加工中心中Master,CAM刀具半径补偿功能的应用:加工中心刀具半径补偿
工件在轮廓和挖槽等加工时，其刀具中心与加工零件实际轮廓的偏移量称为刀具半径补偿。刀具半径补偿在数控铣床、数控加工中心加工中有着非常重要的作用。根据刀具补偿指令，数控加工中心机床可进行刀具半径补偿。Master CAM半径补偿功能提供了“电脑”、“控制器”、“两者”、“两者反向”以及“关闭”五种方式，如图1所示。编程时，根据刀具少量磨损、加工轮廓尺寸与设计尺寸的变动、尺寸精度控制等灵活选用补偿方式，笔者通过多年的操作经验总结以下几种方法。
一、使用Master CAM“电脑”补偿
选择Master CAM“电脑”补偿时，在刀具半径补偿功能提供的补正形式对话框中，选“电脑”即可，如图1所示。“电脑”补偿是由Master CAM软件实现的，具体过程是软件在计算刀具路径时将刀具中心向指定方向移动与在Master CAM软件指定的刀具半径相等的距离，生成的NC程序中采用的已经是补正后的坐标值，所以程序中不再含有刀具半径补偿指令。根据加工要求可在“补正方向”中设定为左补正或右补正。电脑补正轨迹是按指定刀具半径计算出刀具实际应该走的路线，如图2所示。Master CAM软件中指定的刀具叫软件刀具，机床上实际装入的刀具叫机床刀具，当软件刀具和机床刀具的半径相等时，加工出的零件轮廓与编程时的图形轮廓一致，如果软件刀具和机床刀具的半径不相等，加工出的零件轮廓与编程时的图形轮廓就不一致。通过这一原理可控制加工精度和精加工余量的选择。比如：当软件刀具直径比机床刀具大时，半径补偿值即偏移量就大，加工时轴类零件的外形尺寸变大，孔类零件的尺寸变小。当软件刀具比机床刀具直径小时则正好相反。例如在加工图3所示工件时，选用的机床刀具直径为10mm的铣刀。粗加工时，在Master CAM中我们指定的软件刀具直径是10+Δmm（Δ为尺寸偏差值1mm），这时刀具的偏移量就是5+Δ/2mm，那么就会有Δ/2mm加工余量(即实际余量为0.5mm)。精加工时，在Master CAM中我们指定的软件刀具直径是10mm，这时刀具的偏移量就是5mm，这样就没有加工余量（实际中按测量结果进行操作，这里特指刀具在没有磨损的情况下，下同）。由此可见，要进行粗精加工或控制尺寸精度时，只改变程序中的刀具直径值，再重新生成程序即可。
注意事项：电脑补偿方式的缺点是每次改动刀具半径补偿值后都要重新生成程序，然后再传输程序进行加工，花费时间比较长。优点是当改动刀具半径之后，计算机通过重新计算数据生成刀具路径，便于正确检测过切，防止因过切而出现废品。
二、使用“控制器”补偿
使用控制器补正时，在Master CAM刀具半径补偿功能提供的补正形式对话框中，选“控制器”即可。这时，Master CAM所生成的NC程序是直接按加工零件图的尺寸来计算坐标值的，并必须在程序的相应程序段中加入刀具半径补正指令（如G41或G42，Dn和G40）。当机床执行该程序时，控制器根据补正指令和补正值计算刀具中心的实际轨迹。补正值存储在机床指定的暂存器内（加工之前应在机床上设定）。数控铣床、加工中心等数控机床上专门设有一个寄存器来存储刀具的半径补正值和刀具磨损值（控制器最后补正值是刀具的半径补正值和刀具磨损值之和），而且其中的值可以由操作者随时改动。程序运行时，数控系统会自动根据刀具路径与寄存器值进行换算，再根据换算结果确定刀具的正确路径，存储器界面如图4所示。例如我们采用控制器补正铣削如图3所示的工件轮廓时，Master CAM生成的路径模拟显示刀具中心轨迹与零件轮廓重合。机床控制器补偿值中刀具半径值输入5mm，刀具磨损值输入0.5mm，那么在加工过程中，就会有0.5mm的加工余量，然后精加工时，我们只需把刀具磨损值改为0即可。
注意事项：控制器补偿方式的缺点是计算机不便于正确检测和显示出过切，所以在一些较窄的区域容易引起过切现象，对操作工要求较高。其优点是控制器补偿方式中粗、精加工可以使用同一个程序，不需要重新生成新的程序，而只要在加工前修改机床控制器中的补偿值即可控制加工的尺寸精度。
三、利用“两者补偿”方式补偿
“两者补偿”方式就是电脑补偿和控制器补偿的综合，我们一般采用Master CAM指定的软件刀具与实际刀具一致，由电脑补偿补正刀具半径值，在机床控制器中设置刀具磨损补偿和精度补偿。例如我们选用两者补偿加工图3工件时，使软件刀具与实际刀具半径一致，在机床控制器中输入Δ/2mm即可使尺寸控制在要求的范围之内，（如有刀具磨损就在磨损寄存器中输入磨损值）。
四、“两者反向”方式补偿
“两者反向”方式补偿与“两者补偿”原理一样，只是各取相反方向，具体操作略。
五、“关闭”补偿方式
“关闭”补偿方式的意思是不采用任何刀具半径补偿，走到路线如图5所示。
六、小结
在加工过程当中，根据工艺和加工质量的要求，灵活选用补偿方式进行尺寸精度控制，既方便操作，又避免过切。同时，在确认加工零件建模或编程无误、切削工艺参数合理后，若刀具磨损或其他误差造成加工出的轮廓尺寸与设计尺寸稍有偏差时，只需在数控机床上修改刀具的半径补正值即可，不必重新生成加工程序或更换刀具，这样不仅大大提高了生产效率，又保证了产品的合格率。由此看来，刀具半径补偿在NC加工中的应用非常重要。
（作者单位：广东省工商高级技工学校）
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