數控車（chē）削（xuē）加工中半徑補償的運用研究
2021-3-22 來源：蘭州現代職業學（xué）院（yuàn） 作者：王文濤
在機械加工過程中，數控車床具有著十分重要的作用。相關技術人（rén）員不僅需要（yào）掌握基本的數控車床操作能力和編（biān）程能力，同時，還需要科學合理地控製加工（gōng）精度，從（cóng）而全麵提升加工質（zhì）量和加工精（jīng）確度。在具體加工過程中，相關工作人員可以利用粗、精分（fèn）開的加工工（gōng）藝，通過修改磨耗值更（gèng）好（hǎo）地滿足精度要求。但該方法在具體應用時，其加工效率相對較低，無法理想地控製精度，對此，則可以利用刀尖半徑補償（cháng）的方（fāng）式來準確把握精度。
1 刀尖半徑補償概（gài）述（shù）
1.1 概念
從數控車刀的層麵進行分析，刀尖實質可以看作響應的圓球，技術人員可以在具體（tǐ）編程的過程中，結合零件的具體尺寸和輪廓，對（duì）刀尖半徑進行預設。如此一來，在具體編程過程中，便可以根據刀具的理想刀尖坐標有效地對交給你的程度進行編程（chéng）。通過對這種假設（shè）理（lǐ）想條件的方（fāng）式進行運用，在開展程序編製工作時，如果沒有充分（fèn）進行補償處理，將會導致車刀的運行軌（guǐ）跡出現一定的欠切，無法（fǎ）有效滿足加（jiā）工的尺寸要求。所以，在（zài）具體加工過程中，相關工作人員需要進行（háng）半徑補償，在設定結束後，係統可以根（gēn）據加工程序，結合預先設定的刀（dāo）具圓弧半徑尺寸（cùn），有效計算理想的刀具（jù）運動軌跡坐標。之後，則可以將計算結果和實際輪廓（kuò）進行具體的對比和分析，得到相（xiàng）應的半徑值，以此作為標準（zhǔn），科學合理地加（jiā）工零件尺寸。
1.2 功能
（1）刀（dāo）尖圓弧半徑補償指令。首先，刀尖（jiān）圓弧半徑指令的種類，為了使數控編程過程得到規範，在相關標準當中明確（què）規（guī）定，刀（dāo）尖圓弧半徑補償功能的指令代碼具體可以分（fèn）為三種類型，分別是G41、G42、G40，其對應刀尖圓弧半徑左補償、刀尖圓弧半徑右補償（cháng）以及取消刀具半徑補償，最（zuì）後一個指令主要是指關閉（bì）左右補償方式，在此指令下，刀具可以（yǐ）沿著加工（gōng）輪廓進行（háng）切削。其次，對左右刀補（bǔ）的（de）判別方法（fǎ）。觀察人員迎著第三軸正方（fāng）向的指向對加工平麵內的刀具和零件輪廓關係進（jìn）行觀察，當順著刀具走向（xiàng）時，刀具在（zài）輪廓線的左邊（biān）時為左（zuǒ）刀補，而當刀具出現在輪廓線的右邊時，其為右刀補。最後，建立和取（qǔ）消刀補格在對刀補功能編程進行使用時，首先（xiān），需要建（jiàn）立相應的刀補，之後，加（jiā）工工件輪廓，而在加（jiā）工（gōng）結束後，需要將刀補取消（xiāo）。
（2）刀尖圓弧（hú）半徑補償過（guò）程。刀（dāo）尖（jiān）圓弧半徑補償的過程可以具體分為三個步驟：首先，在將刀（dāo）補引入後，刀具足夠接近工件時，刀心軌跡可以從和編程軌跡重合的位置，逐漸過渡到和編（biān）程軌跡（jì）相偏離的位置。其次，刀補進行過程中，刀心軌跡應該（gāi）和編程軌跡始終（zhōng）保持相應的偏置量，一直到過程結束，取消刀補（bǔ）。最後，刀補取消。當刀具在離開（kāi）工件後，刀心軌跡需要過渡到和編程軌跡相關重合（hé）的位置。
2 刀尖半徑補償（cháng）在數控車削加工中的具（jù）體運用對策
2.1 半（bàn）徑（jìng）補償指令
