數(shù)控車床加工中刀具補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用

1、刀具半徑補(bǔ)償在數(shù)控車削中的應(yīng)用摘要：全面介紹了數(shù)控車床加工過(guò)程中的刀具補(bǔ)償，并且對(duì)數(shù)控車床不具備刀具半徑補(bǔ)償功能時(shí)的刀具補(bǔ)償計(jì)算方法進(jìn)行了闡述。數(shù)控車削刀具半徑補(bǔ)償是數(shù)控系統(tǒng)中的重要功能, 正確地使用該功能, 在數(shù)控車削加工實(shí)踐中能起到保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率的作用。通過(guò)刀具半徑補(bǔ)償?shù)氖噶糠治龊蛻?yīng)用, 介紹刀具半徑補(bǔ)償在數(shù)控車削編程加工中的正確使用方法。關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；加工；刀具補(bǔ)償Abstract: A comprehensive introduction of CNC lathe machining process, and the blade compensating for CNC

2、 lathe tool radius compensation function does not have the blade compensating calculation method is discussed in this paper. The numerical control turning tool radius compensation is the important function of CNC system, correctly use the function, in the numerical control turning processing practic

3、e can play to ensure the product quality and improve production efficiency. Through the compensation for the tool radius vector analysis and application is introduced, and the tool radius compensation in the numerical control turning processing the correct use of programming method. Keywords: CNC la

4、the, Processing; Blade compensating 前言數(shù)控車床通常連續(xù)實(shí)行各種切削加工，刀架在換刀時(shí)前一刀具刀尖位置和新?lián)Q的刀具位置之間會(huì)產(chǎn)生差異，刀具安裝也存在誤差、刀具磨損和刀尖圓弧半徑等誤差，若不利用刀具補(bǔ)償功能予以補(bǔ)償，就切削不出符合圖樣要求形狀的零件。此外，合理利用刀具補(bǔ)償還可以簡(jiǎn)化編程。數(shù)控車床的刀具補(bǔ)償可分為兩類，即刀具位置補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償。在車削過(guò)程中，刀尖圓弧半徑中心與編程軌跡會(huì)偏移一個(gè)刀尖圓弧半徑值r,用指令補(bǔ)償因刀尖半徑引起的偏差的這種偏置功能，稱為刀具半徑補(bǔ)償。 具有補(bǔ)償功能的數(shù)控車，編程時(shí)，不用計(jì)算刀尖半徑中心軌跡，只要按工件輪廓編程即可(按照

5、加工圖上的尺寸編寫程序)；在執(zhí)行刀具半徑補(bǔ)償時(shí)，刀具會(huì)自動(dòng)偏移一個(gè)刀具半徑值；當(dāng)?shù)毒吣p，刀尖半徑變小；刀具更換，刀尖半徑變大時(shí)，只需更改輸入刀具半徑的補(bǔ)償值，不需修改程序。補(bǔ)償值可通過(guò)手動(dòng)輸入方式，從控制面板輸入，數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出刀具半徑中心運(yùn)動(dòng)軌跡。第一章 刀具半徑補(bǔ)償?shù)暮?jiǎn)介一. 刀具半徑補(bǔ)償1.刀具半徑補(bǔ)償?shù)母拍钫袷褂昧说毒唛L(zhǎng)度補(bǔ)償在編程時(shí)基本上不用考慮刀具的長(zhǎng)度一樣，因?yàn)橛辛说毒甙霃窖a(bǔ)償，我們?cè)诰幊虝r(shí)可以不要考慮太多刀具的直徑大小了。刀長(zhǎng)補(bǔ)償對(duì)所有的刀具都適用，而刀具半徑補(bǔ)償則一般只用于銑刀類刀具。當(dāng)銑刀加工工件的外或內(nèi)輪廓時(shí)，就用得上刀具半徑補(bǔ)償，當(dāng)用端面銑刀加工工件的端面時(shí)則只

6、需刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償。因?yàn)榈毒甙霃窖a(bǔ)償是一個(gè)比較難以理解和使用的一個(gè)指令，所以在編程中很多人不愿使用它。但是我們一旦理解和掌握了它，使用起來(lái)對(duì)我們的編程和加工將帶來(lái)很大的方便。當(dāng)編程者準(zhǔn)備編一個(gè)用銑刀加工一個(gè)工件的外形的程序時(shí)，首先要根據(jù)工件的外形尺寸和刀具的半徑進(jìn)行細(xì)致的計(jì)算坐標(biāo)值來(lái)明確刀具中心所走的路線。此時(shí)所用的刀具半徑只是這把銑刀的半徑值，當(dāng)辛辛苦苦編完程序后發(fā)現(xiàn)這把銑刀不太適合要換用其他直徑的刀具，編程員就要不辭辛勞地重新計(jì)算刀具中心所走的路線的坐標(biāo)值。這對(duì)于一個(gè)簡(jiǎn)單的工件問(wèn)題不太大，對(duì)于外形復(fù)雜的模具來(lái)說(shuō)重新計(jì)算簡(jiǎn)直是太困難了。一個(gè)工件的外形加工分粗加工和精加工，這樣粗加工程序編好后也就

