刀具半径补偿在数控铣削加工中的作用

周建刚 沈丽娟

摘 要：数控铣削加工中，刀具半径补偿是最为重要的功能，对刀具半径补偿功能进行合理的使用是十分必要的数控铣削加工手段。新工艺思路及刀具半径补偿可以使许多典型问题被简化，同时也可以在用工程实例中处理许多难以解决的问题。本文对数控铣削加工中刀具半径补偿技术的使用方法进行了详细的阐述与分析，希望可以起到参考作用。

关键词：应用技巧；刀具半径补偿；数控铣削

在数控加工技术不断进步的过程中，该技术在工业生产领域的应用场景越来越多，促进了各行各业的发展。编程人员通过预先设计的轮廓尺寸对数据铣削处理方案进行编程。然而，铣削刀具半径是固定不变的，若刀具以某一中心围绕零件轮廓运动，则零件在完成加工处理后所得到的尺寸与理想尺寸必然存在一定的差异，造成实际加工轮廓与编程轮廓的不一致性。这就需要通过建立刀具半径补偿的方式对不一致问题进行解决，编程人员在进行编程的过程中要严格参照预先设计的零件尺寸，就可以得到与设计要求相一致的尺寸。

1 刀具半径补偿概述

刀具半径补偿指的是通过数控系统对刀具中心轨迹进行计算，编程人员将刀具半径进行初始化处理后依照预先设计的形状轮廓完成编程处理。在刀具中心于编程轨迹右侧前进时，可以通过G42指令实现，反之则通过G41指令实现。在无法补偿的情况下，可以通过G40终止补偿。在执行刀具半径补偿的具体过程中，具体的操作方法可以划分为建立、进行与撤消三个部分。

刀具半径补偿包含两种不同的补偿形式，即B功能和C功能。其中B功能单纯依照本段程序完成计算，无法在不同程序段之间完成过渡，只能以圆角的方式完成工件轮廓的过渡，无法对工件尖角进行精确的处理；C功能则能够在两个不同程序段之间转接中心轨迹，根据工件轮廓精确地完成计算。在应用C功能的情况下，需要于刀具半径补偿程序段以后的两个程序段中添加补偿平面位移指令，否则无法对刀具半径补偿程序进行正确的计算。

2 刀具半径补偿编程方法

编程时，使用非零的D##代（D01～D32）选择正确的刀具偏置寄存器号，在CRT/MDI界面上设定偏置量的大小。在粗加工过程中，以D=R+△为补偿值，其中刀具半径为R，精加工余量为△，完成粗加工处理后，所得到的加工尺寸通常会大于实际轮廓。在精加工过程中，补偿值的设定来自于测量值，只有这样才能够在完成加工后取得实际的加工轮廓。

3 刀具半径补偿功能的应用方法

在加工工件轮廓时，要想得到实际的工件轮廓必须使刀具偏移实际轮廓的一个刀具半径值，因为刀具是有一定的半径的。

3.1 圆孔的加工

假设需要加工一个12mm深、直径为32mm的圆孔，可以通过立铣刀于数控铣床上完成加工，具体操作步骤如下。

3.1.1 选择刀具

若选择45钢为工件材料，则需要通过硬质合金立铣刀，假设刀具直径为Φd，孔径为ΦD，二者之间的关系为D/2>d>D/3，通过计算后，于Φ12与Φ14中进行选择，因此采用三刃立铣刀，直径为Φ14。

3.1.2 顺铣

采用顺铣的加工方法能够将数控铣床的机械性能充分发挥出来。同时也能够采取“走快少吃”的方法，节约辅助工作时间。

3.1.3 确定编程路径

采用圆弧过度的切向切入和切出方法，刀具半径需要严格控制在过度圆弧半径以内，圆孔半徑则需要大于过度圆弧半径。

3.1.4 加工程序

于子程序中编制刀具路径，连续调用24次，每次慢下刀0.5mm，刀补为7.2，进行粗加工处理。精加工可以一次下刀到孔底，只需要一次完成对于程序的调动，将刀补设定为理论值，走刀量降低5倍，其他数值固定，进行精加工。

根据以上实例分析，大胆应用“快走少吃”的处理方法、对刀具路径进行优化制定、对刀具进行合理的选择、应用刀具半径补偿技术，能够更加准确、高效、快速地对孔类零件进行加工。

3.2 刀具半径补偿功能结合宏程序来实现任意的内、外轮廓的倒角、倒圆角

刀具半径补偿功能有着很重要的用途，首先可以用来实现轮廓的粗、精加工，其次还可应用半径补偿功能结合宏程序来实现任意的内、外轮廓的倒角、倒圆角。

如上图所示，零件在外形周边需要倒 3X45°的倒角。而在内型腔周边需要倒R3的凸圆角。编程时，根据刀具在曲线上的运动规律，每次下一刀（Z 值），平面内X方向的值便通过宏参数计算得到传入半径补偿地址单元，在进行一次轮廓加工， 反复运行，最终得到实际轮廓，传递参数是通过可编程参数指令G10来实现的，例如：G10 L12 P10 R[#5]就是将#5单元中的数据输入到半径值D10内。

4 结语

数控铣削加工环节中，刀具半径补偿技术的合理应用有着十分重要的意义，编程人员的工作主要在于编程零件被加工轮廓；现场工作人员则要以手工调整的方式对刀补地址数值进行修改，使零件加工精度得到提升，同时也能够对加工过程进行更加严格的控制。相关的技术人员需要对数控加工技术进行不断的改良与创新，对现有的操作经验进行归纳与总结，了解不同零件种类与不同行走轮廓下具体的刀具半径补偿的技术与处理方法，只有通过不断的研究才能够对刀补技术进行更加灵活的应用。