刀尖圓弧半徑補(bǔ)償在數(shù)控車削中應(yīng)用的技巧和禁忌

高利勇　段卓鵬

摘 要：論述了在數(shù)控車削加工中，利用刀具半徑補(bǔ)償功能的方法和優(yōu)點(diǎn)，以及對(duì)該功能使用中的技巧和禁忌。

關(guān)鍵詞：刀位號(hào)；刀尖點(diǎn)；刀尖圓弧半徑補(bǔ)償

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.027

1 使用刀尖半徑補(bǔ)償?shù)姆椒?/p>

車削輪廓時(shí)，刀位點(diǎn)假設(shè)為刀尖點(diǎn)，而實(shí)際數(shù)控車削加工過(guò)程中，刀片的刀尖無(wú)論多么鋒利都不可能為尖點(diǎn)，刀尖點(diǎn)處必須有圓弧都存在。這個(gè)小圓弧一是可以增強(qiáng)刀片的強(qiáng)度，二是可以改善加工工件的表面加工質(zhì)量。正是由于刀尖圓弧的存在，在數(shù)控車床的X向和Z向（圖示1）對(duì)刀時(shí)所獲得的刀尖理想位置是一個(gè)假想刀尖。在切削端面或者圓柱面時(shí)不存在誤差。而在加工錐面或圓弧面時(shí)，理想的刀具點(diǎn)與實(shí)際切削點(diǎn)在數(shù)控車床的X向、Z向都存在誤差（圖示2），就會(huì)產(chǎn)生過(guò)切或者欠切情況。如圖2理想刀尖點(diǎn)P在編程進(jìn)給軌跡為P1-P9實(shí)線表示，而刀尖圓弧實(shí)際走刀軌跡如圖中虛線，造成加工過(guò)程中誤差。而在切削圓錐面過(guò)程中，實(shí)際刀尖切削點(diǎn)始終為一個(gè)點(diǎn)，但是這個(gè)點(diǎn)和刀尖理想點(diǎn)不是相同的一點(diǎn)，所以加工圓錐面時(shí)，刀片的刀尖圓弧半徑會(huì)造成工件加工表面產(chǎn)生相對(duì)的加工誤差，進(jìn)而影響到所加工圓錐面尺寸的精度。由于數(shù)控系統(tǒng)自身?yè)碛械都鈭A弧半徑自動(dòng)補(bǔ)償?shù)墓δ?。必須運(yùn)用數(shù)控系統(tǒng)刀尖半徑補(bǔ)償功能（G41/G42）指令來(lái)補(bǔ)償?shù)都鈭A角給加工帶來(lái)的誤差。

刀具半徑補(bǔ)償功能（G41/G42）使刀具自動(dòng)沿著輪廓方向偏置一個(gè)刀尖圓弧半徑值（圖3）

G41----左補(bǔ)償（沿著加工方向看，刀具位于工件左側(cè)時(shí)為左補(bǔ)）

G42----右側(cè)償（沿著加工方向看，刀具位于工件右側(cè)時(shí)為右補(bǔ)）

G42----取消刀補(bǔ)

2 使用刀尖半徑補(bǔ)償?shù)募记珊徒?/p>

（1）數(shù)控機(jī)床的前置刀架與后置刀架的刀補(bǔ)方向和假想刀尖方位有一定的區(qū)別，如圖3。

（2）數(shù)控機(jī)床的前置刀架與后置刀架的不同形狀的刀具假想刀尖方位也有區(qū)別，刀位共有9個(gè)位置，各種假想刀尖編程時(shí)，刀尖號(hào)1-8；當(dāng)用假想刀尖圓弧中心編程時(shí)，刀尖號(hào)為0或者9.如圖4。

（3）使用時(shí)在程序的起刀程序中，進(jìn)行刀具的偏置過(guò)度動(dòng)作，建議這段程序中不要切入被加工工件的表面輪廓，以免產(chǎn)生工件產(chǎn)生過(guò)切。

（4）數(shù)控補(bǔ)償指令G41，G42，G40的用法，必須跟在程序語(yǔ)句的直線段上，否則會(huì)出現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)報(bào)警的信息程序語(yǔ)法錯(cuò)誤。（例如：G42 G01 X200 Z100 是正確的，G42 G02 X200 Z100 R15 是錯(cuò)誤的。）

（5）數(shù)控操作面板上的刀具補(bǔ)償頁(yè)面內(nèi)，必須輸入對(duì)應(yīng)的刀尖圓弧半徑值，這樣數(shù)控系統(tǒng)才能自動(dòng)計(jì)算應(yīng)該補(bǔ)償?shù)囊苿?dòng)量，從而作為刀尖圓弧半徑補(bǔ)償?shù)母鶕?jù)。

（6）在操作面板的刀具補(bǔ)償頁(yè)面內(nèi)，必須輸入對(duì)應(yīng)刀具補(bǔ)償?shù)募傧氲都獾段惶?hào)碼，這樣才能作為刀尖圓弧半徑補(bǔ)償?shù)母鶕?jù)。

（7）刀尖圓弧半徑補(bǔ)償?shù)闹噶頖41，G42。程序中在Z向的過(guò)度直線距離必須大于刀尖圓弧半徑（如 刀尖半徑圓弧為0.8MM，則Z軸移動(dòng)距離必須大于0.8MM） ；程序中在X向的切削動(dòng)作量必須大于2倍刀尖圓弧半徑值（如 刀尖半徑圓弧為0.8MM，則X軸的移動(dòng)距離必須大于0.8×2=1.6MM，因?yàn)閄軸數(shù)控車床用直徑值表示）。

3 刀尖圓弧半徑補(bǔ)償?shù)囊饬x

刀尖圓弧半徑補(bǔ)償在數(shù)控車床加工工件過(guò)程中，對(duì)于圖紙技術(shù)要求較嚴(yán)格的工件，必須使用數(shù)控系統(tǒng)中刀尖圓弧半徑補(bǔ)償功能，這樣大大提高了工件的數(shù)值精確度。而且使用刀尖圓弧半徑補(bǔ)償功能還可以簡(jiǎn)化加工的程序內(nèi)容，即按工件的輪廓尺寸編制加工程序，而不用考慮刀尖圓弧半徑對(duì)加工中影響，在程序編制的方面更為簡(jiǎn)單和容易，可以節(jié)省大量時(shí)間。生產(chǎn)同規(guī)格的零件，使用了刀尖圓弧半徑補(bǔ)償?shù)钠髽I(yè)能夠節(jié)約更多生產(chǎn)時(shí)間，對(duì)于提高生產(chǎn)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力是有重要意義的。

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作者簡(jiǎn)介：高利勇（1988-），男，山西陽(yáng)高人，本科，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造。