7、是完成了粗加工。因?yàn)榻?jīng)過(guò)粗加工，工件外形尺寸發(fā)生了變化，接下來(lái)又要計(jì)算精加工的刀具中心坐標(biāo)值，工作量就更大了。此時(shí)，如果用了刀具半徑補(bǔ)償，這些麻煩都迎刃而解了。我們可以忽略刀具半徑，而根據(jù)工件尺寸進(jìn)行編程，然后把刀具半徑作為半徑補(bǔ)償放在半徑補(bǔ)償寄存器里。臨時(shí)更換銑刀也好、進(jìn)行粗精加工也好，我們只需更改刀具半徑補(bǔ)償值，就可以控制工件外形尺寸的大小了，對(duì)程序基本不用作一點(diǎn)修改。2.刀具半徑補(bǔ)償?shù)氖褂玫毒甙霃窖a(bǔ)償?shù)氖褂檬峭ㄟ^(guò)指令G41、G42來(lái)執(zhí)行的。補(bǔ)償有兩個(gè)方向，即沿刀具切削進(jìn)給方向垂直方向的左面和右面進(jìn)行補(bǔ)償，符合左右手定則;G41是左補(bǔ)償，符合左手定則;G42是右補(bǔ)償，符合右手定則，如圖3所

8、示。圖3刀具半徑補(bǔ)償使用的左右手定則在使用G41、G42進(jìn)行半徑補(bǔ)償時(shí)，應(yīng)特別注意使補(bǔ)償有效的刀具移動(dòng)方向與坐標(biāo)。刀具半徑補(bǔ)償?shù)钠鸬段恢煤苤匾?，如果使用不?dāng)?shù)毒咚庸さ穆窂饺菀壮鲥e(cuò)，如圖4所示。圖4刀具半徑補(bǔ)償?shù)钠鸬段恢萌绻笹42補(bǔ)償有效的過(guò)程為刀具從位置1到2，則銑刀將切出一個(gè)斜面如圖4中所示的A-B斜面。正確的走刀應(yīng)該是在刀具沒(méi)有切削工件之前讓半徑補(bǔ)償有效，然后進(jìn)行正常的切削。如圖4所示，先讓銑刀在從位置1移動(dòng)到位置3的過(guò)程中使補(bǔ)償有效，然后從位置3切削到位置2繼續(xù)以下的切削，則不會(huì)出現(xiàn)A-B斜面。因此，在使用G41、G42進(jìn)行半徑補(bǔ)償時(shí)應(yīng)采取以下步驟：設(shè)置刀具半徑補(bǔ)償值;讓刀具移動(dòng)來(lái)使

9、補(bǔ)償有效(此時(shí)不能切削工件);正確地取消半徑補(bǔ)償(此時(shí)也不能切削工件)。記住，在切削完成而刀具補(bǔ)償結(jié)束時(shí)，一定要用G40使補(bǔ)償無(wú)效。G40的使用同樣遇到和使補(bǔ)償有效相同的問(wèn)題，一定要等刀具完全切削完畢并安全地推出工件以后才能執(zhí)行G40命令來(lái)取消補(bǔ)償。二刀具半徑補(bǔ)償?shù)姆椒?把實(shí)際的刀具半徑存放在一個(gè)可編程刀具半徑偏置寄存器中D #；(可編程刀具半徑偏置寄存器號(hào)。) 假設(shè)刀具的半徑為零，直接根據(jù)零件的輪廓形狀進(jìn)行編程; CNC系統(tǒng)將該編號(hào)(寄存器號(hào))對(duì)應(yīng)的刀具半徑偏置寄存器中存放的刀具半徑取出，對(duì)刀具中心軌跡進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算，生成實(shí)際的刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡。2.刀具半徑補(bǔ)償指令a)刀具半徑左補(bǔ)償 b)刀具

