数控铣刀具补偿及干涉的原理与应用研究

1、数控铣刀具补偿及干涉的原理与应用研究赵锡锋 收稿日期：2008-12-28作者简介：赵锡锋(1982- )，男，助教。研究方向：数控加工。（浙江工贸职业技术学院， 浙江 温州 325000 ）摘 要：在数控铣削加工过程中，刀具补偿及干涉问题时有发生，如何及时发现刀具干涉，取消刀具半径补偿中产生的过切现象、干涉现象，成为我们平时加工过程中比较棘手的问题。到目前为止，有关刀具干涉方面的理论性研究，并不能够完全解决操作过程中碰到的实际问题。为此，有必要从实用性角度来研究刀具干涉，通过实践经验来弥补刀具补偿及干涉理论研究中存在的不足，以及详细了解刀具半径补偿建立的注意事项，减少机床运行过程中

2、出现导致走刀路径偏差的偶然性因素。关键词： 数控铣床；刀具干涉；刀具路径中图分类号： TG21 文献标识码： B 文章编号：16720105（2009）01004704Number control the Xian tool principle of repair and interference and application preliminary study Zhao Xifeng(Zhejiang Industry & Trade Vocational College， Wenzhou Zhejiang 325003)Abstract: In the number contro

3、l the Xian pare process the process, tool compensate and interference problem have occurrence, how in time detection tool interference, cancel tool radius compensate medium creation of lead slice phenomenon, interference phenomenon, become us peacetime process tougher problem in the process.So far,

4、relevant tool interference of theories research, and can't enough complete solve operation to run into in the process of actual problem.For this, have necessity from the function angle to research tool interference, pass fulfillment experience to make up tool compensate and interference theories

5、 research medium existence of shortage, and detailed understanding tool radius compensate establishment of regulation, decrease tool machine circulate appear to cause to walk tool path the contingency factor of the deviation in the process.Key words: The number control miller; Tool interference; Too

6、l path1 刀具半径补偿概念当刀具半径补偿建立后，刀具轨迹可以偏移一个刀具半径偏置值，该值存放在刀具半径偏置存储器中的对应刀具半径补偿号中。1.1 认清轨迹路线实际编程加工中，轨迹路线包括编程的轨迹路线、刀具中心点的轨迹路线。编程的轨迹路线，即编程人员按照零件图轮廓线进行编程；而刀具中心的轨迹路线又可分为存在刀具半径补偿的刀具中心轨迹路线和无刀具半径补偿的刀具中心的轨迹路线。两种走刀路径存在很大差异，在无刀具半径补偿的刀具中心轨迹路线与编程的轨迹路线重合，在存在刀具半径补偿的刀具中心轨迹路线时，则与编程的轨迹路线不重合，具体见图1。编程轨迹刀心轨迹工 件CBA刀具图1 刀具中心点轨迹路线2

7、 刀具干涉一般是指在加工过程中，刀具切削了非加工对象，即刀具过切现象。但是，这功能不能对所有干涉进行检查。2.1 理论上来说，机床通常有以下几种常见干涉检查方式：（1）刀具轨迹方向不同于编程轨迹的方向，轨迹间的方向差从900到2700之间。（2）在圆弧加工中，刀心轨迹上起点和终点之间的角度与编程轨迹上的起点和终点之间的角度相差太大，大于1800。（3）小于刀具半径补偿的凹槽、沟槽编程轨迹。（4）加工半径小于刀具半径的内拐角、沟槽及900台阶。2.2 CAM系统提供的选择主要有：（1）无干涉检验 （2）刀具运动方向干涉检验（3）全方位刀具干涉检验 （4）多曲面刀具干涉检验3 使用刀具半径补偿的注

8、意事项编程操作过程中，如果对刀具干涉问题认识不清，建立不当，忽视刀具半径补偿，那么零件加工时往往出现机床报警，或加工路线出错。下面仅根据FANUC系统数控铣实践经验讨论刀补的有关注意事项。3.1 刀具半径建立与取消（1）AD工件BC图2 圆弧切入建立刀补当用圆弧切入的方式进刀，而圆弧切入属于内轮廓加工，对于内轮廓走刀，圆弧半径必须大于刀具半径补偿值，否则产生刀具干涉现象；另外，圆弧切入之前，应该设立一段建立刀具半径补偿的工艺路线，该段路线与圆弧间的角度应适当大点。如图2所示，AB段为刀具半径补偿建立段，BD为圆弧切入段，BC为水平线。（2）当用直线切入的方式进刀，刀具半径补偿建立应该在轮廓线延

9、长线上完成，并与轮廓线成一角度。若两条直线之间夹角过小，则属于内轮廓走刀就会容易产生刀具干涉现象；因此，该角度应尽量大点，最好是大于180°, 如下面图所示，AB段为建立刀具半径补偿工艺路线，AC段为刀具偏置后刀心的实际走刀路径。（3）当用直线切入的方式进刀，刀具半径补偿建立若在轮廓线延长线上建立，则走刀路径如图3所示，AB段为建立刀具半径补偿编程路线，AC段为刀具偏置后刀心的实际走刀路径，BC段距离为刀具偏置值。工件AB刀具C图3 轮廓线延长线上建立刀补（4）在补偿状态下，铣刀的直线移动量大于或等于刀具半径(图1 AB段距离和图2 AB段距离)，否则补偿时易产生干涉，程序运行时系统

10、会报警并停止执行程序。（5）在长度补偿建立后，G01Zxx下刀前建立刀具半径补偿，轨迹路线随机性较大，有可能在下刀前建立，也有可能在下刀后建立，建议尽量在G01Zxx下刀后建立刀具半径补偿。4 槽类零件刀补建立实例分析4.1扩孔如图4所示，孔的半径为R6，孔深5mm,扩孔所选刀具为8平底铣刀，编程路径如下图所示： R6R6C8铣刀 C起刀点A起刀点A 图4-1 刀补方向1 图4-2 刀补方向2说明：以上两图，编程时都是在工件上方建立刀具半径补偿，然后下刀至孔深，再圆弧切入，只有起刀点位置有所不同。由图4-1刀补方向1可见，下刀位置正确；图4-2刀补方向2由于刀具补偿时发生错误，导致下刀位置错误，孔被加工出一缺口。5 总结通过选用更小半径的刀具或修改原始几何模型来消除刀具运动时待加工零件和刀具间发生过切或欠切现象, 适应数控