数控编程时巧用刀具半径补偿指令

    关键词：刀具半径补偿；编程；数控加工

0 前言

    在数控铣床上进行轮廓加工时，因为铣刀有一定的半径，所以刀具中心（刀心）轨迹和工件轮廓不重合，如不考虑刀具半径，直接按照工件轮廓编程是比较方便的，而加工出的零件尺寸比图样要求小了一圈（加工外轮廓时），或大了一圈（加工内轮廓时），为此必须使刀具沿工件轮廓的法向偏移一个刀具半径，这就是所谓的刀具半径补偿指令。应用刀具半径补偿功能时，只需按工件轮廓轨迹进行编程，然后将刀具半径值输入数控系统中，执行程序时，系统会自动计算刀具中心轨迹，进行刀具半径补偿，从而加工出符合要求的工件形状，当刀具半径发生变化时也无需更改加工程序，使编程工作大大简化。实践证明，灵活应用刀具半径补偿功能，合理设置刀具半径补偿值，在数控加工中有着重要的意义。

1 改变刀补值适应刀具的变化

    在零件的自动加工过程中，刀具的磨损、重磨甚至更换经常发生，应用刀补值的变化可以完全避免在刀具磨损、重磨或更换时重新修改程序的工作。在零件加工过程中，刀具由于磨损而使其半径变小，若造成工件误差超出其工件公差，则不能满足加工要求。假设原来设置的刀补值为r，经过一段时间的加工后，刀具半径的减小量为，此时，可仅修改该刀具的刀补值：由原来的r改为，而不必改变原有的程序即可满足加工要求。同样，当刀具重磨后亦可照此处理。当需要更换刀具时可以用新刀具的半径值作为刀补值代替原有程序中的刀补值进行加工。由此可见，正是由于刀补值的变化适应了刀具的变化，在不改变原有程序的情况下，可满足其加工要求。由此，编程人员还可在未知实际使用刀具尺寸的情况下，先假设一定刀具尺寸来进行编程，实际加工时，对于半径补偿可用实际刀具半径代替假设刀具半径。

2 改变刀补值实现零件的粗、精加工

    刀具半径补偿功能还有一个很重要的用途。如果人为地使刀具中心与工件轮廓偏置值不是一个刀具半径，而是某一给定值，则可以用来处理粗、精加工问题。在粗加工时，可将刀具实际半径再加上精加工余量作为刀具半径补偿值输入，而在精加工时只输入刀具实际半径值，这样可使粗、精加工采用同一个程序，其补偿方法为：设精加工余量为，刀具半径为r，如图1所示：首先，人工输入刀具偏置值为，即可完成粗加工到图示点划线的位置；在精加工时，输入刀具的半径值r，即可完成最终的轮廓精加工。

图1

3 改变刀补值对零件进行加工修正

    将刀具半径补偿与子程序结合应用，不但可简化编程，进行粗、精加工，而且可以进行加工的修正，以保证加工品质。下面用一个加工程序进行说明，零件图如图2所示。

图2

子程序

    在主程序中用M01使程序暂停，此时测量工件尺寸，计算出其与零件图尺寸的差值，并将差值补偿输入D05,精加工刀具补偿中，这样加工出的工件可满足实际要求，确保加工品质。

4 使用刀具半径补偿注意事项

    前面阐述了灵活应用刀具半径补偿功能、合理设置刀具半径补偿值在数控加工中的重要意义，然而在实际使用时必须注意以下几个事项：

    a）使用刀具半径补偿时应避免过切削现象：使用刀具半径补偿和去除刀具半径补偿时，刀具必须在所补偿的平面内移动，且移动距离应大于刀具半径补偿值。若加工半径小于刀具半径的内圆弧，进行半径补偿将产生过切削，只有过渡圆角刀具半径 r + 精加工余量的情况下才能正常切削；若被铣削槽底宽小于刀具直径，此时也将产生过切削；

    b）G41、G42、G40必须在G00或G01模式下使用。G41、G42不能重复使用，且在使用时不允许有两句连续的非移动指令；

    c）D00 - D99为刀具补偿号，D00意味着取消刀具补偿。刀具补偿值在加工或运行之前必须设定在补偿存储器中。

    总之，刀补值在数控加工中有着非常重要的作用，灵活、合理地运用刀补值并结合刀补原理正确编制程序是保证数控加工有效性、准确性的重要因素。