淺談數控車床刀尖圓弧半徑補償的應用

摘 要：本文介紹了數控車床的刀尖圓弧半徑補償功能，以及它在數控車削中的作用。通過對刀尖圓弧半徑補償指令的應用的分析， 說明了刀尖圓弧半徑補償在數控車削編程加工中的正確使用方法。

關鍵詞：數控車床 車削加工 刀尖圓弧半徑補償

在數控車削編程過程中，一般不考慮刀具的長度與刀尖圓弧半徑，只將所使用的車刀刀尖假想成一個點，在對刀時也是以假想的刀尖進行對刀。但任何一把車刀，不論制造或刃磨得如何鋒利，在其刀尖部分都會存在一個刀尖圓弧，即刀尖不是一個點，而是一段圓弧。

為了保證零件加工尺寸的準確性，一般數控車床都具有刀具補償功能，為編制程序和加工零件提供了方便。有刀具補償功能的數控車床，編程時不需要計算刀具中心的運動軌跡，只按零件輪廓編程。在加工中根據實際使用的刀具尺寸，自動調整各坐標軸的移動量，確保實際加工輪廓和編程軌跡完全一致。

使用刀尖圓弧半徑補償指令，并在控制面板上手工輸入刀尖圓弧半徑，數控裝置便能自動地計算出刀具中心軌跡，并按刀具中心軌跡運動。即執行刀尖圓弧半徑補償后，刀具自動偏離工件輪廓一個圓弧半徑值，從而加工出所要求的工件輪廓。

一、刀尖圓弧半徑補償指令

1.指令格式

G41 G01/G00 X_ Z_ F_； （刀尖圓弧半徑左補償）

G42 G01/G00 X_ Z_ F_； （刀尖圓弧半徑右補償）

G40 G01/G00 X_ Z_ F_； （取消刀尖圓弧半徑補償）

2.指令說明

G41為刀具半徑左補償，即刀具沿工件左側運動時的半徑補償；

G42為刀具半徑右補償，即刀具沿工件右側運動時的半徑補償；

G40為刀具半徑補償取消，使用該指令后，G41、G42 指令無效。

G40必須和G41或G42 成對使用。

二、刀尖方位的確定

數控車床采用刀尖圓弧半徑補償進行加工時，如果刀具的刀尖形狀和切削時所處的位置不同，那么刀具的補償量和補償方向也不同。根據各種刀尖形狀及刀尖位置的不同，數控車床的刀具切削沿位置共有9種。其中，前置刀架式數控車床和后置刀架式數控車床的刀具切削沿位置各不相同。

具備刀具半徑補償功能的數控車床，除利用刀具半徑補償指令外，還應根據刀具在切削時所處的位置，選擇假想刀尖的方位。即除了輸入刀尖圓弧半徑外，還應輸入假想刀尖相對于刀尖圓弧中心的位置，這是由于內、外圓車刀或左、右偏刀的刀尖位置不同，切削時所處的位置也不相同。

三、使用刀尖圓弧半徑補償時應注意的問題

第一，刀尖圓弧半徑補償的引入和取消應在不進行加工的空行程程序段上，且在G00或G01程序行上實施。不論這個命令是不是帶圓弧插補，車刀不會正確移動，導致它逐漸偏離所執行的路徑。因此，刀尖半徑補償的命令應當在切削進程啟動之前完成，并且能夠防止從工件外部起刀帶來的過切現象。反之，要在切削進程之后用移動命令來執行偏置的取消。

第二，G41、G42指令不要重復規定，即在程序中前面有了G41或G42指令之后，不能再直接使用G41或G42指令。若想使用，則須先用G40指令解除原補償狀態后，再使用G41或G42，否則補償就不正常了。

第三，刀徑補償引入和卸載時，刀具位置的變化是一個漸變的過程。

第四，當輸入刀補數據時給的是負值，則G41、G42互相轉化。

第五，刀具半徑補償模式的建立與取消程序段只能在G00或G01移動指令模式下才有效，雖然現在有部分系統也支持G02、G03模式，但為防止出現差錯，在半徑補償建立與取消程序段最好不使用G02、G03指令。

第六，若在G90、G94固定循環中使用刀尖半徑補償，刀尖半徑補償必須先于G90、G94指令激活。

第七，若在G70精加工循環中使用刀尖半徑補償、刀尖半徑補償必須先于G70指令的執行、再定位到起始點處先激活。

第八，為了防止在刀具半徑補償建立與取消過程中刀具產生過切現象，在建立與取消補償時，程序段的起始位置與終止位置最好與補償方向在同一側。

四、刀尖圓弧半徑補償在循環指令中的應用

在實際加工中，數控車床工件的毛坯常用棒料或鑄、鍛件，加工余量較大，需要多次切削，大部分數控車床的數控系統都提供了各種循環指令，例如FANUCoi系統的粗車復合循環指令G71、仿形粗車循環指令G73、精加工指令G70等，大大簡化了編程，提高了編程速度。

在數控車床上進行加工時，首先要考慮刀偏的方向及方位，其次考慮刀尖R的大小在加工中是否干涉，然后考慮對刀時刀補值應該如何輸入等。

（作者單位：河南省南陽市高級技工學校）