10、半徑右補(bǔ)償?shù)毒甙霃窖a(bǔ)償分為：(1)刀具半徑左補(bǔ)償：用G41定義，刀具位于工件左側(cè)；(2)刀具半徑右補(bǔ)償：用G42定義，刀具位于工件右側(cè)；(3)取消刀具半徑補(bǔ)償：G40。(4)刀具半徑偏置寄存器號(hào)：用非零的D# 代碼選擇；對(duì)于車削數(shù)控加工，由于車刀的刀尖通常是一段半徑很小的圓弧，車床而假設(shè)的刀尖點(diǎn)(一般是通過(guò)對(duì)刀儀測(cè)量出來(lái)的)并不是刀刃圓弧上的一點(diǎn)。因此，加工中心在車削錐面、倒角或圓弧時(shí)，可能會(huì)造成切削加工不足(不到位)或切削過(guò)量(過(guò)切)的現(xiàn)象。切削錐面時(shí)因切削加工不足而產(chǎn)生的加工誤差。    因此，當(dāng)使用車刀來(lái)切削加工錐面時(shí)，必須將假設(shè)的刀尖點(diǎn)的路徑作適當(dāng)?shù)男拚?/p>

11、使之切削加工出來(lái)的工件能獲得正確的尺寸，這種修正方法稱為刀尖半徑補(bǔ)償(ToolNoseRadiusCompensation，簡(jiǎn)稱TNRC)。    (1)車刀形狀和位置  車刀形狀和位置是多種多樣的，車床形狀還決定刀尖圓弧在什么位置。此車刀形狀和位置亦必須輸入計(jì)算機(jī)中。    車刀形狀和位置共有九種。車刀的形狀和位置分別用參數(shù)T1W輸入到刀具數(shù)據(jù)庫(kù)中。典型的車刀形狀、位置與參數(shù)的關(guān)系。    (2)刀尖半徑和位置的輸入  刀具數(shù)據(jù)庫(kù)(TOOL DATA)數(shù)據(jù)項(xiàng)目。加工中心X、Z為刀具位

12、置補(bǔ)償值(mm)  (車床r值不用)；R為刀尖半徑(mm)：T為刀尖位置代碼。如果在程序中輸入下面指令GOO  G42  X1000  Z30  TOl01；那么數(shù)控裝置按照01刀具補(bǔ)償欄內(nèi)X、Z、及、了的數(shù)值自動(dòng)修正刀具的安裝誤差(執(zhí)行刀位補(bǔ)償)，車床還自動(dòng)計(jì)算刀尖圓弧半徑補(bǔ)償量，把刀尖移動(dòng)到正確的位置上。    (3)刀具半徑的左右補(bǔ)償    1)C,41刀具左補(bǔ)償。順著刀具運(yùn)動(dòng)方向看，刀具在工件的左邊，稱為刀具左補(bǔ)償，用C,41代碼編程。    2)

13、C,42刀具右補(bǔ)償。順著刀具運(yùn)動(dòng)方向看，刀具在工件的右邊，稱為刀具右補(bǔ)償，用C42代碼編程。    3)C40取消刀具左、右補(bǔ)償。車床如需要取消刀具左、右補(bǔ)償，可編人C-40代碼。這時(shí)，車刀軌跡按理論刀尖軌跡運(yùn)動(dòng)。    (4)刀具補(bǔ)償?shù)木幊谭椒捌渥饔?#160; 加工中心如果根據(jù)機(jī)床初始狀態(tài)編程(即無(wú)刀尖半徑補(bǔ)償)，車刀按理論刀尖軌跡移動(dòng)，產(chǎn)生表面形狀誤差6。    如程序段中編人G42指令，車刀按車刀圓弧中心軌跡移動(dòng)，無(wú)表面形狀誤差?？煽闯霎?dāng)編人G42指令，到達(dá)戶：點(diǎn)時(shí)，車刀多走一個(gè)刀尖半徑距離。&

14、#160;   (5)刀具半徑補(bǔ)償?shù)木幊桃?guī)則  加工中心車床刀具補(bǔ)償必須遵循以下規(guī)則：    1)G40、G41、G42只能用GOO、G01結(jié)合編程。車床不允許與G02、G03等其他指令結(jié)合編程，否則報(bào)警。        2)在編人G40、G41、G42的GOO與G01前后的兩個(gè)程序段中，X、Z值至少有一個(gè)值變化。否則產(chǎn)生報(bào)警。    3)在調(diào)用新的刀具前，必須取消刀具補(bǔ)償，否則產(chǎn)生報(bào)警。二、   刀具刀尖圓弧半徑補(bǔ)

