數（shù）控加工中車刀刀尖半徑補償中的計算

刀尖半徑補償（cháng）是數控（kòng）車削（xuē）中常見的問題。本文分析了刀尖半徑的影響，並根據（jù）數控係統的不同功能介（jiè）紹了刀（dāo）尖半徑的補償方法。

刀尖半徑補（bǔ）償是數控車削中常見的問題。本文分析了刀尖（jiān）半徑的影響，並根據數控係統的不同功能介（jiè）紹了刀尖半徑的補（bǔ）償方法。

編製數控車床加工程序時，理論（lùn）上將車刀刀尖視為一個點，圖1a所示的（de）P點為理論刀尖。但為（wéi）了延長刀具的使用壽命（mìng），降低被加工工件的（de）表麵（miàn）粗糙度，通常會將刀尖修磨成（chéng）小半徑的圓弧（hú）(一般圓弧的半徑R在0.4-1.6之間)。如圖1b所示，X方向和Z方向的交點P稱為假想刀尖，是編程時確定加工軌跡的點，該點的運動軌跡（jì）由（yóu）數（shù）控係統控（kòng）製。但（dàn）在（zài）實際切削中起作（zuò）用的切削刃是圓弧的切點A和B，它們是實際切削時形成工件表麵的點。顯然，假想的刀點P與實際的切削點A、b是不同的，因此，在數控加工或數控（kòng）編程時（shí），如果不（bú）進行刀點圓角半徑補償，隻按照工件輪廓編製（zhì）的程序進行加工，必然會產生加工誤差。

圖1圓頭（tóu）刀的假想刀（dāo）尖

一（yī）、假想刀尖的軌跡分析和偏置計算用圓頭車刀車削時，實際切削點（diǎn）A和B分別決定（dìng）X和Z方向（xiàng）的（de）加（jiā）工尺寸。如圖2所示，車削圓（yuán）柱麵或端麵時(它們的母線平行（háng）於坐標軸Z或X)，P點的軌跡與工件的輪廓（kuò）線重合；車削圓錐麵或圓弧麵時(它們的（de）母線不平（píng）行於坐標軸Z或（huò）X)，P點的軌跡與工件的輪廓（kuò）不重合（hé），下（xià）麵就對車削圓錐麵和圓弧麵進行討論:

圖2刀（dāo）尖圓（yuán）弧半徑的影響

1.加工圓（yuán）錐麵的誤差分析及偏置值計算如圖3a所示，假想刀（dāo）尖的點p沿工（gōng）件輪廓CD移動。如果按照輪（lún）廓CD編程（chéng），使用圓（yuán）角車刀進行（háng）實際（jì）切削，必然會產生CDD1C1的殘留（liú）誤差。因此，在實際加工中（zhōng），圓頭車刀的實際切削點（diǎn）應移動（dòng）到（dào）輪廓CD上，並沿CD移動，如圖3b所（suǒ）示，以消除殘留高（gāo）度。此時，假想刀尖的軌跡C2D2與輪廓CD在X方向上相差δ x，在Z方向上相差δ z。設刀具半徑為r，可以求出:

圖（tú）3用圓（yuán）頭車刀加工圓錐麵

2.加工圓弧麵的誤差分析及偏置量計算。圓頭車（chē）刀加工的圓弧麵和圓錐（zhuī）麵基本相似。如圖4，加工1/4凸凹圓（yuán）弧，CD為工件輪（lún）廓線，O點為圓心（xīn），半徑為r，刀具的切削點和圓弧輪廓的起點和終點分別為（wéi）C和D，對應的假想刀尖為C1和D1。對於（yú）圖4a所示的凸圓弧的加工，圓弧C1D1為假想的刀（dāo）尖軌跡，點（diǎn）O1為圓心，半徑（jìng）為(R+R+R)；；對於圖4b所示的（de）凹圓弧的加工，圓弧C2D2是（shì）假（jiǎ）想的刀尖軌跡，其中心（xīn）為O2點，半徑為(R-r)。如果按照假想的刀尖軌跡編程，則需要按照圖中所（suǒ）示（shì）圓弧C1D1或C2D2(虛線)的相關參數進行（háng）編程。

圖4用圓頭（tóu）車刀加（jiā）工90°凸凹圓弧

二。刀具圓角半徑補償方法現代數控係統一般（bān）都有刀（dāo）具圓角半徑補償器，具有刀具圓角半徑補償功能(即G41左補償和G42右補償（cháng）功（gōng）能)。對於這種數控車床，程序員可以直接根據零件的輪（lún）廓形（xíng）狀進行編程。編（biān）程時，可以假（jiǎ）設刀具圓角半徑為零。在數控加工之前，必須在數控機床上相應的刀具補償號中輸入刀具（jù）圓弧半徑值。在加工過程中，CNC係統根據加工程序和刀具圓弧半徑自動計算假想的刀尖軌跡。當刀具半徑改變時，不需要修改（gǎi）加工程序，隻需修改對應刀號補償號（hào）的刀具圓弧半徑值即可。需要（yào）注意的（de）是，在一些具有G41和G42功能的CNC係統中，除了輸入刀尖（jiān）的圓角半徑之（zhī）外，還要輸入假想刀尖相對於圓頭刀具中心的位置。這是因為內外圓車削刀具或左右偏置刀具的刀（dāo）尖位置不同。當數控車床的數控係統有刀具長度補（bǔ）償器時，直接根據零件的輪（lún）廓形狀編程。加工前，在機床的刀具長（zhǎng）度補償器中輸入δX和δZ的（de）值（zhí），加工時調用相應（yīng）刀具的補償號。

一些沒有補償功能的經濟型數控車床，可以直接根據假想刀尖的軌跡進行編程，即編程時給定假想刀尖的軌跡，編程出如圖3b和（hé）圖4所示的虛線軌跡。如果手工編程計算比較（jiào）複雜，計算（suàn）機繪圖軟件(如AutoCAD、CAXA電子海圖（tú）等。)通常可以先（xiān）畫出工件輪廓（kuò），然後根據刀（dāo）尖圓角半徑畫出相應的假想刀尖軌跡，通過軟件找出相關點的坐標進行編程；對於複雜的工件，也可（kě）以使用計算機輔助編程(CAM)。比如用（yòng）CAXA數控（kòng）車床軟件編程時，刀尖半徑補（bǔ）償（cháng）有兩種方式（shì）:編（biān）程時考慮半徑（jìng）補償和機床（chuáng）補償。對於一些（xiē）不具備補償功能的數控係統，應在（zài）編程時考慮半徑補償。根據給定的刀尖（jiān）半徑和零件輪廓，自動計算出假想刀（dāo）尖軌跡，通過（guò）軟（ruǎn）件後置處理生成假想刀尖軌跡的（de）加工程序。對於這（zhè）種數控係統，當刀具磨損、重磨或更（gèng）換新刀具（jù）導致刀尖半徑發生變化時，需要重新計算假（jiǎ）想的刀（dāo）尖（jiān）軌跡（jì），修改加工程序，既複雜又繁（fán）瑣，難（nán）以保證加（jiā）工精度。通（tōng）過分析車（chē）刀刀尖半徑對被加工工件（jiàn）的影響，可以看出在數控加工（gōng）中，特別是精加工中，為了保證零件的加工精度，需要對車（chē）刀刀尖（jiān）半徑進行補償（cháng）。目前，由於數控係統的功（gōng）能參（cān）差不齊，對於不同類（lèi）型的數控係統，在實際應（yīng）用中采用不同的方法。其（qí）中有些在編程時要考慮半徑補償，有些可以用（yòng）在機床上。