刀尖半徑補(bǔ)償是數(shù)控車削中常見的問題。本文分析了刀尖半徑的影響，并根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的不同功能介紹了刀尖半徑的補(bǔ)償方法。

刀尖半徑補(bǔ)償是數(shù)控車削中常見的問題。本文分析了刀尖半徑的影響，并根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的不同功能介紹了刀尖半徑的補(bǔ)償方法。

編制數(shù)控車床加工程序時(shí)，理論上將車刀刀尖視為一個(gè)點(diǎn)，圖1a所示的P點(diǎn)為理論刀尖。但為了延長(zhǎng)刀具的使用壽命，降低被加工工件的表面粗糙度，通常會(huì)將刀尖修磨成小半徑的圓弧(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(diǎn)P稱為假想刀尖，是編程時(shí)確定加工軌跡的點(diǎn)，該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡由數(shù)控系統(tǒng)控制。但在實(shí)際切削中起作用的切削刃是圓弧的切點(diǎn)A和B，它們是實(shí)際切削時(shí)形成工件表面的點(diǎn)。顯然，假想的刀點(diǎn)P與實(shí)際的切削點(diǎn)A、b是不同的，因此，在數(shù)控加工或數(shù)控編程時(shí)，如果不進(jìn)行刀點(diǎn)圓角半徑補(bǔ)償，只按照工件輪廓編制的程序進(jìn)行加工，必然會(huì)產(chǎn)生加工誤差。

圖1圓頭刀的假想刀尖

一、假想刀尖的軌跡分析和偏置計(jì)算用圓頭車刀車削時(shí)，實(shí)際切削點(diǎn)A和B分別決定X和Z方向的加工尺寸。如圖2所示，車削圓柱面或端面時(shí)(它們的母線平行于坐標(biāo)軸Z或X)，P點(diǎn)的軌跡與工件的輪廓線重合；車削圓錐面或圓弧面時(shí)(它們的母線不平行于坐標(biāo)軸Z或X)，P點(diǎn)的軌跡與工件的輪廓不重合，下面就對(duì)車削圓錐面和圓弧面進(jìn)行討論:

圖2刀尖圓弧半徑的影響

1.加工圓錐面的誤差分析及偏置值計(jì)算如圖3a所示，假想刀尖的點(diǎn)p沿工件輪廓CD移動(dòng)。如果按照輪廓CD編程，使用圓角車刀進(jìn)行實(shí)際切削，必然會(huì)產(chǎn)生CDD1C1的殘留誤差。因此，在實(shí)際加工中，圓頭車刀的實(shí)際切削點(diǎn)應(yīng)移動(dòng)到輪廓CD上，并沿CD移動(dòng)，如圖3b所示，以消除殘留高度。此時(shí)，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(shè)刀具半徑為r，可以求出:

圖3用圓頭車刀加工圓錐面

2.加工圓弧面的誤差分析及偏置量計(jì)算。圓頭車刀加工的圓弧面和圓錐面基本相似。如圖4，加工1/4凸凹圓弧，CD為工件輪廓線，O點(diǎn)為圓心，半徑為r，刀具的切削點(diǎn)和圓弧輪廓的起點(diǎn)和終點(diǎn)分別為C和D，對(duì)應(yīng)的假想刀尖為C1和D1。對(duì)于圖4a所示的凸圓弧的加工，圓弧C1D1為假想的刀尖軌跡，點(diǎn)O1為圓心，半徑為(R+R+R)；；對(duì)于圖4b所示的凹圓弧的加工，圓弧C2D2是假想的刀尖軌跡，其中心為O2點(diǎn)，半徑為(R-r)。如果按照假想的刀尖軌跡編程，則需要按照?qǐng)D中所示圓弧C1D1或C2D2(虛線)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行編程。

圖4用圓頭車刀加工90°凸凹圓弧

二。刀具圓角半徑補(bǔ)償方法現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)一般都有刀具圓角半徑補(bǔ)償器，具有刀具圓角半徑補(bǔ)償功能(即G41左補(bǔ)償和G42右補(bǔ)償功能)。對(duì)于這種數(shù)控車床，程序員可以直接根據(jù)零件的輪廓形狀進(jìn)行編程。編程時(shí)，可以假設(shè)刀具圓角半徑為零。在數(shù)控加工之前，必須在數(shù)控機(jī)床上相應(yīng)的刀具補(bǔ)償號(hào)中輸入刀具圓弧半徑值。在加工過程中，CNC系統(tǒng)根據(jù)加工程序和刀具圓弧半徑自動(dòng)計(jì)算假想的刀尖軌跡。當(dāng)?shù)毒甙霃礁淖儠r(shí)，不需要修改加工程序，只需修改對(duì)應(yīng)刀號(hào)補(bǔ)償號(hào)的刀具圓弧半徑值即可。需要注意的是，在一些具有G41和G42功能的CNC系統(tǒng)中，除了輸入刀尖的圓角半徑之外，還要輸入假想刀尖相對(duì)于圓頭刀具中心的位置。這是因?yàn)閮?nèi)外圓車削刀具或左右偏置刀具的刀尖位置不同。當(dāng)數(shù)控車床的數(shù)控系統(tǒng)有刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償器時(shí)，直接根據(jù)零件的輪廓形狀編程。加工前，在機(jī)床的刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償器中輸入δX和δZ的值，加工時(shí)調(diào)用相應(yīng)刀具的補(bǔ)償號(hào)。

一些沒有補(bǔ)償功能的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，可以直接根據(jù)假想刀尖的軌跡進(jìn)行編程，即編程時(shí)給定假想刀尖的軌跡，編程出如圖3b和圖4所示的虛線軌跡。如果手工編程計(jì)算比較復(fù)雜，計(jì)算機(jī)繪圖軟件(如AutoCAD、CAXA電子海圖等。)通?？梢韵犬嫵龉ぜ喞?，然后根據(jù)刀尖圓角半徑畫出相應(yīng)的假想刀尖軌跡，通過軟件找出相關(guān)點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行編程；對(duì)于復(fù)雜的工件，也可以使用計(jì)算機(jī)輔助編程(CAM)。比如用CAXA數(shù)控車床軟件編程時(shí)，刀尖半徑補(bǔ)償有兩種方式:編程時(shí)考慮半徑補(bǔ)償和機(jī)床補(bǔ)償。對(duì)于一些不具備補(bǔ)償功能的數(shù)控系統(tǒng)，應(yīng)在編程時(shí)考慮半徑補(bǔ)償。根據(jù)給定的刀尖半徑和零件輪廓，自動(dòng)計(jì)算出假想刀尖軌跡，通過軟件后置處理生成假想刀尖軌跡的加工程序。對(duì)于這種數(shù)控系統(tǒng)，當(dāng)?shù)毒吣p、重磨或更換新刀具導(dǎo)致刀尖半徑發(fā)生變化時(shí)，需要重新計(jì)算假想的刀尖軌跡，修改加工程序，既復(fù)雜又繁瑣，難以保證加工精度。通過分析車刀刀尖半徑對(duì)被加工工件的影響，可以看出在數(shù)控加工中，特別是精加工中，為了保證零件的加工精度，需要對(duì)車刀刀尖半徑進(jìn)行補(bǔ)償。目前，由于數(shù)控系統(tǒng)的功能參差不齊，對(duì)于不同類型的數(shù)控系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用中采用不同的方法。其中有些在編程時(shí)要考慮半徑補(bǔ)償，有些可以用在機(jī)床上。