15、償 G40、G41、G42指令     數(shù)控程序是針對(duì)刀具上的某一點(diǎn)即刀位點(diǎn)進(jìn)行編制的，車刀的刀位點(diǎn)為理想尖銳狀態(tài)卜的假想刀尖A點(diǎn)或刀尖圓弧圓心O點(diǎn)（見(jiàn)圖1 43）但實(shí)際加工中的車刀，由于工藝或其他要求，刀尖往往不是一理想尖銳點(diǎn)，而是一段圓弧。當(dāng)切削加土?xí)r刀具切削點(diǎn)在刀尖圓弧上變動(dòng)（見(jiàn)圖1 -44），造成實(shí)師切削點(diǎn)與刀位點(diǎn)之問(wèn)的位置有偏差，故造成過(guò)切或少切（見(jiàn)圖 1一44）。這種由于刀尖不是一理想尖銳點(diǎn)而是一段圓弧，造成的加工誤差，可用刀尖半徑補(bǔ)償功能來(lái)消除。     系統(tǒng)執(zhí)行到含有T代碼的程序段時(shí)，是否對(duì)刀共進(jìn)行

16、刀尖半徑補(bǔ)償，以及以何種力式補(bǔ)償，由G代碼中的G40、G41、G42決定。        G40：取消刀尖半徑補(bǔ)償，刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡與編程軌跡一致；G41：刀尖半徑左補(bǔ)償，洽進(jìn)給方向，刀尖位置在編程軌跡左邊時(shí)G42：刀尖半徑右補(bǔ)償，錯(cuò)進(jìn)給方向刀尖位置在編程軌跡右邊時(shí)。刀尖半徑補(bǔ)償G41/G42是在加工平面內(nèi)，沿進(jìn)給方向看，根據(jù)刀尖位置在編程軌跡左邊右側(cè)判斷來(lái)區(qū)分的。加工平而的判斷，與觀察方向即第而軸方向有關(guān)。圖1一45（b） 為CJK6032數(shù)控機(jī)床的刀尖半徑補(bǔ)償方向。    由于數(shù)控程序是針對(duì)刀具

17、上的刀位點(diǎn)即A點(diǎn)或O點(diǎn)（見(jiàn)圖1一43）進(jìn)行編制的，因此對(duì)刀時(shí)使該點(diǎn)與程序中的起點(diǎn)重合。在沒(méi)有刀具圓弧半徑補(bǔ)償功能時(shí)，按哪點(diǎn)編程，則該點(diǎn)按編程軌跡運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生過(guò)切或少切的大小和方向因刀尖圓弧方向及刀尖位置方向而異。當(dāng)有刀具圓弧半徑補(bǔ)償功能時(shí)須定義上述參數(shù)，其中刀尖位置方向號(hào)從0至9有10個(gè)方向號(hào)。當(dāng)按假想刀尖A點(diǎn)編程時(shí)，刀尖位置方向因安裝方向不同、從刀尖圓弧中心到假想刀尖的方向，有8種刀尖位置方向號(hào)可供選擇，并依次設(shè)為1一8號(hào)：當(dāng)按刀尖圓弧中心O點(diǎn)編程時(shí)，刀尖位置方向則設(shè)定為O或9 號(hào)。該方向的判斷也與第三軸有關(guān)，圖1一46（b）所示的方向?yàn)镃JK6032數(shù)控車床的刀尖安裝方向。刀尖半徑補(bǔ)償?shù)募尤?/p>

18、是執(zhí)行G41或G42指令時(shí)完成的，當(dāng)前面沒(méi)有G41或G42 指今時(shí)，可以不用G40指令，而且直接寫入G41或G42指令即可；發(fā)現(xiàn)前面為G41或 G42指令時(shí)，則先應(yīng)指定G40指令取消前面的刀尖半徑補(bǔ)償后，在寫入G41或G42指令，刀尖半徑補(bǔ)償?shù)娜∠窃贕41或G42指令后面，加G41指令完成。注：1）當(dāng)前面有G41、G42指令時(shí)，如要轉(zhuǎn)換為G42、G41或結(jié)束半徑補(bǔ)償時(shí)應(yīng)先指定G40。指令取消前面的刀尖半徑補(bǔ)償。 2）程序結(jié)束時(shí)，必須清除刀補(bǔ)。3）   G41、G42、G40指令應(yīng)在GOO或G01程廳段中加入。 4）在補(bǔ)償狀態(tài)下，沒(méi)有移動(dòng)的程序段（M 指令、延時(shí)指令等），不

