在數(shù)控加工時，時常會遇到使用同一把刀具對同一個工件進(jìn)行粗精加工的情況，但由于數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計廠家的不同，在具體數(shù)控系統(tǒng)上的編程和操作有著很大的不同，其中特別具體數(shù)控系統(tǒng)上刀具補償及其設(shè)定的特定性常造成使用者的困惑，而目前一般的參考資料在此問題上基本沒有進(jìn)行區(qū)分說明。本文就此問題，綜合市場上主流的FAUNC與SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)并結(jié)合實例進(jìn)行比較說明，總結(jié)出其共性與個性，以供參考。

1 使用同一把刀具對同一工件進(jìn)行粗精加工的理論基礎(chǔ)

　　1.1 產(chǎn)生的原因

　　在數(shù)控銑削加工時，南于工廠的具體條件限制或者出于減少使用刀具數(shù)量而節(jié)省換刀時間以提高加工效率的需要，常會需要使用同一刀具對同一個工件進(jìn)行粗精加工的情況，由于使用的是同一把刀具，其切削刃的特征在機床的位置是固定的，而數(shù)控銑削加工編程時，又總是按照工件的最終輪廓進(jìn)行編程，這就需要在編程和操作時在深刻理解刀具補償?shù)脑淼幕A(chǔ)上對同一把刀具的粗精加工的參數(shù)進(jìn)行區(qū)分。

　　1.2 銑削類刀具補償?shù)幕驹?/span>

　　在數(shù)控銑削類編程中需要進(jìn)行刀具補償，簡稱刀補。一般銑刀的刀補可分為刀具半徑補償、刀具長度補償、刀具磨損補償?shù)?。由于使用的刀具半徑長度等不同，岡此在不具備刀補自動補償功能的數(shù)控系統(tǒng)中，編程極為不便，而目前絕大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)均已具備了刀具補償功能，在這些數(shù)控系統(tǒng)中，可以直接按加工工件的輪廓尺寸編程，系統(tǒng)使用刀補功能進(jìn)行自動的計算處理，從而使編程大大簡化，但是不同的數(shù)控系統(tǒng)在具體實現(xiàn)上常有著很大的區(qū)別，這就要求編程人員必須掌握典型數(shù)控系統(tǒng)刀補功能的正確的不同的合理的使用方法。

　　1.3 數(shù)控銑刀的半徑補償

　　數(shù)控銑床是通過程序控制主軸旋轉(zhuǎn)中心即刀具中心的運動軌跡，而安裝在主軸上的銑刀具有一定半徑，所以在銑削時，刀具中心的軌跡與工件輪廓會不重合。當(dāng)代主流系統(tǒng)一般均具備刀具半徑補償功能，編程時只需要按照實際的工件輪廓線進(jìn)行編程，將補償?shù)毒叩闹睆?或半徑)存儲在相應(yīng)的刀具參數(shù)庫里，數(shù)控系統(tǒng)將會自動計算刀具中心軌跡坐標(biāo)，使刀具偏離工件輪廓一個半徑值，進(jìn)而完成不同尺寸要求的工件加工。

　　刀具半徑補償方向的判斷方法一般法則：沿垂直于刀補平面的第三坐標(biāo)正方向的反向觀察，順著刀具前進(jìn)方向看去，刀具位于工件加工輪廓左側(cè)時為刀具半徑左補償G41，反之刀具位于工件加工輪廓右側(cè)時為刀具半徑右補償G42。需要特別指出的是孔加工類刀具如鉆頭、鉸刀不需要考慮刀具半徑補償，因為孔加工的刀具的半徑就是所要加工孔的尺寸。

　　1.4 數(shù)控銑刀的長度補償

　　由于在加工時使用的不同刀具相對于主軸裝刀基準(zhǔn)面伸出的長度不同，所以數(shù)控系統(tǒng)除具有刀具半徑補償功能外，還需要具有刀具長度補償功能。目前設(shè)置刀具長度補償值的方法主要有機內(nèi)試切法、機內(nèi)對刀法和機外對刀法等。較好的方法是采用機外對刀法，可以減少占機時間。但是所有刀具長度補償值必須在機床開始加工以前進(jìn)行測量并輸人到該刀具對應(yīng)的機床補償參數(shù)表中，通過程序中的刀具長度補償功能指令的調(diào)用，數(shù)控系統(tǒng)可以根據(jù)輸入補償量來調(diào)整刀具Z軸的實際運行軌跡，從而加工出符合要求的零件。

