摘要：数控金属加工铣床工艺是数控加工中的主要工艺环节，对于金属加工有非常重要的作用。而在实际的数控加工铣床加工应用过程中，为了满足更高的生产力需求，在数控金属加工铣床工艺应用过程中，尝试应用刀具半径补偿方法进行加工，从而提升生产效率。本文主要针对数控金属加工中铣床刀具半径补偿方法进行分析研究，文章中提出了一种基于RTCP功能三维刀具长度补偿方法进行分析，简要阐述基于RTCP功能三维刀具长度补偿方法的原理，同时建立相关的实验，针对刀具补偿方法的应用效果进行总结，验证该方法的应用效果。

　　关键词：数控金属加工；铣床工艺；刀具半径补偿；应用研究

　　自20世纪50年代以来，数控加工技术的发展日新月异。1952年，美国帕森斯公司和麻省理工学院(MIT)合作开发了第一台三维数控铣床。它是综合运用电子计算机技术、自动控制、伺服驱动、精密检测和新型机械结构等技术成果，加工复杂曲面零件的一种新型机床。铣床的研制成功是机械制造业的一场技术革命，机械制造业的发展进入了一个新阶段。此后，数控技术发展进入快车道，几乎各类机床都实现了数控化。数控机床已成为现代工业制造技术的基础和核心，是计算机集成制造系统(CIMS)、柔性制造系统(FMS)、智能制造系统(IMS)和工厂自动化(FA)的基本组成部分。这也表明，数控机床已经成为构成现代机械制造生产系统的基础设备，实现了计算机辅助设计、制造、检测和生产管理等整个生产过程的自动化。

　　数控加工技术是现代工业生产中应用的重要加工技术，对于现代社会生产生活有重要的影响。是利用现代自动化技术进行工业产品加工生产的先进技术，具有自动控制功能、自动加工工艺以及高精度加工的特点，满足了现代社会生产的加工需求。数控加工技术是现代精密工业品加工应用的必然技术。而数控铣床也是数控技工技术的重要环节，主要能够完成金属材料的切割加工，而在实际的数控铣床加工中，加工刀具的半径值直接影响到数控加工效果，对于数控加工应用有非常关键的作用。刀具半径值直接关系到数控铣床加工的精度和效率。所以，在现代工业生产中，一直都在研究刀具半径补偿技术，利用刀具半径补偿，实现整体工艺的应用，提升工艺应用效果。

　　1数控铣床工艺及其刀具半径补偿研究背景

　　1.1数控铣床工艺

　　数控铣床工艺也被称作为CNC铣床工艺，英文为Computer Numerical Control，具体的意思就是电子计数数字化信号控制铣床工艺。该工艺的应用过程中，主要是利用数字铣床控制设备完成自动加工，在实际的工艺应用过程中，主要包括不带刀库和带刀库加工两种类型。同时在数控铣床工艺应用中，主要能够完成金属表面直线切割加工、金属表面圆弧加工以及金属表面的曲线加工工艺，能够提升加工应用效果，继而提升加工工艺质量。在整体进行铣床加工中，数控铣床工艺具有零件加工的适应性强、灵活性好等特点。在数控铣床加工中，将加工图纸和工艺程序录入到自动化系统当中，计算机控制装置控制数控机床的伺服驱动系统、辅助控制装置以及反馈系统完成机床加工，并且在其加工实施中利用位置检测以及速度检测控制机床刀具的加工应用。整个加床加工中，刀具是非常重要的工艺模块，主要是能够完成金属材料的切削加工以及钻孔加工，通过切削钻孔工艺加工，确保加工的应用更加合理，提升加工施工技术效果。所以，在实际的数控铣床加工过程中，刀具是实现加工的主要装置和设备，装置的应用，对于整体加工有重要的意义。

　　1.2数控铣床刀具半径补偿研究背景

　　数控铣床加工过程中，刀具是主要的加工工艺，对于刀具加工应用有关键的作用，同时进行加工过程中，为了按照加工图纸进行合理的金属加工，整个加工工艺应用中，需要按照图纸制定铣床刀具加工半径，加工半径是一个定值，按照该半径刀具开始移动和加工，控制刀具加工轨迹。而在实际的数控加工应用过程中，刀具加工需要按照图纸对金属零件的外轮廓进行加工，同时在加工工艺的应用中，加工刀具也会由于程序设定合作或者外部条件影响，而发现刀具半径的迁移，所以在实际的刀具加工中，相关专家提出了刀具加工的综合应用控制理论，要求在刀具运行控制过程中，应该完成刀具长度补偿控制，通过刀具补偿控制，实现刀具加工的精度控制。另外，在实际的数控加工过程中，如果在数控铣床加工的过程中，铣床刀具轮廓上加上或减去铣刀的半径值，就会导致极大的增加操作工人的作业强度，同时降低了他们的工作效率。所以，从数控铣床刀具加工效果，数控加工精度控制等角度而言，加工应用非常合理，能够提升加工应用效果，所以在实际的数控加工中，要求研究刀具半径补偿方法，实现刀具加工半径的精准控制，继而实现刀具加工应用控制。