目前，刀尖半（bàn）徑補償的指（zhǐ）令具體包括三（sān）種（zhǒng），分別為建（jiàn）立左刀補、建立右刀補以及（jí）取消刀（dāo）尖（jiān）半徑補償。而在對上述指令進行運用時，需要（yào）對以下幾（jǐ）個方麵的要求加大注（zhù）意。首先，在（zài）編程加工時，對於和工件軸線（xiàn）相平（píng）行或垂直的零（líng）件，在具體（tǐ）加工時，往往不會出現相關（guān）的誤（wù）差問題。隻有在對理想刀尖進行運用時，編（biān）程加工倒角、圓弧和錐麵（miàn）等（děng）過程時，才可能會出現相關欠切和（hé）過切等情況。而在出現此類情況後，則可以有效應（yīng）用半徑補償指令。其次，半徑補償指令在具體建立過程中往（wǎng）往存在（zài）著相應的限製條件，通常情況下，隻有確保刀具在做直線運動時才能夠實現這一點。所以，要確保（bǎo）X 軸和Z 軸中至少（shǎo）存在一（yī）個坐標出現相應的變化，並且需要保證直線增大或者減小需要超過刀尖半徑值。從以上情況進行考慮，選擇G01 或者G00 等指令比較適合。最後，在選擇G41 和G42 半徑補償指令時，需要按照具體的方法來（lái）進行選擇。首先，將刀具的運動軌跡作為具（jù）體的方向，一（yī）旦刀具在工件（jiàn）左側，則可以使用G41 指令，如果刀具是在工件的右側，則需要使用G42 指令（lìng）。
2.2 車（chē）刀形（xíng）狀與位置
車刀形狀往往（wǎng）十（shí）分多樣化（huà），而在（zài）具（jù）體編程加工等過程中，其（qí）位置（zhì）往往存在相應的差（chà）異性。與此同時（shí），車刀形狀對於刀尖圓弧位置（zhì）也具（jù）有著決定性作用，所以，在具體編程加工（gōng）過程中，一方麵，需要正確使用刀具（jù）半徑補償指（zhǐ）令；另（lìng）一方麵（miàn），還需要對刀具的位置（zhì）進（jìn）行考慮，如果對假象刀尖的（de）方位進行選擇，則需要合理地確定補償量。
2.3 刀具（jù）半（bàn）徑編程（chéng）規則
刀具（jù）半徑編程需要根據相關的規則有效開展，其重點內容在（zài）於對結果（guǒ）要點進行注意。具體來說，首先，對於G40、G41 以（yǐ）及G42 這三個編程質（zhì）量，其往往隻允許和G00 以及G01進行結合編程，與其他（tā）指令是不允許進行結合編程的。其次，在對G40、G41 以及（jí）G42 的G00 和G01 前後程序段進行編入時，需要充分確保X 軸坐標值或Z 軸坐標值之間至少要有一個發生相應的變（biàn）化。最後，在刀補（bǔ）過程中，相關工作人員需要充分考（kǎo）慮零件的實際輪廓，並在此前提下有效編寫精加工軌跡。
3 刀尖圓弧半徑補（bǔ）償功能的實現過（guò）程
3.1 刀（dāo）尖半徑的選擇
相關工作人員結合（hé）成形（xíng）刀的具體製（zhì）造標準，在進行粗加工時，其刀尖圓（yuán）弧半徑主要取0.8 毫米，在半精加工過程主要取0.4 毫米，而精加工（gōng）則需要取0.2 毫米。如果在粗精（jīng）加工過程中（zhōng）都使用同一把刀（dāo）具，那麽，在選擇刀尖半徑時應該精選0.4 毫米。由於刀尖圓（yuán）弧半精一般都比較小，因此，在進行粗車時（shí），可以對刀尖圓弧（hú）半徑補償不進行考慮。
3.2 刀尖圓弧方位的確定
刀具的（de）形狀和安（ān）裝位置對刀尖圓（yuán）弧的位置具有著決定作用。在進行刀（dāo）補時，刀具發生自（zì）動偏離（lí），那麽，零件輪廓的（de）方向也會存在著一定的差異。所以，要將代表車刀形（xíng）狀和位置的刀尖方位號T 進行（háng）輸入，體來說，需要在刀補表當中輸入。而刀尖方位具體分為9 種類型（xíng），可以分別用參數（shù）0 ～9 來進行（háng）表示。當將刀尖圓（yuán）弧中（zhōng）心（xīn）作為具體的刀位點進行編程時，需要對0 或者9 刀尖方位號（hào）進行選用。