2 基于不同數(shù)控系統(tǒng)同一把刀具粗精加工償功能實現(xiàn)

　　2.1 加工圖樣

　　由于復(fù)雜的零件程序長度相應(yīng)較長，為簡化程序，現(xiàn)以一簡單工件的加工為例，工件的簡單并不影響問題的說明。假設(shè)有一毛坯為104×104×13(mm)的矩形鋁件，需要加工成如圖1所示具有100×100×2(mm)凸臺的工件，要求使用同一把直徑為10 mm的立銑刀刀進(jìn)行粗精加工，精加工余量為0.2 mm，編程中心選擇在工件上表面的幾何中心處。

　　2.2在FANUC 0i數(shù)控銑削系統(tǒng)中的實現(xiàn)

　　日本FANUC公司是世界上最大的專業(yè)生產(chǎn)數(shù)控裝置和機器人、智能化設(shè)備的著名廠商。FANUC數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)人中國市場較早，目前有多種型號的產(chǎn)品在廣泛使用，其中文譯名一般為發(fā)那科。FANUC數(shù)控系統(tǒng)各型號間編程與操作界面的同一性較好，目前較為廣泛使用的有FANUC 0i、FANUC 16i、FANUC 18i、FANUC 2Ii等型號。其中FANUC 0i銑削數(shù)控系統(tǒng)更是我國連續(xù)多年市場占有率最高的數(shù)控系統(tǒng)之一。

　　在加工之前，首先選擇合適的裝夾方式對毛坯進(jìn)行夾緊定位，對于此例可采用精密臺虎鉗進(jìn)行裝夾并使用百分表找正工件，接著安裝刀具并進(jìn)行對刀操作，通過對刀的方式找到工件上表面的幾何中心處在機床中的位置并存人G54工件坐標(biāo)系中，如圖2所示，其中在XY平面的對刀的方法一般選用偏心式尋邊器或者光電式尋邊器來輔助設(shè)定，z軸的對刀方法一般采用切削刀具加z軸設(shè)定器的方法進(jìn)行設(shè)定。接著將刀具的半徑和長度補償值輸人到對應(yīng)的存儲器在CRT上顯示。本例只用一把直徑為10 mm的立銑刀對毛坯輪廓進(jìn)行粗精加工，如圖3所示為按下OFFSET SETFlNG后在CRT上顯示設(shè)定后的刀具半徑和長度補償界面。1號補償器的半徑D為5 mm表示選用半徑為5 mm的刀具進(jìn)行加工，磨耗值D為0.2mm意義為下一步精加工在X、Y方向各預(yù)留0.2 mm加工余量，長度磨耗H值為0．2 mm意義為下一步精加工在z方向預(yù)留0.2mm加工余量。2號補償器的半徑仍為5 mm表示選用的刀具半徑補償和1號補償器刀具半徑相同。

　　2.3 在SIEMENS 802S／C數(shù)控銑削系統(tǒng)的實現(xiàn)

　　西門子集團(tuán)公司旗下的數(shù)控系統(tǒng)主要有SINUMERIK 802S、802C、802D、810D、840D等。其中經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)SINUMERIK 802S和普及型數(shù)控系統(tǒng)SINUMERIK 802C使用較為廣泛而且有著基本相同的操作界面。

　　在配備有SINUMERIK數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床加工前的工件裝夾和對刀工作與配備FANUC數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床操作原理和步驟上基本相同，但工作界面和設(shè)定方法有很大區(qū)別，SINUMERIK與FANUC數(shù)控系統(tǒng)雖然都遵循國際規(guī)定的刀補原理，但在刀補的具體實現(xiàn)上卻有很大不同。主要表現(xiàn)在：一是SINUMERIK數(shù)控系統(tǒng)雖然沒有G43、G44長度補償指令卻同樣可以實現(xiàn)不同長度刀具的長度補償，二是SINUMERIK數(shù)控系統(tǒng)每一個刀具可以匹配多個不同的刀具補償值，一般為9個，分別用D1、D2、D3等等表示，Do表示取消刀補。刀具一旦被調(diào)用，如果沒有編寫D指令，則D1自動生效，刀具長度補償也會立即生效，但刀具半徑補償必須和G41／G42一起執(zhí)行。　　

