信息库中加入刀具半径信息，最后启动运作设备即可。虽然六种铣刀在数控铣加工中心运行系统中的使用方法一样，但由于每一种铣刀所加工工件余量不同，则不同种铣刀的磨损程度也是不一样的。因此，根据每一种铣刀的特点和工作的不同，将刀具半径补偿分为刀具半径左补偿和刀具半径右补偿两种方式，具体运作方式结构如下：刀具沿着规定轨迹前进，并同时在前进方向的左侧或是右侧，在刀具旋转方向上，对刀具所损耗的半径进行补偿。其实两种半径补偿方式运作方式是一致的，只是在结束切削工件余量时刀具位置不同，沿着刀具排放位置看，若是刀具最后位于工件轮廓左边，即为刀具半径左补偿，而若是刀具最后在工件轮廓右边，则为刀具半径右补偿。

1.3 数控铣加工中心刀具半径补偿运作流程

根据各工厂中数控铣加工中心刀具半径补偿运作流程，将数控铣加工中心刀具半径补偿运作流程分为三部分：刀具半径补偿的建立、刀具半径补偿的进行和刀具半径补偿的取消，运作基本流程是铣刀从起刀点开始运动，发送信息启动刀具半径补偿的建立步骤，铣刀沿着设计者和编程员所设计和规定的轨迹前行，前进轨迹整体流线位置为刀具半径补偿的进行，最后铣刀完成对制作工件余量的切削，停止继续运动是刀具半径补偿的取消，在基本流程中要注意刀具中心轨迹的计算和设计。此外，作为基本的运作流程基础，数控铣加工中心刀具半径补偿的三个运作过程影响着制作工件最后的效果，故下面将对这三个运作进行流程分析：

1.3.1 刀具半径补偿的建立。刀具半径补偿的建立，不仅仅只是从铣刀在数控铣加工中心运动开始的，而是从准备铣刀开始。首先对铣刀的种类和型号进行挑选，选定适合的铣刀后，让铣刀从起刀点就开始接近所制作的工件，并以数控铣加工中心信息库中轨迹基础数据为依据，在接近工件的位置时进行铣刀刀具中心位置的调整（向左或是向右），但要注意这一步只是建立阶段，不能进行零件的加工。

1.3.2 刀具半径补偿的进行。刀具中心轨迹和预定编程轨迹之间存在着一定的偏置量，而这个偏置量的设定则是通过机械设备设计者和编程员对使用前后铣刀型号半径变化进行计算，因此这是刀具半径补偿流程中最重要的一部分，不僅是因为其由刀具半径补偿信息数据系统控制，体现着设计者和编程员对是否出现刀具损害半径精算错误，还由于一旦刀具半径信息数据出现计算失误，就会造成制作工件不符合要求，浪费社会有限资源，同时设计者和编程员要重新计算数据，机械加工设备不能投入使用，不仅耽误了各个工厂生产进度，还增加了工厂的经济负担。

1.3.3 刀具半径补偿的取消。由于加工机械设备的限制，在数控铣加工中心运作时，制作模式是一对一或是多对多，因此刀具半径补偿技术的运作不能无止境的运作，有开始就有结束，因此就有了刀具半径补偿的取消流程。在实际运作中，刀具半径补偿的取消流程是三个运作流程步骤中最简单的，当铣刀完成对制作工件整体的余量切削时，独立信息数据库会发送动作信息，让铣刀结束位置的中心和编程轨迹终点（编程轨迹终点其实就起刀点）中心重合。此外，注意刀具半径补偿的取消和刀具半径的建立一样，不能对制作工件进行加工，避免破坏已完成工件。

2 数控铣加工中心刀具半径补偿的指令应用

数控铣加工中心刀具半径补偿的指令应用分为两种：一种是刀具半径补偿的建立指令格式；另一种是刀具半径补偿取消指令格式。在进行两种指令格式内容分析之前，要对会涉及到的信息数据简称进行简单的了解：一是最基本的G41和G42，这两个代码分别代表着数控铣加工中心刀具半径补偿的两种方式——刀具半径左补偿和刀具半径右补偿；二是在G41和G42中会有X、Y的出现，X、Y是设计者和编程员对刀具半径变化值进行计算的最后结果，代表着铣刀最后的终点坐标值；三是指令格式还会有G17、G18、G19、G00和G01等代码，这些代码并排代表有关刀具半径补偿技术的信息数据，只是刀具半径技术运作时的动作指令，承担着整体各部分的技术连接。刀具半径补偿的建立指令格式：G17、G18、G19三者启动控制G00和G01两个动作的运行（注意刀具半径补偿的建立和取消只能由G00和G01两者控制），G41、G42接受到动作信息数据后，根据由X、Y、Z三者两两组成的位置信息数据，开始让铣刀靠近制作工件，并同时将相关运作数据进行记录。刀具半径补偿的取消指令格式：G00、G01启动控制G40动作的运行，进而使得铣刀停止于由X、Y、Z三者两两组成的信息数据提供的停止位置。

3 刀具半径补偿实际应用中的注意事項

由于各工厂都是刚开始在数控铣加工中心运作系统中加入刀具半径技术，所以不论是工厂机械设备的操作人员，还是专业的机械设备设计者和编程人员，在实际刀具半径补偿技术应用中都存在着一定的问题，故下文将对刀具半径补偿的实际应用中的两项重要注意事项进行简单叙述。一是关于刀具半径补偿指令格式问题，除了上文提过的刀具半径补偿的建立和取消只能由G00和G01两者控制以外，还有就是G41、G42和G40之间应当是直线连接，不能额外再加入任何转移加工等流程，否则会造成指令格式混乱，机械设备无法正常进行工件加工，严重者影响数控铣加工中心信息数据库的运作；二是有关于刀具半径补偿的进行注意事项，进行制作工件的切削和刀具半径补偿不能同时进行，必须确保刀具已被补偿后才能进行制作工件的切削，避免出现制作工件被多次切削的过切现象。此外，要防止过切现象，要在刀具切入和切出工件时，确认刀具前进方向是工件轮廓边线，不离开设计者和编程员规定的轨迹。

4 结语

在数控铣加工中心运作系统中加入刀具半径补偿技术，不仅能使数控铣加工系统适应性强、灵活性好、生产自动化程度和工件生产效率高，还能同时满足人们对各个工厂工件的质量控制要求，尤其是在进行配合件的制作时，更是体现出刀具半径补偿技术在数控铣加工中心运作系统中的重要性和关键性。因此，熟练掌握数控铣加工中心刀具半径补偿技术，充分发挥着数控铣加工中心系统运作功能，增加各个工厂机械设备整体的利用率，在实现机械设备高效率、高质量、高精度和高技术水平时，确保各个工厂经济效益，促进国民现代化经济的快速发展。

参考文献

[1] 谭阳伟.加工中心中Master CAM刀具半径补偿功能的

应用[J].职业，2011，（12）.

[2] 何鹏.铣削加工中心刀具半径补偿的应用[J].机械，

2004，（5）.

（责任编辑：蒋建华）