　　在数控插补技术方面，传统数控系统的主要轨迹控制功能仍然是小段插补和圆弧段插补。对于较复杂的参数样条曲线，直接插补是不可能的，通常采用小段插补。该插补方法具有补偿简单、易于实现、可靠性高等优点。因此，多年来，许多学者对基于小线插补来表达刀具轨迹的数控加工进行了广泛深入的研究，并应运而生了大量的算法。在插补过程中，通过实时监测插补误差和实际进给速度，可以根据曲线曲率的变化自动调整刀具沿曲线的进给速度。在当前，相关专家已经开始了对数控铣床刀具半径补偿的具体方法。采用了PLC控制系统参数设计方法进行补偿控制，但是实际的补偿应用控制过程中，发现该方法还存在一定管道问题，主要问题在于刀具半径补偿实施过程之，PLC补偿指令经常出现格式问题，在补偿半的途中经常出现中断补偿的问题。所以，当前研究新型刀具半径补偿方法是数控机床研究的重点课题。

　　2 RTCP功能三维刀具补偿应用研究

　　2.1 RTCP功能分析

　　RTCP功能具体是指围绕刀具中心点旋转功能，该功能是现代数控加工工艺中应用非常重要的加工技术，该技术是现代数控机床加工中应用的关键技术，对于数控加工应用有关键的作用，能够提升加工技术效果。并且在实际的加工中，RTCP功能应用主要是对刀具的旋转工作以及刀具的工作路径进行控制。在进行刀具加工中，刀具与被加工金属构件形成接触点，实际的加工中，各接触点要求在法线之上进行运动。同时刀具中心能够利用数控代码控制刀具的目标轨迹点。而在实际的运行中，利用RTCP功能能够让刀具和刀柄始终围绕接触点和法线之间运动，从而不发生偏离现象，继而形成了良好的刀具加工效果，所以在此基础上需要形成合理的刀具加工工艺，提升加工施工质量。并且进行加工中，利用RTCP功能还需要依靠CAM编程和后处理，事先规划好刀路，继而减少刀具偏离现象。所以，通过上述分析研究发现，RTCP功能在现代数控铣床加工工艺中应用具有良好的加工控制效率。所以，在刀具补偿研究过程中，相关专家提出利用RTCP功能完成刀具补偿工作，继而提升刀具补偿效果。以下是对RTCP功能的刀具半径补偿进行分析研究。

　　2.2 RTCP功能的三维刀具长度补偿应用原理分析

　　RTCP功能的三维刀具长度补偿应用十分关键，能够提升三维刀具补偿应用效果。而在该理论的具体应用研究中，相关专家针对RTCP功能三维刀具半场补偿原理进行分析。实际的刀具半径补偿实施中，主要通过定义铣刀参数、定位刀具中心点以及三维刀具半径长度补偿等环节完成三维刀具补偿应用，继而实现三维刀具的良好应用，提升刀具的应用效果。

　　2.2.1定义刀具的铣刀参数

　　在进行数控铣床中，刀具半径以及刀具的铣刀参数设计非常关键，对于后续的铣刀工艺研究有重要的作用，在实际的铣刀工艺研究中，按照铣刀类型进行刀具的参数设计。在实际的铣刀工艺中，主要包括环形刀具、球型刀具以及平底刀具等完成刀具加工。在实际的刀具加工中，不同类型的刀具其刀具参数也有所不同，利用RTCP功能可以完成刀具参数坐标的直接输入，做好刀具加工的参数控制。在进行刀具加工中，首先要定义整体刀具的半径为R，其次定义刀刃半径为R1。利用RTCP功能完成不同形状刀具的加工控制，提升加工应用效果。在RTCP功能完成刀具半径补偿时，对铣刀参数进行设置是极为关键的环节，利用参数设置也能够完成铣刀参数控制，同时确保刀具位置描述更加合理。

　　2.2.2定位刀具中心点

　　在实际铣刀参数应用过程中，可以完成对三维刀具长度补偿加工应用，同时在进行刀具加工过程中，确定刀具中心点位置就能够继续完成刀具加工控制，提升刀具加工质量。在刀具加工控制工程中，主要是利用CAD绘图软件进行中心点定位。实际的三维绘图应用过程中，主要能够完成金属铣床工艺，同时在进行位置加工中，金属铣床三维模拟图加工应用极为关键，整体的加工处理中，能够利用数控代码实现加工定位。CAD绘图软件系统将根据刀具变换前后刀具和刀刃的空间直角坐标值，来重新定位刀具中心点。

　　另外，在环形刀具进行加工过程中其中心点确定也具有不同的加工效果，影响到实际的加工。在实际的加工中，在环形刀进行细小构件加工中，刀具刀刃与数控铣床表面呈现线性铣床工艺。同时，在铣床加工中，刀具切触点的法向量会偏出圆心坐标。另外，环形刀具在加工过程中，刀刃圆心点的法向量的平移距离以及旋转过程就是偏置位置的总和，按照此数值进行刀具的半径补偿就能够实现刀具补偿的良好控制。

