數(shù)控車床的刀尖半徑補償分析及應(yīng)用

李益平

（江蘇省交通技師學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212006）

引言

采用尖角車刀對加工及編程都很方便，但由于刀具越尖就越容易磨損，并且當?shù)毒咛舛M給速度又較大時，一般的輪廓車削將產(chǎn)生車螺紋的效果即使減小進給速度，也會影響到加工表面的粗糙度。為此，在數(shù)控切削加工中，一般把刀尖磨成圓弧形的切削刃。

1 刀具半徑補償?shù)脑?/h2>

為簡化編程，通常將車刀刀尖看作是一個點—假想刀尖點P（見圖1）。在車端面時，用B點切削，刀尖圓弧的實際切削點與理想刀尖點的Z坐標值相同；車外圓柱表面和內(nèi)圓柱孔時，用A點切削，實際切削點與理想刀尖點的X坐標值相同。刀尖圓弧不影響工件尺寸及形狀，因此，車端面和內(nèi)外圓柱表面時不需要對刀尖圓弧半徑進行補償。當加工軌跡與機床軸線不平行（斜線或圓弧時），則實際切削點與理想刀尖點之間在X、Z軸方向都存在位置偏差，如圖2所示。以理想刀尖點P編程的進給軌跡為圖中輪廓線，圓弧刀尖的實際切削軌跡為圖中斜線所示，會造成少切或過切現(xiàn)象，造成了加工誤差。刀尖圓弧半徑R越大，加工誤差越大。刀尖半徑補償?shù)哪康木褪菫榱私鉀Q刀尖圓弧可能引起的加工誤差。

2 刀具半徑補償?shù)膶崿F(xiàn)

2.1 補償指令

為了規(guī)范零件編程，ISO標準規(guī)定：當?shù)毒哐鼐幊誊壽E前進方向左側(cè)運動時，稱為左刀補，用G41表示；反之，沿編程軌跡前進方向右側(cè)運動時，稱為右刀補，用G42表示，如圖3所示。取消刀具半徑補償用G40表示。G40必須和G41或G42成對使用。

刀具半徑補償?shù)墓ぷ鬟^程：

（1）刀補的建立：就是當?shù)毒邚钠瘘c接近工件時，刀具中心從與編程軌跡重合過渡到與編程軌跡偏離一個偏置量的過程。

（2）刀補進行：在 G41，G42 程序段執(zhí)行后，刀具中心始終與編程軌跡相距一個偏置量，直到刀補取消。

（3）刀補的取消：即刀具離開工件，刀具中心軌跡過渡到與編程軌跡重合的過程。

2.2 刀尖方位的確定

假想刀尖的方位有8種位置可以選擇（見圖3）。如果按刀尖圓弧中心編程，則選用0或 9。

2.3 FANUC OI數(shù)控車床刀具半徑補償功能的設(shè)置

以FANUC OI數(shù)控系統(tǒng)車床為例說明設(shè)置刀尖半徑補償值的方法，按MDI鍵盤上的OFFSET/SETING鍵，調(diào)整到幾何形狀補償對話框，如圖4所示：

如1號刀具的刀尖半徑為0.2，刀尖方位編號為3，設(shè)置刀尖半徑補償時先將光標調(diào)整到R下面的位置，在數(shù)據(jù)輸人緩沖區(qū)輸人0.2，按INPUT鍵輸人數(shù)據(jù)，然后再將光標調(diào)整到T下面的位置，在數(shù)據(jù)輸人緩沖區(qū)輸人刀尖方位編號3，按INPUT鍵，完成刀尖圓角補償設(shè)置，編程時通過調(diào)用半徑補償指令來執(zhí)行刀具半徑補償功能。

3 刀具半徑補償在圓弧加工中的應(yīng)用

加工圖5所示的零件，設(shè)刀尖圓角半徑為0.2，車床刀架為前置刀架，刀尖方位角為3。根據(jù)以上方法設(shè)置刀具半徑補償參數(shù)，加工程序如下：

O0001；

N10 M03 S600；

N20 T0101；

N30 G00 X50 Z100；

N40 G00 X0 Z5；

N50 G01 G42 Z0 f0.1；

N60G03U24W-24 R15；

N70 G02 X26 Z-31 R5；

N80 G01 Z-40；

N90 G00 X30；

N100 G42 X50 Z100；

N110M05；

N120M02；

在調(diào)用半徑補償指令后，加工精度達到了設(shè)計要求。由于在加工中應(yīng)用了刀尖半徑補償功能，零件圓弧部分的誤差都大大地減小了。

4 結(jié)語

刀具補償功能的主要作用在于簡化零件的數(shù)控編程加工，即編程者無需考慮刀具的形狀尺寸，按零件的輪廓尺寸編程。在加工前，操作者把圓弧半徑作為補償參數(shù)輸人數(shù)控系統(tǒng)。加工時，通過調(diào)用刀補值，自動進行補償，從而保證零件的加工精度。

[1]高風(fēng)英主編.數(shù)控機床編程與操作切削技術(shù).南京：東南大學(xué)出版社，2009.3

[2]蔡蘭，王霄主編.數(shù)控加工工藝學(xué).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.3

[3]李家杰主編.數(shù)控機床編程與操作實用教程，南京：東南大學(xué)出版社，2005年