数控铣床刀具实际轨迹的研究赵艳春，倪洪启，朱成实，张金萍，罗鹏（沈阳化工学院，辽宁沈阳110142）心的轨迹较为困难。因此现代机床均具有刀具半径补偿功能。根据检索，目前国内各期刊均简单地说明刀具应进行偏置，对于命令的实际编程没有详细说明。根据实际操作结果及查阅的资料，对具有半径补偿时的刀具中心实际运行轨迹进行归纳，对于理解数控程序及在数控机床上进行工件装夹具有一定好处。
收穑日期：2003―对工件进行外轮廓加工时，如果按照工件的轮廓来编程是非常简单的，因为在图纸上已经标出了工件各外形尺寸。但是很明显，如果让刀具中心按工件的轮廓走，加工后工件的各部分尺寸就会减少一个铣刀半径（如中虚线所示）工件已经报废。如果按加工所要求的实际刀具中心运行轨迹来编程，虽然可以加工出正确的工件轮廓，但编程计算非常麻烦，且容易出错。因此，有必要采用刀具半径尺寸补偿功能来解决此类问题。
1刀具半径补偿的原理具有刀具半径补偿功能的数控机床，例如XK0816A数控铣床，能使刀具中心在加工外轮廓时向工件外侧偏移一个刀具半径值，在加工内轮廓时向工件内侧偏移一个刀具半径值，即根据工件轮廓和刀具半径的数值自动算出刀具中心的轨迹。因此，在XK0816A数控铣床上编程时，只需根据工件的轮廓进行编程，铣床即可加工出所需的具体轮廓。
根据检索，目前国内各期刊均仅仅说明刀具应进行偏置，介绍左右刀补的概念，但具体命令的实际应用没有给出。因此根据实际操作的数据及所查阅资料，对刀具半径补偿时刀具中心的实际轨迹进行归纳，使XK0816A数控铣床个别命令的实际操作具有一定结果。
2刀具半径补偿的实际轨迹XK0816A数控铣床的刀具半径补偿指令有2种，一种是左侧刀具半径补偿，另外一种是右侧刀具半径补偿。根据ISO标准，当刀具中心在程序轨迹前进方向左边时，称为左侧刀具半径补偿即左刀补（如中左图所示）当刀具中心在程序轨迹前进方向右边时，称为右侧刀具半径补偿即右刀补（如中右图所示）。
一般刀具半径补偿值是由操作者在CRT/MDT面板上用“MENUOFFSET”功能键置入刀具补偿寄存器。设置刀具半径补偿值时，操作者利用面板上的光标键（CURSOR），将光标移至所选的编置号上，键入刀具半径补偿值，将其输入到偏置号后面的偏移量（OFFSETDATA）位置上即可，刀具半径补偿值必须在程序进行前设置完成。因此在编制命令时不必再考虑刀具半径补偿值。
在XK0816A数控铣床中左侧刀具半径补偿指令为：右侧刀具半径补偿指令为：刀具半径补偿撤销指令为：由于左侧刀具半径补偿指令与右侧刀具半径补偿指令的差别仅仅是刀具相对于零件的运动方向不同，即插补的方向不同。因此仅仅对左侧刀具半径补偿指令的实际操作进行说明。
在左侧刀具半径补偿指令中G41表明进行的刀具插补功能为左侧刀具半径补偿，XY表示加工过程中需要刀具开始具有半径补偿功能时轮廓曲线上点的坐标值，G01表明从无半径补偿运动到所希望的半径补偿始点这一路径，刀具进行直线插补运动。在其他机床上有用G02代替G01，则表示从无半径补偿运动到所希望的半径补偿始点这一路径，刀具进行圆弧插补运动。
当机床运行完此段程序段后，刀具的运动轨迹终点不是XY后面所根坐标，而是偏置一个偏移矢量，其大小为刀具半径，方向为零件轮廓曲线（编程轨迹）上在该点的法向方向，并指向刀具中心。在以后的编程中由于刀具半径补偿功能已经启动，则尽管在以后的程序段中所表示的坐标均为轮廓曲线上基点（或节点）坐标，但是刀具9！直偏置办个偏遵矢量直到刀具半径补偿功能取消命令出现。
当*后一段具有刀具半径补偿功能的轮廓曲线加工完以后，与建立刀具半径补偿功能类似，应有一个过渡段。在这过渡段中，用G01表明从有半径补偿运动到无半径补偿这一路径，刀具进行直线插补运动。在刀具半径补偿撤销指令G40G01XY卩中Y后面跟的坐标值表示编程轨迹上取消刀具半径补偿点的坐标值，也是此程序段执行后刀具中心位置点。
用左侧刀具半径补偿指令G41进行编程：N00G90 //用绝对值方式编程// //刀具中心快速定位到M（― 10，0）点，这时主轴的转速为1000m/s刀架上用于加工的刀具//建立左侧刀具半径补偿功能，刀具中心位于点M'/补到A点，刀具中心的位置位于A'点/ N04X30 //直线插补到B点，刀具中心的位置位于B'点//刀具中心的位置位于C'点// N06X-70 //直线插补到O点，刀具中心的位置位于M"点//现在举一个例子，加工所示的工件。已知工件材料为Q195，选用05mm的铣刀，刀号为T01，在XK0816数控铣床上加工前已经粗加工，每边留有2mm的加工余量。需要精加工成//撤销左侧刀具半径补偿功能，刀具中心位于点圆心在M'的圆与斜线OA相切于点O圆心在M"的圆与斜线OA相切于点O.中实线表示加工后的轮廓曲线，中虚线表示加工时刀具所运行的曲线。
加工过程中刀具在加工段曲线之间进行过渡时，刀具中心位于A'点是因为系统在运行N03程序段时，同时读取了N04程序段，因此知道加工OA曲线后加工AB段曲线，圆心定在两段曲线的交汇处。
3结论从上述的分析中可以得到在XK0816A数控铣床的加工过程中具有刀具半径补偿功能时刀具运行的实际轨迹，刀具中心偏置轮廓曲线一个偏移矢量，其大小为刀具半径，方向为零件轮廓曲线（编程轨迹）上在该点的法向方向，并指向刀具中心，直到刀具半径补偿功能取消命令出现。刀具在无半径补偿运动到所希望的半径补偿始点这一路经，进行直线插补运动。上述结论对于数控编程及零件的装夹有一定的实际意义。
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