數控車（chē）床（chuáng）刀（dāo）尖圓弧半徑補償的原理和應用-螺（luó）紋加工機床網-數（shù）控機床市（shì）場網

您現在的位置：螺紋加工機（jī）床（chuáng）網> 技術前沿>數控車床刀尖圓弧半徑（jìng）補（bǔ）償的原理和應用

數（shù）控車床刀尖圓弧半徑補償的原理和（hé）應用

2020-6-8 來源：-- 作者（zhě）：-

【摘要】：數控編（biān）程是按照（zhào）車刀的刀位點編製的（de），實際加工中車刀刀尖並不是一個“點”，而是一段小圓弧（hú）。本文分析了刀尖圓弧半徑對（duì）零件尺寸精度的影（yǐng）響，介紹了刀（dāo）尖圓弧半（bàn） +- 徑補償的原理、補償方法及應用中的（de）注意事項。

【關鍵詞】：數控車床（chuáng）；刀尖圓弧半（bàn）徑補償；原理；注意事項

1 刀尖圓弧半徑補償的原理

1.1 刀（dāo）尖圓弧半徑補償的產生原因

使用尖（jiān）形車刀時，數控編程及對刀操作時以車刀的刀尖為基準，但是為了提高刀具強度、減緩刀具磨損和提高工件精度，實際刀具的刀尖不是一個點，而（ér）是一段小圓弧。刀尖圓弧半徑指的就是車刀刀尖圓弧所構成的假（jiǎ）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（xuē）軌跡與編程軌跡（jì）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（biǎo）麵加工誤差。

1.1.1 刀尖圓（yuán）弧半徑對（duì）加工端麵（miàn）和圓柱類零件表麵的影響

由於刀尖圓弧的存在（zài），在對（duì）刀時，X 軸和（hé） Z 軸兩個方向的對刀點分別是刀片圓弧的 X 軸和 Z 軸方向上最突出的點，這時，數控係統就會以 X 軸和 Z 軸方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 Z 軸方向上最突出的點相切（qiē）的兩條直線（xiàn）的交點，稱之為（wéi）假想刀尖，也就（jiù）是刀具的刀位點。數控係統正是以這個假想刀尖作為理論切削點進行車（chē）削的，而（ér）假想刀尖在實際加工中是不存在（zài）的（de）。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（néng）通過對刀確定，但是切（qiē）削點與圓弧圓心的距離（lí）始終是刀尖圓弧半徑值。車端（duān）麵（miàn）時，切削軌跡垂直於機床軸線，實際切削點（diǎn）為 X 軸方向上最（zuì）突出的點，與假想刀尖點的 Z 坐標值相同；車外圓麵和內孔時，切削軌跡平行於（yú）機床（chuáng）軸線，實際切削點為 Z 軸方向上最（zuì）突（tū）出的點，與假（jiǎ）想（xiǎng）刀尖點的 X 坐標值（zhí）相同，如圖 1 所示。因此，車（chē）刀（dāo）刀尖圓弧半徑大小對（duì）端麵和內、外圓柱麵（miàn）的直徑沒有影響，但是在台（tái）階的過渡處會有欠切現象。

圖 1 車（chē）刀示意圖

1.1.2 刀尖圓弧半徑對加工錐麵、圓弧麵和曲麵類零件表麵的影響

當加工錐麵和圓（yuán）弧麵時，切削軌跡與機床軸線既不垂直也不（bú）平（píng）行，實際切削點與假想刀尖點的 X、Z 坐標都不同。加工錐麵時，假想（xiǎng）刀尖沿著輪廓運動，實際圓弧切削點與編程軌跡有一個（gè）固定的距離，實際圓弧切削點（diǎn）的軌跡與機床主軸的角度和假（jiǎ）想刀尖的軌跡與機床主軸（zhóu）的角度相（xiàng）同，所以刀尖圓弧半徑對圓（yuán）錐的錐度沒有影響，而外圓錐（zhuī）麵會造成（chéng）固定數值的欠切，導致錐麵直徑的尺寸偏大，內圓錐麵（miàn）會造成固定數值的過切（qiē），導致錐麵直徑的尺寸偏小。對於圓弧麵加工，如（rú）果是不過象限的圓（yuán）弧加（jiā）工（gōng）會造成欠切（qiē）或過（guò）切，如果是過象限的圓（yuán）弧加工欠切和過切（qiē）二者兼有，而且欠切量和過切量隨（suí）著輪（lún）廓位置的變化而變化。所以刀尖（jiān）圓弧（hú）半徑會影響圓弧的圓度和圓弧半徑的大小，而且刀尖圓弧半徑越大，加工誤差越大，如圖 2 所示。

圖 2 切削（xuē）圓弧

1.2 刀尖圓弧半徑（jìng）補償

刀尖圓弧半徑補償，不是讓假想刀尖相（xiàng）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序段輪廓距離一個半徑值，即刀尖圓弧的圓心應與工件（jiàn）輪廓偏移一個半徑值，這種偏移稱為刀尖圓弧半徑補償。采（cǎi）用刀尖圓弧（hú）半（bàn）徑（jìng）補償功能後（hòu），編程者仍以假想（xiǎng）刀尖位置按工件輪廓編程，然後在機床（chuáng）中輸入刀尖圓弧半徑（jìng）數（shù）值，則數控係統自動計算補償值，生成刀具路徑，從而（ér）消除（chú）了刀尖圓弧半徑對徑向尺寸精度的影響。采用刀尖（jiān）圓弧半徑（jìng）補償功能時，程序不會隨著（zhe）刀（dāo）尖圓弧半徑的變化而變化，隻需要（yào）修改（gǎi）機床中輸入的半徑值即可。

2 刀尖圓弧半徑補償指（zhǐ）令

2.1 指令格式

G41G00（G01）X（U）_Z（W）_（F）_（刀尖圓弧半徑左補償）

G42 G00（G01）X（U）_Z（W）_（F）_（刀尖圓弧半徑右補償）

G40 G00（G01）X（U）_Z（W）_（F）_（取消刀（dāo）尖圓弧半徑補償）

2.2 判別方法（fǎ）

判別刀尖圓弧半徑補償指令時，必須首先自 Y軸的（de）負方向向 Y 軸正方向看，然後順著刀具的移動（dòng）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方向，當刀具位（wèi）於加工輪廓（kuò）左側時為刀尖圓弧半徑左補（bǔ）償（指令為 G41），當刀具位於（yú）加（jiā）工輪廓右側時為刀尖圓（yuán）弧半徑右補償（cháng）（指令為（wéi） G42）。由此可知無論刀架位（wèi）置是前置（zhì）還是後置，判別刀尖圓（yuán）弧半徑補償指令時一律看（kàn）軸線上方（fāng）。

3 刀尖圓弧半徑補償（cháng）的方法

3.1 刀尖方位的（de）判斷

為了反映切削刀具的方向（xiàng），對不同偏向的假想刀尖都進行了編號。通過假想（xiǎng）刀尖方（fāng）位號表示（shì）刀具的位（wèi）置，共有 9（T1～T9）種設置，數字代表 R 角的方向，如圖 3 所示。