數(shù)車刀具刀尖半徑補(bǔ)償與G71指令結(jié)合編程加工應(yīng)用策略

劉才志

摘要：車刀刀尖半徑補(bǔ)償功能是數(shù)控車削編程、加工中的重點(diǎn)、難點(diǎn)，G71指令是數(shù)控車削外圓中應(yīng)用最為普及的一個(gè)指令，正確、有效的將以上兩個(gè)指令結(jié)合在一起進(jìn)行編程和加工，對(duì)提高粗精車外圓的效率、加工質(zhì)量有著極其重要的意義。本文就刀具刀尖半徑補(bǔ)償在G71功能編程中的具體應(yīng)用進(jìn)行分析，以提高編程效率和加工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：刀具半徑補(bǔ)償;G71;結(jié)合;編程;加工

中圖分類號(hào)：TG519 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）06-0014-02

0 引言

在數(shù)控編程與加工中，大多數(shù)工程技術(shù)人員均習(xí)慣于使用G71指令進(jìn)行外圓車削，對(duì)G71的應(yīng)用相對(duì)而言也比較得心應(yīng)手，他們?cè)谶M(jìn)行外圓切削時(shí)的一般做法是：先對(duì)零件放出一定余量，然后用G71進(jìn)行粗、精車，在完成G71加工后，再進(jìn)行尺寸測(cè)量，視誤差大小，最后用基本指令進(jìn)行精加工完成。這樣做下來過程比較繁瑣，同時(shí)也人為的將刀具半徑補(bǔ)償功能與G71功能分裂開來，不利于高效率編程。特別是面對(duì)零件加工精度要求較高時(shí)，必須考慮刀具圓弧半徑的實(shí)際存在以及刀具圓弧對(duì)加工精度的重大影響，因此在熟練運(yùn)用G71的基礎(chǔ)上，有效融入刀具半徑補(bǔ)償指令是提高工件加工指令的關(guān)鍵所在，也是一個(gè)數(shù)控技術(shù)人員必備的編程基本功。

1 理解功能、明晰意義

1.1 刀具半徑補(bǔ)償?shù)囊饬x

任何車刀的刀尖都會(huì)由于制造、刃磨、磨損等原因而帶有一定的刀尖圓弧，但在編程及對(duì)刀過程中我們都是以理想刀尖點(diǎn)作為刀位點(diǎn)，如圖1中所示的O點(diǎn)。數(shù)控編程和加工中，我們都是以這個(gè)理想刀尖點(diǎn)進(jìn)行編程，設(shè)想在加工過程中理想刀尖點(diǎn)和工件輪廓重合，而實(shí)際切削時(shí)刀具的切削刃是刀尖的圓弧切點(diǎn)而非理想刀尖點(diǎn)，在切削內(nèi)外圓柱面和平端面時(shí)，被加工的工件輪廓和實(shí)際切削刃的走刀軌跡重合，不會(huì)產(chǎn)生加工誤差。但在加工圓錐面和內(nèi)外圓弧時(shí)，被加工的工件輪廓（編程軌跡）與實(shí)際切削刃的走刀軌跡存在明顯誤差，從而造成工件尺寸不同程度的過切或欠切，將會(huì)造成加工誤差，見圖1。

刀尖圓弧的存在雖然有利于提高刀具壽命和降低工件表面粗糙度，但在加工圓錐和圓弧輪廓時(shí)由于會(huì)造成實(shí)際切削點(diǎn)與刀位點(diǎn)之間的位置偏差，特別是在加工高精度零件時(shí)影響很大。要消除由于刀具刀尖圓弧半徑帶來的加工誤差就必須采用刀尖圓弧半徑補(bǔ)償功能，即通過刀具補(bǔ)償指令，我們編程時(shí)依然可以依據(jù)工件輪廓尺寸采用G71進(jìn)行編程，而刀具實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡由數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算，從而自動(dòng)調(diào)整各坐標(biāo)軸的移動(dòng)量，確保實(shí)際加工輪廓和編程軌跡上完全一致，從而消除刀具半徑帶來的誤差。

1.2 刀具半徑補(bǔ)償?shù)闹噶?/p>

車刀刀具半徑補(bǔ)償指令包括G41、G42、G40，其中G41表示刀具半徑左補(bǔ)償指令（簡(jiǎn)稱左刀補(bǔ)），G42表示刀具半徑右補(bǔ)償指令（簡(jiǎn)稱右刀補(bǔ)），G40表示刀具半徑補(bǔ)償取消指令。

1.3 左右刀補(bǔ)的判別方法

以加工平面（XZ面）的第三軸（Z軸）的負(fù)方向?yàn)橛^察方向，沿著刀具運(yùn)動(dòng)方向看去（假設(shè)工件不動(dòng)），若刀具位于工件左側(cè)，則為左刀補(bǔ)G41刀具，反之則為右刀補(bǔ)G42。