19、能在連續(xù)2 個(gè)以上的程序段中指定，否則會(huì)過(guò)切或欠切。 5）在補(bǔ)償啟動(dòng)段或補(bǔ)償狀態(tài)下不得指定移動(dòng)距離為0的G00、G01等指令。 6）在G40刀尖圓弧半徑補(bǔ)償取消段，必須同時(shí)有X、Z兩個(gè)軸方向的位移。刀具補(bǔ)償量的設(shè)定，是由操作者在CRT/MDI面板上用“刀補(bǔ)值”功能鍵，置人刀具補(bǔ)償寄存器，共中對(duì)應(yīng)梅個(gè)刀其補(bǔ)償號(hào)，都有一組刀補(bǔ)值：刀尖圓弧半徑R 和刀尖位置號(hào)T%1047N1 G92 X60 Z40       N2 T0101N3 G90 G01 G42 X30 Z37 F300 M03     &

20、#160;  N4 Z25N5 G02 X46 Z17 18       N6 G01 X50        N7 Z0        N8 X54        N9 G00 G40 X60 Z40 T0100        N10 M05     

21、;   N11 M30 第二章 刀具位置補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償1 刀具位置補(bǔ)償加工過(guò)程中，若使用多把刀具，通常取刀架中心位置作為編程原點(diǎn)，即以刀架中心! 為程序的起始點(diǎn)，如圖1所示，而刀具實(shí)際移動(dòng)軌跡由刀具位置補(bǔ)償值控制。由圖1（a）可見(jiàn)，刀具位置補(bǔ)償包含刀具幾何補(bǔ)償值和磨損補(bǔ)償值。圖1 刀具位置補(bǔ)償由于存在兩種形式的偏移量，所以刀具位置補(bǔ)償使用兩種方法，一種方法是將幾何補(bǔ)償值和磨損補(bǔ)償值分別設(shè)定存儲(chǔ)單元存放補(bǔ)償值，其格式為：另一種方法是將幾何偏移量和磨損偏移量合起來(lái)補(bǔ)償，如圖（b）所示，其格式為：總補(bǔ)償值存儲(chǔ)單元編號(hào)有兩個(gè)作用，一個(gè)作用是選擇刀具號(hào)對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償值，并執(zhí)

22、行刀具位置補(bǔ)償功能；另一個(gè)作用是當(dāng)存儲(chǔ)單元編號(hào)00時(shí)可以取消位置補(bǔ)償，例如T0100，表示消去+號(hào)刀具當(dāng)前的補(bǔ)償值。圖2表示位置補(bǔ)償?shù)淖饔?，圖2中的實(shí)線是刀架中心A 點(diǎn)的編程軌跡線，虛線是執(zhí)行位置補(bǔ)償時(shí)A 點(diǎn)的實(shí)際軌跡線，實(shí)際軌跡的方位和X、Z軸的補(bǔ)償值有關(guān)，其程序?yàn)椋篘010  G00 X10 Z-10 T0202；N020  G01     Z-30；N030      X20 Z-40 T0200；圖2 刀具位置補(bǔ)償作用數(shù)控車床系統(tǒng)刀具結(jié)構(gòu)如圖3所示，圖3中P為假想刀尖，S為刀頭

23、圓弧圓心，r為刀頭半徑，A為刀架參考點(diǎn)。圖3 車刀結(jié)構(gòu)車床的控制點(diǎn)是刀架中心，所以刀具位置補(bǔ)償始終需要。刀具位置補(bǔ)償是用來(lái)實(shí)現(xiàn)刀尖圓弧中心軌跡與刀架參考點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)換，對(duì)應(yīng)圖3中A與S之間的轉(zhuǎn)換，但是實(shí)際上我們不能直接測(cè)得這兩個(gè)中心點(diǎn)之間的距離矢量，而只能測(cè)得假想刀尖! 與刀架參考點(diǎn)$ 之間的距離。為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，不妨假設(shè)刀頭半徑r=0，這時(shí)可采用刀具長(zhǎng)度測(cè)量裝置測(cè)出假想刀尖點(diǎn)P相對(duì)于刀架參考點(diǎn)的坐標(biāo)和，并存入刀具參數(shù)表中。式中： 假想刀尖P點(diǎn)坐標(biāo)；（X，Z） 刀架參考點(diǎn)A的坐標(biāo)。至此很容易寫出刀具位置補(bǔ)償?shù)挠?jì)算公式為式中假想刀尖P的坐標(biāo)實(shí)際上即為加工零件軌跡點(diǎn)坐標(biāo)，可從數(shù)控加工程序中獲得。此時(shí)，