1號刀具的1號刀補界面，半徑幾何尺寸填人5 mm，磨損值填人0.2 mm意義為精加工在x、Y方向各預(yù)留0．2姍精加工余量，長度1幾何尺寸就對應(yīng)FANUC數(shù)控系統(tǒng)刀具的長度補償，如填人正值表示其比基準(zhǔn)的刀具長，則執(zhí)行的z的實際位移為指令Z位移減去其中數(shù)值，同理如填入負(fù)值表示其比基準(zhǔn)的刀具短．則執(zhí)行的z的實際位移為指令Z位移加上其中數(shù)值的絕對值，圖5中1號刀具長度1磨損值為0.2 mm意義就是為精加工z方向預(yù)留0.2 mm加工余量。圖6為1號刀具2號刀補界面，半徑幾何尺寸填入5姍，其余皆為0，供精加工使用。在SINUMERIK數(shù)控系統(tǒng)中每一把刀具都有其專屬多個的刀具補償存儲器并且互相沒有關(guān)系，分別用Dl、D2、D3等表示。所以，若使用同一把刀具做粗精加工，就可以在程序中同時出現(xiàn)調(diào)用同屬于T1號刀具的兩個具有不同數(shù)值的刀具補償存儲器D1、D2的情況。

3 結(jié)束語

　　目前國際上一般采用兩種數(shù)控編程標(biāo)準(zhǔn)，ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)及EIA美國電子工業(yè)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)。但是該標(biāo)準(zhǔn)制定的時間較早，其中所規(guī)定的指令已跟不上數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，所以各個數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)廠家在基于此標(biāo)準(zhǔn)的機床上開發(fā)出自己新的指令和設(shè)定方法，因此不同數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼、格式及其含義不完全相同，因此在使用刀具補償時必須按所用數(shù)控設(shè)備編程手冊規(guī)定進(jìn)行。

　　由此例可知，SINUMERIK數(shù)控系統(tǒng)中的刀具補償器與FANUC數(shù)控系統(tǒng)中的刀具補償器意義是不同的，在FANUC數(shù)控系統(tǒng)中的DSb償器僅僅指的是刀具半徑和磨損補償值，而且其D和H補償器都是共用的，一般刀具號碼對應(yīng)相應(yīng)的補償號碼，如Tol一般對應(yīng)的是D01、H01，即Txx一般對應(yīng)的是Dxx、Hxx。但如果需要FANUC系統(tǒng)使用同一把刀具對工件進(jìn)行粗精加工則可以使用例子程序中的T01 D01，T01 H01，T01 D02，T01 H02這種情況，但是一般在同一個程序中不可以出現(xiàn)T01 D01，T01 H01，T02 D01，T02 H01這種情況，這樣T01和T02將共用相同的半徑和長度補償，即要求兩個刀具在主軸上具有完全相同的長度和半徑特征，事實上由于數(shù)控銑刀在數(shù)控機床主軸上的安裝特點一般無法安裝出相對于主軸具有相同長度特征的刀具。而SINUMERIK數(shù)控系統(tǒng)中的D補償器不僅包含刀具半徑和磨損補償值，還包含刀具長度和磨損補償值，因此在SINUMERIK系統(tǒng)中不需要G43、G44長度補償指令也可以實現(xiàn)不同長度刀具的長度補償。并且SINUMERIK數(shù)控系統(tǒng)中每一把刀具都有其專屬多個的刀具補償存儲器D1、D2、D3等。所以，在若在SINUMERIK數(shù)控系統(tǒng)需要使用同一把刀具做粗精加工，就可以在程序中同時調(diào)用屬于該刀具的兩個具有不同數(shù)值的刀具補償存儲器如D1、D2可實現(xiàn)。