浅析数控加工中心刀具补偿应用

徐义言 王玉林 陈志涛

摘要：刀具半径补偿功能给数控加工编程带来了方便，灵活运用刀具半径补偿，可以大大提高生产效率和产品合格率。若加工出的轮廓尺寸与设计尺寸稍有偏差需要调整，或者要使粗加工和精加工用同一个程序完成，都只需要在数控机床上修改刀具的半径补偿值即可，不必重新生成加工程序或更换刀具，从而达到事半功倍的效果。

关键词：数控机床；刀具半径补偿；G40 G41 G42指令

引 言

刀具补偿是数控加工系统的一个基本功能，在手工编程轮廓铣削加工中广泛使用，如何深人掌握和应用此功能，在数控加工中有非常重要的意义，在进行轮廓加工中，由于刀具有一定的半径，刀具中心轨迹与工件轨迹常不重合，存在一定的轨迹差异，这使得在编程过程中应该注意刀心轨迹，增加了实际的编程难度。刀具半径补偿的应用在很大程度上缓解了编程难度，提升了工作效率。

1.刀具半径补偿的基本概念

在轮廓加工过程中，由于刀具总有一定的半径（如铣刀半径等），刀具中心的运动轨迹与所需加工零件的实际轮廓并不重合。如在图1中，粗实线为所需加工的零件轮廓，点划线为刀具中心轨迹。由图可见在进行内轮廓加工时，刀具中心偏离零件的内轮廓表面一个刀具半径值。在进行外轮廓加工时，刀具中心又偏离零件的外轮廓表面一个刀具半径值。这种偏移，称为刀具半径补偿。

图1 加工中的刀具半径补偿

2刀具半径补偿的指令和判定方法

刀具半径补偿分可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左边就为刀具半径左补偿，用 G41 表示。如果刀具轨迹在零件轮廓的右边为刀具半径右补偿，用G42表示。当不需要进行刀具半径补偿或加工结束时，为使刀具返回到开始位置，必须用 G40指令來取消刀具半径补偿。此外要注意的是，G41 对应的实际加工状态是顺铣，零件的表面质量好，加工精度要求高，G42对应的是逆铣，适合于加工精度要求不高的场合。为了提高加工质量、简化编程，可以在粗、精加工过程中都可以使用 G41 进行左补偿。

3刀具半径补偿在加工中心中的应用

刀具半径抵偿功用还有一个重要的用处。假如刀具中心与工件概括偏差值不是一个刀具半径，而是给定值，则可以用来处理粗加工中剩下废料的疑问。在粗加工时，刀具半径抵偿值可认为刀具半径加上精加工余量，而在精加工时只输入刀具实践半径值，这样可使粗加工和精加工选用同一个程序、同一把刀具，其抵偿办法为：刀具偏置值=刀具半径+精加工余量，在粗加工时刀具半径抵偿值的巨细是可变的，直到粗加工完结，最终留出精加工时的批改量；如下图 2 所示，毛坯标准为 100mm×100mm，加工 60mm×60mm的外概括，进行粗加工

刀具半径为 5mm 的立铣刀，输入刀具半径大于 5mm，进行余料去除，余料去除完粗加工完成。在精加工时，输入刀具的半径值在加上修正量，即可完成最终的轮廓精加工，大大减少编程量。因刀具损坏、重磨、换新刀所引起刀具半径改变时，不需要修改程序，只需在刀具参数设置中修改改变后刀具半径。刀具顺时针铣削加工时，用 G41左刀补，刀补号为 D01，当使用刀具直径为10mm时，只需在刀具参数设置 D01 里面输入刀具的半径值 5就可运行程序进行加工，如果刀具在加工过程中损坏，或是工艺要求换新刀具时，不要改动程序，只需要修改对应刀补号的半径值就可以了。不但可简化编程，而且还可以进行加工的修正，以保证加工质量。

在编制数控程序中，把加工外轮廓变为加工内轮廓时，不需要再写一个程序，只需要把刀补值正数改为负数，改进刀点和退刀点，进行关于 Y 轴镜像，这样就可进行内轮廓加工。这样编程就大大的提高工作效率。

刀具半径补偿分为 B 类补偿和 C 类补偿。

刀具补偿功能只要建立就一直有效，即刀具中心与实际轮廓相差一个刀具半径值。在 G0、G1、G2、G3 情况下都有效。半径补偿功能在加工过程中，如果加入返回参考点 G28、从参考点返回 G29、设定工件坐标系 G92 指令，当这些指令被执行后，补偿方式暂时被取消，但是数控系统依然存在补偿方式，因此于执行下一程序段时，又自动恢复补偿状态。

4结束语

综上所述，数控铣床刀具半径补偿的应用，使得数控铣床的工作效率得到了一定程度的提升，并简化生产的繁琐程度，对数控技术的发展有一定的推动作用，并且推动了我国工业的进步和发展。

参考文献

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（作者单位：中车长春轨道客车股份有限公司）