24、零件輪廓軌跡經(jīng)式（2）補(bǔ)償后，即能通過(guò)控制刀架參考點(diǎn)A來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于圖3中r0的情況，在進(jìn)行刀具位置補(bǔ)償時(shí)，不但需要考慮到刀頭圓弧半徑的補(bǔ)償，而且還要考慮到刀具的安裝方式（具體見(jiàn)2.2）。2 刀具半徑補(bǔ)償編制加工程序時(shí)，一般是將刀尖看作是一個(gè)點(diǎn)，然而實(shí)際上刀尖是有圓弧的，在切削內(nèi)孔、外圓及端面時(shí)，刀尖圓弧不影響加工尺寸和形狀，但在切削錐面和圓弧時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致刀具的行走軌跡與編程軌跡不相吻合，而有一差值。圖4表示圓弧刀尖有半徑補(bǔ)償和無(wú)半徑補(bǔ)償時(shí)的軌跡。從圖中可以看出，采用假想刀尖P編程時(shí)，刀具圓弧中心軌跡如圖4中雙點(diǎn)劃線所示，刀具實(shí)際加工軌跡和工件要求的輪廓形狀存在誤差，誤差大小和圓弧半徑

25、r有關(guān)。若采用刀具圓弧中心編程并使用半徑補(bǔ)償功能時(shí)刀具圓弧中心的軌跡是圖4中的細(xì)實(shí)線，加工軌跡和工件要求的輪廓相等。圖4 圓弧刀尖有半徑補(bǔ)償和無(wú)半徑補(bǔ)償時(shí)的軌跡因?yàn)檐嚨兜陌惭b和幾何形狀較復(fù)雜，下面通過(guò)幾個(gè)方面作進(jìn)一步闡述。2.1 假想刀尖P的方位確定假想車刀刀尖P相對(duì)圓弧中心的方位與刀具移動(dòng)方向有關(guān)，它直接影響圓弧車刀補(bǔ)償計(jì)算結(jié)果。圖5是圓弧車刀假想刀尖方位及代碼。從圖中可以看出，刀尖P的方位有八種，分別用18八個(gè)數(shù)字代碼表示，同時(shí)規(guī)定，刀尖取圓弧中心位置時(shí)，代碼為0或9，可以理解為沒(méi)有圓弧補(bǔ)償。圖5 圓弧車刀假想刀尖方位及代碼2.2 圓弧半徑補(bǔ)償和位置補(bǔ)償?shù)年P(guān)系如果按照刀

26、架中心A點(diǎn)作為編程起始點(diǎn)，不考慮圓弧半徑補(bǔ)償，則車刀在X軸和Z軸補(bǔ)償值按照?qǐng)D1（b）所示方法確定。既要考慮車刀位置補(bǔ)償，又要考慮圓弧半徑補(bǔ)償，此時(shí)車刀在X軸和Z軸的位置補(bǔ)償值可以按照?qǐng)D6所示方法確定，而將刀具的圓弧半徑r值放入相應(yīng)的存儲(chǔ)單元中，在加工時(shí)數(shù)控裝置自動(dòng)進(jìn)行圓弧半徑補(bǔ)償。在刀具代碼T中的補(bǔ)償號(hào)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元中，存放一組數(shù)據(jù)：X軸Z軸的長(zhǎng)度補(bǔ)償值，圓弧半徑補(bǔ)償值和假想刀尖方位（09）。操作時(shí)，可以將每一把刀具的四個(gè)數(shù)據(jù)分別輸入刀具補(bǔ)償號(hào)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元中，即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償（表1）。圖6 圓弧車刀位置補(bǔ)償表1 刀具補(bǔ)償值2.3 圓弧半徑自動(dòng)補(bǔ)償軌跡刀具半徑是否補(bǔ)償以及采用何種方式

27、補(bǔ)償，是由G指令中的G40、G41、G42決定的：G40刀具半徑補(bǔ)償取消，即使用該指令后，使G41、G42指令無(wú)效。G41刀具半徑左補(bǔ)償，即沿刀具運(yùn)動(dòng)方向看，刀具位于工件左側(cè)時(shí)的刀具半徑補(bǔ)償。G42刀具半徑右補(bǔ)償，即沿刀具運(yùn)動(dòng)方向看，刀具位于工件右側(cè)時(shí)的刀具半徑補(bǔ)償。圖7是使用圓弧半徑補(bǔ)償時(shí)刀具補(bǔ)償過(guò)程。圖7中刀具補(bǔ)償?shù)某绦蚋袷綖椋篏40_； 消除補(bǔ)償；G41_； 半徑補(bǔ)償起始程序段；   _；圖7 刀具補(bǔ)償過(guò)程從圖7可以看出，在起始程序段中，刀具在移動(dòng)過(guò)程中逐漸加上補(bǔ)償值。當(dāng)起始程序段結(jié)束之后，刀具圓弧中心停留在程序設(shè)定坐標(biāo)點(diǎn)的垂線上，距離是半徑補(bǔ)償值。第三章 