1.4 科學(xué)確定刀具半徑補(bǔ)償功能參數(shù)

采用刀尖圓弧半徑補(bǔ)償進(jìn)行加工時(shí)，如果刀具的刀尖圓弧和切削時(shí)所處的位置（即刀尖方位）不同，那么刀具的補(bǔ)償量與補(bǔ)償方向也不同。

（1）刀具刀尖圓弧半徑?，F(xiàn)數(shù)控車床使用的刀具在加工效率、加工精度等方面的考慮下一般使用的都是可轉(zhuǎn)位車削刀片，此類刀片可直接根據(jù)刀具型號(hào)得到刀尖的圓弧半徑，如我們最常使用的80度菱形刀片CNMG120408，08代表的就是刀尖圓角半徑為0.8mm。

（2）車刀形狀位置參數(shù)。車刀形狀位置參數(shù)即刀具刀位點(diǎn)與刀尖圓弧中心的位置關(guān)系，其從0～9有10個(gè)方向，如圖2所示。

1.5 正確輸入刀具半徑補(bǔ)償功能參數(shù)

在數(shù)控系統(tǒng)編程時(shí)，不需要計(jì)算刀具圓弧在加工中造成的尺寸誤差，而只需要按照工件的輪廓編程，在程序中加入使用刀具半徑補(bǔ)償指令編程即可。具體做法是在“刀補(bǔ)表”任務(wù)欄中設(shè)置好相應(yīng)刀號(hào)的刀具半徑值及刀尖方位，數(shù)控系統(tǒng)在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)就能自動(dòng)計(jì)算出刀具中心軌跡，即刀具自動(dòng)偏離工件輪廓一個(gè)刀具半徑值，從而加工出所要求的工件輪廓。

2 結(jié)合應(yīng)用，形成經(jīng)驗(yàn)

加工圖3所示零件，我們可以先單獨(dú)以大家熟識(shí)的G71指令進(jìn)行編程，然后再在此基礎(chǔ)上加入刀具半徑補(bǔ)償指令，從而形成編程方法的格式化、經(jīng)驗(yàn)化，以便編程者深刻了解，既降低學(xué)習(xí)難度，又達(dá)到靈活運(yùn)用的目的?，F(xiàn)以華中數(shù)控系統(tǒng)為操作系統(tǒng)，使用G71指令與刀具半徑補(bǔ)償指令對(duì)圖示零件進(jìn)行結(jié)合編程。通過G71指令單獨(dú)編程程序和在G71編程基礎(chǔ)上加入了刀具半徑補(bǔ)償功能后所編程序的對(duì)比可以看出，只要在“循環(huán)體”中的進(jìn)刀程序段加入G42，在“循環(huán)體”外的退刀程序段加入G40即可完成刀具半徑補(bǔ)償功能，實(shí)現(xiàn)零件的粗精加工，確保零件加工精度，見圖4。

3 總結(jié)要點(diǎn)，鞏固強(qiáng)化

（1）刀徑補(bǔ)償?shù)慕⒑腿∠麘?yīng)在不加工的空行程段上，且在G00或G01程序段上實(shí)施。建立和取消補(bǔ)償?shù)某绦蚨?，必須是在補(bǔ)償平面內(nèi)不為零的直線移動(dòng)，且移動(dòng)距離大于刀尖半徑補(bǔ)償值，否則系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤報(bào)警信號(hào)。（2）在進(jìn)行G71循環(huán)指令粗加工時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)并沒有執(zhí)行刀尖的半徑補(bǔ)償功能，待G71指令執(zhí)行完畢后，才會(huì)在其后的精加工中執(zhí)行刀具的半徑補(bǔ)償功能。（3）由于刀具在加工過程中存在磨損情況，致使刀具的半徑值是動(dòng)態(tài)變化的，因此當(dāng)我們所加工的零件精度要求特別高時(shí)，可以在粗加工之后，精加工之前對(duì)當(dāng)前刀具實(shí)際刀尖半徑值進(jìn)行測(cè)量，將此實(shí)際刀具半徑測(cè)量值再次輸入半徑補(bǔ)償界面，而不必修改零件原程序，即可消除加工誤差，提高加工效率。

4 結(jié)語

數(shù)車外圓復(fù)合循環(huán)切削指令G71和刀具刀尖半徑補(bǔ)償功能是數(shù)控編程中十分重要的兩個(gè)編程加工指令，合理、科學(xué)的結(jié)合運(yùn)用該兩個(gè)指令來進(jìn)行編程，對(duì)于降低編程難度，提高加工質(zhì)量和效率有著重要的意義。對(duì)于不同的數(shù)控系統(tǒng)而言，其編程方法和技巧是基本不變的，變化的只是指令的格式而已，這需要編程者在實(shí)際使用過程中必須做到觸類旁通，舉一反三，多加練習(xí)，以不斷提高編程技能。