數控銑床刀具實際軌跡的研究趙艷春，倪洪啟，朱成實，張金萍，羅鵬(沈陽化工學院，遼寧沈陽110142)心的軌跡較為困難。因此現代機床均具有刀具半徑補償功能。根據檢索，目前國內各期刊均簡單地說明刀具應進行偏置，對于命令的實際編程沒有詳細說明。根據實際操作結果及查閱的資料，對具有半徑補償時的刀具中心實際運行軌跡進行歸納，對于理解數控程序及在數控機床上進行工件裝夾具有一定好處。

　　收穡日期：2003―對工件進行外輪廓加工時，如果按照工件的輪廓來編程是非常簡單的，因為在圖紙上已經標出了工件各外形尺寸。但是很明顯，如果讓刀具中心按工件的輪廓走，加工后工件的各部分尺寸就會減少一個銑刀半徑(如中虛線所示)工件已經報廢。如果按加工所要求的實際刀具中心運行軌跡來編程，雖然可以加工出正確的工件輪廓，但編程計算非常麻煩，且容易出錯。因此，有必要采用刀具半徑尺寸補償功能來解決此類問題。

　　1刀具半徑補償的原理具有刀具半徑補償功能的數控機床，例如XK0816A數控銑床，能使刀具中心在加工外輪廓時向工件外側偏移一個刀具半徑值，在加工內輪廓時向工件內側偏移一個刀具半徑值，即根據工件輪廓和刀具半徑的數值自動算出刀具中心的軌跡。因此，在XK0816A數控銑床上編程時，只需根據工件的輪廓進行編程，銑床即可加工出所需的具體輪廓。

　　根據檢索，目前國內各期刊均僅僅說明刀具應進行偏置，介紹左右刀補的概念，但具體命令的實際應用沒有給出。因此根據實際操作的數據及所查閱資料，對刀具半徑補償時刀具中心的實際軌跡進行歸納，使XK0816A數控銑床個別命令的實際操作具有一定結果。

　　2刀具半徑補償的實際軌跡XK0816A數控銑床的刀具半徑補償指令有2種，一種是左側刀具半徑補償，另外一種是右側刀具半徑補償。根據ISO標準，當刀具中心在程序軌跡前進方向左邊時，稱為左側刀具半徑補償即左刀補(如中左圖所示)當刀具中心在程序軌跡前進方向右邊時，稱為右側刀具半徑補償即右刀補(如中右圖所示)。

　　一般刀具半徑補償值是由操作者在CRT/MDT面板上用“MENUOFFSET”功能鍵置入刀具補償寄存器。設置刀具半徑補償值時，操作者利用面板上的光標鍵(CURSOR)，將光標移至所選的編置號上，鍵入刀具半徑補償值，將其輸入到偏置號后面的偏移量(OFFSETDATA)位置上即可，刀具半徑補償值必須在程序進行前設置完成。因此在編制命令時不必再考慮刀具半徑補償值。

　　在XK0816A數控銑床中左側刀具半徑補償指令為：右側刀具半徑補償指令為：刀具半徑補償撤銷指令為：由于左側刀具半徑補償指令與右側刀具半徑補償指令的差別僅僅是刀具相對于零件的運動方向不同，即插補的方向不同。因此僅僅對左側刀具半徑補償指令的實際操作進行說明。

　　在左側刀具半徑補償指令中G41表明進行的刀具插補功能為左側刀具半徑補償，XY表示加工過程中需要刀具開始具有半徑補償功能時輪廓曲線上點的坐標值，G01表明從無半徑補償運動到所希望的半徑補償始點這一路徑，刀具進行直線插補運動。在其他機床上有用G02代替G01，則表示從無半徑補償運動到所希望的半徑補償始點這一路徑，刀具進行圓弧插補運動。

　　當機床運行完此段程序段后，刀具的運動軌跡終點不是XY后面所根坐標，而是偏置一個偏移矢量，其大小為刀具半徑，方向為零件輪廓曲線(編程軌跡)上在該點的法向方向，并指向刀具中心。在以后的編程中由于刀具半徑補償功能已經啟動，則盡管在以后的程序段中所表示的坐標均為輪廓曲線上基點(或節點)坐標，但是刀具9!直偏置辦個偏遵矢量直到刀具半徑補償功能取消命令出現。

　　當最后一段具有刀具半徑補償功能的輪廓曲線加工完以后，與建立刀具半徑補償功能類似，應有一個過渡段。在這過渡段中，用G01表明從有半徑補償運動到無半徑補償這一路徑，刀具進行直線插補運動。在刀具半徑補償撤銷指令G40G01XY卩中Y后面跟的坐標值表示編程軌跡上取消刀具半徑補償點的坐標值，也是此程序段執行后刀具中心位置點。

　　用左側刀具半徑補償指令G41進行編程：N00G90 //用絕對值方式編程// //刀具中心快速定位到M(― 10，0)點，這時主軸的轉速為1000m/s刀架上用于加工的刀具//建立左側刀具半徑補償功能，刀具中心位于點M'/補到A點，刀具中心的位置位于A'點/ N04X30 //直線插補到B點，刀具中心的位置位于B'點//刀具中心的位置位于C'點// N06X-70 //直線插補到O點，刀具中心的位置位于M"點//現在舉一個例子，加工所示的工件。已知工件材料為Q195，選用05mm的銑刀，刀號為T01，在XK0816數控銑床上加工前已經粗加工，每邊留有2mm的加工余量。需要精加工成//撤銷左側刀具半徑補償功能，刀具中心位于點圓心在M'的圓與斜線OA相切于點O圓心在M"的圓與斜線OA相切于點O.中實線表示加工后的輪廓曲線，中虛線表示加工時刀具所運行的曲線。

　　加工過程中刀具在加工段曲線之間進行過渡時，刀具中心位于A'點是因為系統在運行N03程序段時，同時讀取了N04程序段，因此知道加工OA曲線后加工AB段曲線，圓心定在兩段曲線的交匯處。

　　3結論從上述的分析中可以得到在XK0816A數控銑床的加工過程中具有刀具半徑補償功能時刀具運行的實際軌跡，刀具中心偏置輪廓曲線一個偏移矢量，其大小為刀具半徑，方向為零件輪廓曲線(編程軌跡)上在該點的法向方向，并指向刀具中心，直到刀具半徑補償功能取消命令出現。刀具在無半徑補償運動到所希望的半徑補償始點這一路經，進行直線插補運動。上述結論對于數控編程及零件的裝夾有一定的實際意義。