28、數(shù)控車床不具備刀具半徑補(bǔ)償功能時(shí)的刀具補(bǔ)償計(jì)算當(dāng)數(shù)控車床沒(méi)有刀具半徑補(bǔ)償功能時(shí)，用圓頭車刀加工工件時(shí)，就要用計(jì)算的方法來(lái)求解刀具半徑補(bǔ)償量。一按假想刀尖編程加工錐面如圖8所示，若假想刀尖沿工件輪廓AB移動(dòng)，即與AB重合，并按AB尺寸編程，則必然產(chǎn)生圖8（a）中ABCD殘留誤差。因此按圖8（b）所示，使車刀的切削點(diǎn)移至AB，并沿AB移動(dòng)，從而可避免殘留誤差，但這時(shí)假想刀尖軌跡與輪廓在Z方向相差了z。式中：r為刀具圓弧半徑；為錐面斜角。因此可直接按假想刀尖軌跡的坐標(biāo)值編程，在x方向和z方向予以補(bǔ)償z即可。圖8 車錐面刀補(bǔ)償示意圖二 按假想刀尖編程加工圓弧當(dāng)車削圓弧表面時(shí)，會(huì)出現(xiàn)如圖9所示的情況。圖

29、9（a）為車削半徑為R的凸圓弧，由于P的存在，則刀尖# 點(diǎn)所走的圓弧軌跡并不是工件所要求的圓弧形狀。其圓心為“”，半徑為“R+r”，此時(shí)編程人員仍按假想刀尖P點(diǎn)進(jìn)行編程，不考慮刀尖圓弧半徑的影響，但要求加工前應(yīng)在刀補(bǔ)值上給Z向和X向分別加一個(gè)補(bǔ)償量r。同理，在切削凹圓弧，如圖9（b）時(shí)，則在X向和Z向分別減一個(gè)補(bǔ)償量r。圖9 車圓弧刀補(bǔ)示意圖三按刀尖圓弧中心軌跡編程圖10所示零件是由三段凸圓弧和凹圓弧構(gòu)成的，這時(shí)可用虛線所示的三段等距線進(jìn)行編程，即圓半徑為圓半徑為圓半徑為，三段圓弧的終點(diǎn)坐標(biāo)由等距的切點(diǎn)關(guān)系求得。這種方法編程比較直觀，常被采用。圖10 按刀尖圓弧中心編程第四章 數(shù)控車削中刀具半

30、徑補(bǔ)償?shù)氖噶糠治龊蛻?yīng)用1刀具半徑補(bǔ)償?shù)氖噶康毒甙霃窖a(bǔ)償計(jì)算的主要工作是根據(jù)刀具的方向矢量和半徑矢量計(jì)算各種轉(zhuǎn)接類型轉(zhuǎn)接點(diǎn)的坐標(biāo)值,即根據(jù)相鄰編程輪廓段的起止點(diǎn)坐標(biāo)值判斷轉(zhuǎn)接類型, 調(diào)用相應(yīng)的計(jì)算程序計(jì)算出轉(zhuǎn)接點(diǎn)坐標(biāo)值。了解計(jì)算機(jī)軟件關(guān)于刀具補(bǔ)償轉(zhuǎn)接點(diǎn)的坐標(biāo)值計(jì)算, 對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐具有指導(dǎo)作用。為了正確地理解數(shù)控車削刀具半徑補(bǔ)償?shù)倪^(guò)程,下面引入矢量的概念( 數(shù)控車床的編程為G18 平面,以上手刀為例) 。( 1) 直線方向矢量: 指與運(yùn)動(dòng)方向一致的單位矢量, 用L d 表示。( 2) 圓弧方向矢量: 是指圓弧上某一動(dòng)點(diǎn)的切線方向上的單位矢量, 用L d 表示。( 3) 刀尖圓弧半徑矢量: 是指垂直于