3.3 補償參數的設置
針對FANUC 係統數（shù）控車床進行分析，相關工作人員（yuán）需要先按下具體的“偏置/ 設置”鍵位，並以此（cǐ）按下軟鍵補正和形（xíng）狀，之後在（zài）刀具番號位置（zhì）處輸入具體的刀尖方位號和刀尖圓弧（hú）半徑（jìng）。其中，R 值用來表示刀尖圓弧半徑，而T 值則主要表示（shì）刀尖方位。而R 值隻能在磨耗頁（yè）麵和形狀頁麵（miàn）中進行設置，不能同時在兩個頁麵（miàn）中進行設置（zhì）。T 值則主要在（zài）形狀頁麵當中進行設置（zhì），之後可以在磨耗中自動生成。當刀尖方位號為0 或（huò）者9 時，則可以不進行輸入。
3.4 程序的編製（zhì）
結合左、右刀補判定方法，需要對（duì）刀補指令G41 和G42進行正確選（xuǎn）用。而在進行精加（jiā）工程序（xù）時，需要在開（kāi）始段中引入具體的刀補，並在精加工結束後（hòu），於（yú）程序段中（zhōng）對刀補進行取消。
4 刀尖半徑補償在數控車加（jiā）工中（zhōng）的實際運（yùn）用
在實際加工工件時，由於數控車床的毛坯通常使（shǐ）用一些鑄鍛件和棒（bàng）料，所以往往會有相應的加工餘量。對此情況，相關工作人員一般需要進行（háng）多次切削。而通過運用刀（dāo）尖半徑（jìng）補（bǔ）償，則可以有（yǒu）效減少這一現象。具體來說，工作人員需要對FANUC-oi 係統進（jìn）行應用，該係統可以為（wéi）數控車加（jiā）工提供具有多種形式的固定循環功能，具體包括仿形循環指（zhǐ）令、粗車循環指令以及精加工指令等。如（rú）此一來，便可以在一定程度（dù）上簡化程序（xù），使內（nèi）存占用得到（dào）減少。
5 刀尖（jiān）圓（yuán）弧半徑補償注（zhù）意事項
（1）刀尖圓弧半徑補償在具體（tǐ）建立和取消過程中，需要在未切削的G00 或G01 程序段進行，禁止在G02 或G03 等程序段中進行，否則，將會出現相應的報警提（tí）示。（2）在（zài）程序（xù）中，G41 和G42 不能（néng）夠直接進行轉換（huàn），如（rú）果必須進行變換，則（zé）需要使用G40 使刀尖圓弧半（bàn）徑（jìng）補（bǔ）償取消，也就是（shì）說，G40 需要和G41 或者G42 進行配對使用（yòng）。（3）在對G40、G41、G42 的G00 和G01 程序段進行編（biān）入（rù）時，需（xū）要確保X、Z 值中需要有一（yī）個發生（shēng）變化。（4）在對內圓弧輪廓進行加工時，工作人員所設定的刀尖圓弧半徑需要小於工件輪廓（kuò）中的最小圓弧半徑。（5）在具有刀補功能的程序（xù）段當中，不能出（chū）現相關的子程序（xù）、循（xún）環以及跳轉等現象。
6 結語
綜上所述，刀尖半徑補償對於數控車加（jiā）工具有著十分重要的作（zuò）用。而相關工作人員需要充分（fèn）了（le）解刀尖半徑補償的具體功能（néng），如半徑補償指令、刀具半徑（jìng）編（biān）程規則以及車刀形狀、位（wèi）置等，明確刀尖（jiān）半徑補償在數（shù）控車加工中的具體（tǐ）應用，從而提升數控車床的加工水平（píng）。
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