數（shù）控車床刀尖圓弧半徑補償（cháng）的原（yuán）理和應（yīng）用-齒輪加（jiā）工機床網-數控機床市場網

您現在（zài）的位置：齒輪加工機床（chuáng）網> 技術前沿>數控車床刀尖圓弧半徑補償的原（yuán）理和（hé）應用

數控車床刀尖圓弧半徑補償的原（yuán）理和應用

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（kòng）編程是按照車刀的刀位點編製的（de），實際加工中（zhōng）車刀刀尖並不是一個“點”，而是（shì）一段小圓弧。本文分析了刀（dāo）尖圓（yuán）弧半徑對（duì）零件尺寸精度的影響，介紹了刀（dāo）尖圓弧半 +- 徑補償的原理（lǐ）、補償方法及應（yīng）用（yòng）中的（de）注意事項。

關鍵詞：數控車（chē）床；刀（dāo）尖圓弧半徑補償；原理；注意事項

1 、刀尖圓弧半徑補（bǔ）償的原理

1.1 刀尖圓弧半徑補償的產生原因

使用尖形車刀時，數控編（biān）程及對刀操作時以（yǐ）車刀的刀尖為基準，但是為了提高刀具強（qiáng）度、減緩刀具磨（mó）損和（hé）提高工件精度，實際刀具的（de）刀（dāo）尖不是一個點，而是一段（duàn）小圓弧。刀尖圓弧半徑（jìng）指的就是車刀刀尖圓弧所構成的假想圓半徑。由於刀尖圓弧的存在使得在某（mǒu）些輪（lún）廓加工中，刀具的實際切削軌跡與編程軌跡不重合，實際起作用的切削刃卻是圓弧各切點，這樣就引起了表麵加工誤差。

1.1.1 刀尖圓弧半徑對加工端麵和圓柱類零件表麵的影響

由於刀（dāo）尖（jiān）圓弧的存在，在對刀時，X 軸和 Z 軸兩（liǎng）個方向的對刀點（diǎn）分別是刀片圓弧的 X 軸和 Z 軸方向上最突出的點，這時，數控係統就會（huì）以 X 軸和 Z 軸方（fāng）向上最突出的點的對刀結果綜合確認一個點作為對刀點，這正是與 X 軸和（hé） Z 軸方向上最（zuì）突出的點相切的兩條直線的交（jiāo）點，稱之為假想刀尖，也就是刀具的刀位（wèi）點。數控係統正是以這個假想刀尖作為理論切削點進行車削的，而假想刀尖在實際加工中是不存在的。實際切削點是刀尖圓弧和切削表麵（miàn）的相切點，隨（suí）著（zhe）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（diǎn）與圓弧圓心的距離始終是刀尖圓弧半徑值。車端麵時，切削軌跡垂直於機床軸線，實際（jì）切削點為 X 軸方向上最突（tū）出的（de）點，與假想刀尖點的 Z 坐標值相同（tóng）；車（chē）外圓麵和內孔時，切削軌跡（jì）平行於機床（chuáng）軸（zhóu）線，實際切削點為 Z 軸（zhóu）方向上最（zuì）突（tū）出（chū）的點（diǎn），與假想刀尖點的 X 坐標值相同，如圖 1 所示。因此，車刀刀尖圓弧半徑大小對端麵和內、外圓柱麵的直徑沒有影響，但是在台階的過渡（dù）處會有欠切（qiē）現象。

圖 1 車刀（dāo）示（shì）意圖

1.1.2 刀尖圓弧半徑對加（jiā）工錐麵、圓弧麵和曲麵類零件表（biǎo）麵的影（yǐng）響

當加工錐麵和圓弧麵時，切削軌跡與機床軸線既不垂直（zhí）也不平行，實際切削點與假想（xiǎng）刀尖（jiān）點的 X、Z 坐標都（dōu）不同。加工錐麵時，假想刀尖（jiān）沿著輪廓運動，實際（jì）圓弧切削點與編（biān）程軌跡有一個固定的（de）距離，實際圓弧切削點的軌跡與機床（chuáng）主軸的（de）角度和假想刀尖的軌跡與機床主軸的角度相同，所以刀尖圓弧半徑對圓錐的（de）錐度（dù）沒有影響，而（ér）外圓錐麵會造成固定數值的欠切，導致錐麵（miàn）直徑的尺寸偏大，內圓錐麵會造成固定數（shù）值的過切，導（dǎo）致錐麵（miàn）直徑的（de）尺（chǐ）寸偏小。對於圓弧麵加工（gōng），如果是不過象限的圓弧加工會造成欠（qiàn）切或過切，如果是（shì）過象限的圓弧加工欠切和（hé）過切二者兼有，而且欠切量和過切量隨著輪廓位置的變化而變化。所以刀尖圓弧半徑會影響圓弧的圓（yuán）度（dù）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。

圖 2 切削圓弧

1.2 刀尖圓弧半徑補償

刀尖圓弧半徑補償，不是讓假想刀尖相對程序段輪廓移動一個半徑值，而是讓刀尖圓弧的圓心始終與程（chéng）序段輪廓（kuò）距離一個半徑（jìng）值，即刀尖圓弧的圓心應（yīng）與工件輪廓偏移一個（gè）半徑值，這種偏移稱為刀尖圓弧半徑補償。采用刀尖圓弧半徑補償功能後，編程者仍以假想（xiǎng）刀尖位置按工件輪廓編程，然後在機床中輸（shū）入刀尖圓弧半徑數值，則數控（kòng）係統自動計算補償值，生成刀具路徑（jìng），從而消除了刀尖圓弧半徑對徑向尺（chǐ）寸精度的影響。采用（yòng）刀尖圓（yuán）弧半徑補償功（gōng）能（néng）時，程序不會隨著刀尖圓弧半徑的變化而變化，隻需要（yào）修改機床中輸入的半徑（jìng）值即（jí）可。

2、刀尖圓弧半徑（jìng）補償指令

2.1 指令（lìng）格式

G41G00（G01）X（U）_Z（W）_（F）_（刀尖圓弧半徑左補償）

G42 G00（G01）X（U）_Z（W）_（F）_（刀尖圓弧（hú）半徑右補償）

G40 G00（G01）X（U）_Z（W）_（F）_（取消刀尖圓弧（hú）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（zì） Y軸的負方（fāng）向向 Y 軸正方向看，然後順著刀具的（de）移動方向觀察刀具在工件輪廓的左側還是右側，即必須同時滿足以上兩個觀察（chá）方向，當刀具位於加工輪廓左側時為刀尖圓弧半徑左補償（指令（lìng）為（wéi） G41），當刀具（jù）位於加工輪廓右側時為刀尖圓弧半徑右補償（指令為 G42）。由此可知（zhī）無論刀（dāo）架位置是前置還是後置，判別刀尖圓弧半徑補償指令時（shí）一（yī）律看軸線上方。

3 、刀尖圓弧半徑補償的方法

3.1 刀尖方位的判斷

為了反映（yìng）切削刀具的方向，對不同偏向的假想刀尖（jiān）都進（jìn）行了編號。通過假想刀（dāo）尖方位號表示刀具的位置，共有（yǒu） 9（T1～T9）種設置，數字代（dài）表 R 角（jiǎo）的方向，如圖 3 所示。