數（shù）控（kòng）車床刀尖圓弧半徑補償的原理和應用-數控機床市場網

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數控車床刀尖圓弧半徑補償的（de）原理（lǐ）和應用

2020-5-26 來源：滄州職業技術學院作者：楊會喜，高秀華

摘要：數控編程是（shì）按照車刀的刀（dāo）位點編製的，實際加工中車刀刀尖（jiān）並不是一個（gè）“點”，而是一段小圓弧。本文分析（xī）了刀尖圓弧半（bàn）徑（jìng）對零件尺寸精度的影響，介紹了刀尖圓（yuán）弧半 +- 徑補償的原理、補償方法及應用（yòng）中的注意事（shì）項。

關鍵詞：數（shù）控車床；刀尖圓弧半徑補償；原理；注意事項

1 、刀尖圓弧半徑補償的原理

1.1 刀尖圓弧半徑補償的產生原因

使（shǐ）用尖形車刀時，數控編程（chéng）及對刀操作時以（yǐ）車刀的刀尖為基準，但是為（wéi）了提高刀具強度、減緩刀具磨損和提高工件精度，實（shí）際刀具的刀尖不是一個點，而是一段小圓弧。刀尖圓弧半徑指的就是車刀刀尖（jiān）圓（yuán）弧（hú）所構（gòu）成（chéng）的假想圓半徑。由於刀尖圓弧的存在使得在某些輪廓加工中，刀（dāo）具的實際切削軌跡（jì）與編（biān）程軌跡不（bú）重合，實際起作用（yòng）的切削刃卻是圓弧各切點，這樣就引起了表麵（miàn）加工誤差。

1.1.1 刀尖圓弧半（bàn）徑對加工端（duān）麵和圓柱類（lèi）零件表麵的（de）影響

由於刀（dāo）尖（jiān）圓弧的存在，在對刀時，X 軸和 Z 軸兩個方向的對刀（dāo）點分別是刀片圓弧的（de） X 軸和 Z 軸方向上最（zuì）突出的點，這時，數控係統就會以 X 軸和 Z 軸方向上最突出的點的對（duì）刀結果綜合確認一個點作為對刀點，這正是與 X 軸和 Z 軸方向上最突出的點相切的兩（liǎng）條直線的交點，稱之為假想刀尖，也（yě）就是刀具的刀位點。數控（kòng）係統正是以這個假想刀尖作（zuò）為理論切削點進行車（chē）削的，而假想刀尖在實際加（jiā）工中是不存在（zài）的。實際切削點是刀尖圓弧和切削表麵的相切點，隨著切削位置的改變而改變，不可能通過（guò）對刀確定，但是切削點與圓弧圓心的距離始終是（shì）刀尖圓（yuán）弧半徑值。車端麵時，切削軌跡垂直於機床軸線，實際切削點為 X 軸方向（xiàng）上最突出的點，與假想刀尖點的 Z 坐標值（zhí）相同；車外圓麵和內孔時，切削軌跡平行於機床軸線，實際（jì）切削點為 Z 軸（zhóu）方（fāng）向上最突（tū）出的點，與假想刀尖點的（de） X 坐標值相同，如圖 1 所示。因此，車刀刀尖圓弧半徑（jìng）大小對（duì）端麵（miàn）和內、外圓柱麵的直徑沒有影響，但是在台階的過渡處會有欠切現象。

圖 1 車刀示意圖

1.1.2 刀尖（jiān）圓弧半徑對加工錐麵、圓弧麵和曲麵類零件表麵的影響

當加工錐麵（miàn）和圓弧麵時，切削（xuē）軌跡與機（jī）床（chuáng）軸線既（jì）不（bú）垂直也不平行，實際切削點與假想刀尖點的 X、Z 坐（zuò）標都不同。加工錐麵時，假想刀尖沿著輪廓運動（dòng），實際圓弧切削點與編（biān）程軌（guǐ）跡有一個固（gù）定（dìng）的距（jù）離，實際圓弧切削點的（de）軌跡與機床主軸的角度和假（jiǎ）想刀尖的軌跡與機床主軸的角度相同，所（suǒ）以刀尖圓弧半徑對圓錐的錐度沒有影響，而外圓錐麵會造成固定（dìng）數值的欠切，導致錐麵（miàn）直徑的（de）尺寸偏大，內圓錐麵會造成固定數值（zhí）的過切，導致（zhì）錐麵（miàn）直徑的尺寸偏小。對於圓弧麵加工，如果是不過象限的圓弧加工會造成欠切或過切，如果是過象限的圓弧加工欠（qiàn）切和過切二者兼有，而且欠切（qiē）量和過切量隨著輪廓位置（zhì）的變化而變化。所以刀尖圓弧半徑會影響圓弧的圓度和圓（yuán）弧半徑的大小，而且刀尖圓（yuán）弧半徑越大，加工誤差越大，如圖 2 所示（shì）。

圖 2 切削圓（yuán）弧

1.2 刀尖（jiān）圓弧半徑補償

刀尖圓弧（hú）半徑補償，不是讓假想刀尖相（xiàng）對程序（xù）段輪廓移動一個半徑值，而（ér）是讓刀尖圓弧的（de）圓心始（shǐ）終與（yǔ）程序（xù）段輪廓距離一個半徑值，即刀尖圓弧（hú）的圓心應與工件輪廓偏（piān）移一個半徑值，這種偏移稱為刀尖圓弧半徑補償。采用刀尖圓（yuán）弧半徑補償功能（néng）後，編程者仍以（yǐ）假想刀尖位置按工（gōng）件輪（lún）廓編程，然後在機床中輸入刀（dāo）尖圓（yuán）弧半徑數值，則數控係統自動計算（suàn）補償（cháng）值，生成刀具路（lù）徑，從而消（xiāo）除（chú）了刀尖圓弧半徑對徑向尺寸精度的影響（xiǎng）。采用刀尖圓（yuán）弧半（bàn）徑（jìng）補償功能時，程序不會隨著刀尖（jiān）圓弧半徑的變化而（ér）變化，隻需要修改機床中輸入的半徑值（zhí）即可。

2、刀尖圓弧（hú）半徑補償指令

2.1 指令格式（shì）

G41G00（G01）X（U）_Z（W）_（F）_（刀尖圓弧半徑左補償（cháng））

G42 G00（G01）X（U）_Z（W）_（F）_（刀尖圓弧半徑右補償）

G40 G00（G01）X（U）_Z（W）_（F）_（取消刀尖圓弧半徑補（bǔ）償）

2.2 判別方法

判別刀尖圓弧半徑補償指令時，必須首先自 Y軸（zhóu）的負（fù）方向向 Y 軸正方向看，然後順著刀具的移動方向觀察刀（dāo）具在工件輪（lún）廓的左側還是（shì）右側，即必須同時（shí）滿足以上兩個觀察方向，當刀具位於加工輪廓左側時為刀尖圓弧半（bàn）徑（jìng）左補償（指令為 G41），當刀具（jù）位於加工輪廓右側時為刀尖圓弧半徑右補償（指令（lìng）為 G42）。由此可知無論刀架位置（zhì）是前置還是後置，判別刀尖（jiān）圓弧半徑補償指令時一律看軸線上方。

3 、刀尖圓弧半徑補償的（de）方（fāng）法

3.1 刀尖（jiān）方位的判斷

為了反映切削刀具的方向，對不同偏向的假想刀尖都進行了編（biān）號。通過假想（xiǎng）刀尖（jiān）方位號表示刀具的位置，共有 9（T1～T9）種設置，數字代表 R 角的方向，如圖 3 所示。