31、編程軌跡且大小等于刀尖圓弧半徑、方向指向刀尖圓弧中心的矢量, 用rd 表示。根據(jù)以上的矢量描述, 數(shù)控系統(tǒng)能夠正確判斷各種轉(zhuǎn)接類型并計(jì)算各轉(zhuǎn)接點(diǎn)的坐標(biāo)值。2刀具半徑補(bǔ)償過(guò)程刀具半徑補(bǔ)償是數(shù)控車床的重要功能之一。通常采用的對(duì)刀方法都是將刀尖作為刀位點(diǎn), 然而在實(shí)際應(yīng)用中, 為了提高刀具壽命和降低加工表面的粗糙度,一般將車刀刀尖磨成半徑0. 22 的圓弧, 這樣按零件輪廓編程運(yùn)行后, 實(shí)際起切削作用的是圓弧的各切削點(diǎn), 這樣勢(shì)必會(huì)造成加工誤差。消除由刀尖圓弧引起的加工誤差必須進(jìn)行刀尖圓弧半徑自動(dòng)補(bǔ)償, 補(bǔ)償參數(shù)包括刀尖半徑R 值和刀尖方位T 值。將刀補(bǔ)參數(shù)輸入數(shù)控系統(tǒng)之后, 刀具半徑補(bǔ)償?shù)姆较蛞?/p>

32、執(zhí)行G41( 或G42) 之后方可生效。刀具半徑補(bǔ)償?shù)膱?zhí)行過(guò)程分為以下3 個(gè)步驟:( 1) 起動(dòng)偏置: 從取消偏置方式變?yōu)槠梅绞降某绦蚨畏Q為起動(dòng)偏置程序段。在起動(dòng)偏置的程序段進(jìn)行刀具偏置的過(guò)渡運(yùn)動(dòng), 在起動(dòng)程序段的終點(diǎn), 刀尖R 中心位于下個(gè)程序段起點(diǎn), 并在與下個(gè)程序段垂直的位置上, 同時(shí)滿足刀具方向矢量和半徑矢量的條件。起動(dòng)偏置的程序段必須是G00 或G01, 如圖1 所示。圖1起動(dòng)偏置( 2) 執(zhí)行偏置: 在執(zhí)行了G41( 或G42) 的程序段中, 刀位點(diǎn)發(fā)生了變化, 由理論刀尖偏移至刀尖R 中心, 而刀尖R 中心軌跡始終垂直于方向矢量且偏離編程軌跡一個(gè)刀尖圓弧半徑矢量, 依靠刀尖圓弧

33、外緣來(lái)加工零件輪廓。( 3) 取消偏置: 在執(zhí)行偏置的方式中如果指令了G40, 則這個(gè)程序段被稱為取消偏置程序段。取消偏置如圖2 所示, 從圖2 中可以看出, 在取消偏置程序段的前一個(gè)程序段, 刀尖不在該程序段的終點(diǎn), 這個(gè)變化是由刀位點(diǎn)造成的, 生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)特別注意, 取消偏置的程序段必須是G00 或G01。3刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用在數(shù)控車削加工中, 如果被加工零件的輪廓是正交面( 柱面和端面) 組成的, 則建立刀具半徑補(bǔ)償與否, 所加工的零件輪廓都是完全一致的, 這樣很容易造成部分操作人員忽視了刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用。但在加工非正交面( 弧面和錐面) 輪廓時(shí), 不進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償就會(huì)發(fā)生過(guò)切和余切

34、現(xiàn)象, 這樣勢(shì)必造成零件的不合格或報(bào)廢。在實(shí)際應(yīng)用中要注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題:( 1) 加工小于刀尖半徑的內(nèi)圓弧時(shí), 由于偏置的刀尖圓弧中心找不到正確的圓心軌跡將導(dǎo)致過(guò)切, 如圖3 所示。圖2取消偏置圖3輪廓半徑小于刀尖半徑時(shí)產(chǎn)生過(guò)切( 2) 加工小于刀尖半徑的臺(tái)階時(shí), 由于臺(tái)階小于刀具半徑, 因此在新舊矢量交替時(shí), 偏置的刀尖圓弧中心將向編程的反方向移動(dòng), 產(chǎn)生過(guò)切, 如圖4 所示。( 3) 在執(zhí)行刀補(bǔ)的程序段中, 如果有加工端面的軌跡時(shí)應(yīng)特別注意, 因?yàn)橛械都夥轿惶?hào), 要特別小心切削方向, 右刀補(bǔ)時(shí), 只能允許偏刀從旋轉(zhuǎn)中心往外切削, 否則會(huì)多切掉一個(gè)刀尖圓弧直徑的量, 如圖5 所示。圖4臺(tái)階尺寸小于刀尖半徑時(shí)產(chǎn)生過(guò)切圖5加工端面的切削方向( 4) 同樣在執(zhí)行刀補(bǔ)的程序段中, 由于刀位號(hào)已經(jīng)確定, 所以用正偏刀加工倒錐的輪廓時(shí), 系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生過(guò)切報(bào)警。( 5) 在取消偏置的程序段( G40) 中, 刀具刀尖圓弧中心位