　　2.2.3三维刀具半径长度补偿

　　利用RTCP功能进行半径补偿过程中，主要是针对刀具运行中的非线性误差值进行补偿控制，并且在实际的刀具补偿过程中，利用RTCP功能激活输入后的空间直角坐标系，同时利用刀具中心信息能够完成数控金属直线段位置的固定，将直线段位置固定后，能够控制刀具的运行按照此端口完成刀具的长度补偿控制，继而提升加工效果。在实际的刀具加工过程中，RTCP功能进行补偿，也要对数控功能进行合理地控制，以下图1为RTCP功能的三维刀具半径补偿控制措施。在刀具半径长度补偿中，主要分为几个环节开展工作。在各项环节完成之后，就能够良好的完成非线性误差补偿，继而控制颞部刀具实现刀具的合理补偿，继而也能够实现刀具的综合应用控制，提升刀具的加工效果。

　　3 RTCP功能三维刀具补偿应用实验研究和分析

　　上文主要阐述了RTCP功能实施过程中，铣床刀具半径补偿方法的合理应用，也针对半径补偿的工作原理进行分析。而为了验证本文提出的RTCP功能三维刀具补偿技术，设计了以下实验针对该刀具半径补偿方法的应用分析，以下是实验建立以及实验讨论的具体分析。

　　3.1仿真实验建立

　　本文在研究中，提出了RTCP功能的三维刀具半径补偿技术。在技术补偿实施过程中，为了验证该方法建立了以下实验。①实验利用计算机软件建立数控铣床的三维刀具加工模型，与传统加工方法进行非线性误差对比，对比二者之间加工中的非线性误差，继而实现对加工的综合应用管控，提升加工应用效率。②实验对比中主要设置1，2，3，4，5五个加工阶段的模型加工应用，从而实现加工的综合控制体系，确保加工应用合理，提升加工效果。③实验加工中，选择同样的金属材料进行仿真模拟，防止不同的金属材料加工造成的精度影响。对比每个阶段的精度误差，就可以了解到RTCP的半径误差控制是否具有效果。

　　3.2仿真实验结果分析

　　(1)在第一个线段加工中，采用RTCP三维刀具半径补偿技术的数控铣床刀具加工最大非线性误差控制为0.3%。而在第一个线段加工中，传统数控铣床加工的线性误差为0.38%。此时可以看出，采用RTCP三维刀具半径补偿技术具有误差控制作用。实现了良好的加工补偿。

　　(2)在第二个线段加工中，采用RTCP三维刀具半径补偿技术的数控铣床刀具加工最大非线性误差控制为0.35%。而在第一个线段加工中，传统数控铣床加工的线性误差为0.41。此时可以

　　看出，采用RTCP三维刀具半径补偿技术效果也比较明显。

　　(3)在第三个线段加工中，采用RTCP三维刀具半径补偿技术的数控铣床刀具加工最大非线性误差控制为0.42%。而在第一个线段加工中，传统数控铣床加工的线性误差为0.40%。在此位置指出，发现RTCP三维刀具半径补偿技术的数控铣床加工工艺比传统方法的非线性误差要高。而此处加工时，主要问题在于实验模拟中，采用RTCP三维刀具的数值出现混乱现象，影响到了加工效果。所以，此处的加工参数统计可以忽略不计。

　　(4)在第四个线段加工中，采用RTCP三维刀具半径补偿技术的数控铣床刀具加工最大非线性误差控制为0.4%。而在第一个线段加工中，传统数控铣床加工的线性误差为0.45%。此时可以看出，采用RTCP三维刀具半径补偿技术具有误差控制作用。此处数值状态正常，也证明了采用RTCP三维刀具半径补偿技术的数控铣床刀具工艺应用更加良好。

　　(5)在第一个线段加工中，采用RTCP三维刀具半径补偿技术的数控铣床刀具加工最大非线性误差控制为0.42%。而在第一个线段加工中，传统数控铣床加工的线性误差为0.5%。此时可以看出，采用RTCP三维刀具半径补偿技术具有误差控制作用。同时传统方法的非线性误差值增长比较快，说明此处位置的非线性误差非常大，直接影响到了后续的工艺加工。

　　通过以上五组数据的比较，第三组实验存在误差，因此忽略不计。四组数据中，RTCP三维刀具半径补偿技术的最大非线性误差率都小于传统方法的非线性误差率，证明了该方法的应用合理性。所以，也验证了本文研究的RTCP三维刀具半径补偿技术具有良好的半径补偿效果。

　　4结语

　　本文笔者提出RTCP刀具半径补偿方法，并且通过实验研究，验证该方法实施的有效性。希望本文能够对RTCP刀具半径补偿方法的应用和推广起到一定的作用。同时也希望能够对数控铣床的刀具补偿研究有所帮助。