數控車床刀尖半徑補償的運用

宋亞輝，劉澤林，孫凌夫

中國兵器工業第五二研究所

數控車床刀尖半徑補償的運用

宋亞輝，劉澤林，孫凌夫

中國兵器工業第五二研究所

數控車床進行復雜零件的車削加工過程中，刀尖半徑會對零件的精度產生一定的誤差，造成實際加工精度與理想精度不符。特別是精密零件的加工與配合，只有正確運用刀尖半徑補償功能進行加工精度的修正，才能消除刀尖半徑的影響，保證零件加工質量達到要求。

數控車床；刀尖半徑補償

數控車床所使用的機夾車刀，為了增加刀頭的耐用度，提高刀具的使用壽命，降低工件加工表面的表面粗糙度，其刀尖都會做成圓弧形狀的（一般圓弧半徑為0.2—1.6mm之間）。可是，這在精密零件，特別是在圓弧或斜線的加工過程中，會產生一定的誤差，影響零件的精度。為了保證零件的精度，就要運用刀尖半徑補償來彌補這個誤差。但是，在運用過程中，必須合理的考慮各參數之間的關系，否則，容易產生誤操作。下面，根據我所使用的數控車床（FANUC 0i-MATE-TD操作系統）前置刀架，介紹一下各相關參數：

1、刀尖半徑

為了增加刀具的刀尖剛度、耐用度，刀尖部分有一定的圓弧。

假想刀尖：實際上并不存在的點，由于很難將實際刀尖半徑中心對準在起點或參考位置，因此，需要用假想刀尖。假想刀尖比較容易對準在起點或參考位置上。

假想刀尖的方向：從刀尖半徑中心看到假想刀尖的方向，由切削過程中刀具的朝向決定，因此，必須和補償量一樣事先設定。假想刀尖的方向由下列八種中加以選擇，與八種假想刀尖的方向對應的代碼（編號）如圖一所示，箭頭的頂端表示假想刀尖。

2、工件的位置

要進行刀尖半徑補償，就必須指定編程路徑在工件的哪一方。

G40：取消刀尖半徑補償，刀具在編程路徑上移動。

G41：刀尖半徑左補償，刀具在編程路徑的前進方向的左側移動。

G42：刀尖半徑右補償，刀具在編程路徑的前進方向的右側移動。

這里要重點說明一個問題：根據右手笛卡爾坐標系定律，確定當前所在平面的兩個坐標軸，沿第三軸的負方向觀察，才能夠正確的確定工件和刀具的相對位置，才能正確的選用G41或G42。選用原則如圖二所示。需要注意的是：刀尖半徑補償量為負值時，工件位置也會顛倒過來。

3、調用刀補

程序編制過程中，需要正確的設置各項系統參數和刀具參數。還需要根據當前刀具調用相應的刀補值，才能夠正確的運用到加工程序之中。在加工程序中用T代碼調用刀具和刀補，其格式為：Txxxx，其中前兩個xx為調用的刀具號，后兩個xx為調用的刀具補償號，如T0101，表示調用的是一號刀具的第一號刀具補償值。如果刀具補償號為00，則表示取消刀補。

調用刀補的過程又分為：建立刀補、運行刀補、取消刀補三個步驟。建立補償時，只能夠使用G00或G01，不能使用圓弧插補指令（G02或G03），否則會產生報警；建立和取消的過程，也應該在輔助程序段中進行，不能在輪廓加工的程序段中編制，且建立補償的過渡直線段長度必須大于刀尖圓弧的半徑值。補償進行時，根據退刀指令的不同，補償的方式也不同，如果是刀具移動到終點的方式下直接退刀，刀具多移動一個補償量后退出，實際尺寸與圖紙要求尺寸相同；如果是刀具移動到終點，刀具抬起相應的安全距離后再退刀，實際尺寸與圖紙要求尺寸就會相差一個補償量。

需要注意的有：（1）FANUC系統的每個刀補號是唯一的，適用于所有刀具。（2）FANUC系統的刀尖半徑補償功能，G41/G42與G40必須是成對使用的，建立了刀補，就得取消刀補，否則易發生重復計算的錯誤。特別是編程過程中需要改變刀補方向時，必須先取消當前刀補，再重新建立所需刀補。（3）FANUC系統的主程序與子程序不能同時使用刀尖半徑補償，調用子程序前，主程序要在取消刀補的方式下，在主程序中再次建立刀補，而返回主程序前必須取消子程序的刀補。

4、實際運用

在實際運用過程中，不但要結合假想刀尖的方向和工件的位置，還要綜合考慮系統的參數、刀尖半徑的大小、走刀的方向等等因素。這些因素雖然分別獨立設置，但是它們又通過數控程序有機的結合在一起，共同作用于被加工零件的編程路徑，影響著零件的加工精度。圖3、圖4中表示刀具在加工零件的不同位置時，根據走刀方向，所應該采用的刀尖半徑補償方式。

［1］數控車床（FANUC 0i-MATE-TD操作系統）使用說明書