浅议刀具半径补偿在数控车削中应用

1、浅议刀具半径补偿在数控车削中应用摘要：随着先进机械制造业的发展，对零件加工精度的要 求也越来越高，而刀具又是保证加工精度至关重要的一个环 节，相对于普通车床传统的加工方法，数控机床的刀具补偿 功能很好的解决了刀具因摩擦和自身结构等原因而带来的 精度下降问题，本文就刀具半径补偿的原因及其在数控车削 中的运用等做简要分析关键词：数控车削刀具补偿 运用加工误差一、刀具半径补偿的原因数控车床总是按刀尖对刀，为了提高刀具的使用寿命和 降低加工工件的表面粗糙度，通常将刀尖磨成半径不大的圆 弧（一般圆弧半径r是0.21.6之间，球头车刀可达4mm）, 如图1所示，但在实际的切削加工中，编程都是按照假想的 刀

2、尖来编程，即利用刀具的刀位点来编程，而不是实际的刀 尖圆弧，而在车床刀具补偿设定的画面中，包括刀具位置补 偿、刀尖半径补偿、假想刀尖位置序号。即除了输入刀具位 置，刀头圆角半径外，还应输入假想刀尖相对于圆头刀中心 的位置，这是因为内、外圆车刀或左、右偏刀的刀尖位置不 同（如图2所示），这样在加工圆锥面和圆弧面的过程中, 会因实际切削点和理想切削点的不同而造成刀具少切或过切现象，造成实际的刀具轨迹偏离编程轨迹，进而影响到零 件的加工精度，为保证加工质量，必须引入刀具的半径补偿。二、刀具半径补偿的原理图3数控车床中的刀具半径补偿一般是通过刀具圆角半径 补偿器来实现，编程人员在按零件轮廓编程时，将假

3、想的刀 具圆角半径均设为零值，编程时以零件的轮廓来进行，但在 进行加工之前，在数控车床相应的刀具补偿号输入刀具圆弧 半径值，则在实际的加工中，数控系统会自动根据加工程序 和刀具圆弧半径计算出理想的刀具的运动轨迹，使刀具偏离 轮廓一个刀具半径值进行刀具的圆角半径的补偿，从而完成 零件的加工。早期的数控系统在确定刀具中心轨迹时，都采 用读一段、算一段、再走一段的b功能刀具半径补偿（简称 b刀补）控制方法，它仅根据程序段的编程轮廓尺寸进行刀 具半径补偿。将零件外形的轨迹偏移一个刀尖半径的方法就 是b型刀具补偿方式，这种方法简单，但只能在执行一程序 段完成后，才处理下一程序段的运动轨迹，因此在两程序的

4、 交点处会产生过切等现象。为解决上述问题、消除误差，因 此有必要再建立c型刀具补偿方式。c型刀具补偿方式在读 入一程序段时，并不马上执行，而是再读入下一程序段，根 据两个程序段交点连接的情况计算相应的运动轨迹。由于读 取两个程序段进行预处理，因此c型刀具补偿方式在轮廓上 能进行更精确的补偿（如图3所示）。cnc系统大多采用直 线过渡的c刀补方式。三、数控车削刀具半径补偿的指令格式及注意事项采用刀具半径补偿功能时，先将刀具的半径值预先存入 存储器中，执行刀具半径补偿后，数控系统自动计算，并按 照计算结果自动补偿刀具。车刀刀具补偿功能由程序中指定 的t代码来实现。t代码由字母t后面跟4位（或2位）

5、 数码组成，其中前两位为刀具号，后两位为刀具补偿号，刀 具补偿号实际上是刀补偿寄存器的地址号，该寄存中存放有 刀具的x轴偏置和z轴偏置量（各把刀具长度、宽度不同） 刀尖圆弧半径及假想刀尖位置序号。刀具半径左补偿（g41） 指刀具偏向编程加工轨迹运动方向的左方，刀具半径右补偿 （g42）指刀具偏向编程加工轨迹运动方向的右方，取消刀 具半径补偿用g40指令，如图4所示为前置刀架和后置刀 架中刀具半径补偿指令的判定。以下是funuc系统在运用刀具半径补偿时的注意事项 总结：（1）由于g40、g41、g42只能用goo、g01结合编程, 不允许与g02、g03等其他指令结合编程，否则报警；（2）在编入

6、g40、g41、g42的goo、g01前后两个程 序段中，x、z值至少有一个值发生变化，否则产生报警；（3）在调用新的刀具前，必须取消刀具补偿，否则产生报警;(4) 在g42指令模式中，不允许有两个连续的非移动 指令，否则刀具在前面程序段终点的垂直位置停止，且产生 过切或欠切现象，非移动指令包括：m、s、g04、g96等等;(5) 在g74g76、g90g92固定循环指令中不用刀尖 半径补偿，因为是端面或轴径固定循环，所以不需要刀补；(6) 如果补偿量为负值，则在程序上g41和g42互相 转化，如果刀具中心沿工件外侧的话，则它会沿工件内侧移 动，反之亦然；(7) 如果在补偿模式中，改变补偿量只

7、有在重新运行 程序后，新的补偿才有效；(8) 在录入(mdi)方式下，不执行刀具半径补偿；(9) 在调用子程序前(即执行m98前)，系统必须在补 偿取消模式，进入子程序后，可以起动补偿，但在返回主程 序前(即执行m99前)，必须为补偿取消模式，否则报警；(10) 在远离工件处建立、取消刀补。四、刀具半径补偿的运用实例下面通过一个典型的实例来分析刀具半径补偿在车削 时的运用图5所示的带圆弧轮廓的工件，在加工程序中如果不引 入刀具的半径补偿，在进行加工时，在r5和r15轮廓及过 渡圆弧处，必然造成刀具的实际轨迹和零件轮廓偏离的现 象，进而引起加工误差，但这些误差光靠改变刀具角度是无 法避免的，必须

8、引入刀具的半径补偿，即在n5程序段内， 刀具工进开始接触工件时开始引入刀具半径右补偿g42,在 n10程序段内，利用g40取消刀具半径补偿，这样才能有效 避免少切、过切或干涉现象，确保零件的加工精度。五、结束语在实际的加工中，刀具半径补偿是保证零件加工质量的 重要手段，选择合适的加工刀具和补偿值，在零件精度的保 证上起到事半功倍的效果，尤其是当零件的精度要求较髙的 时候，显得尤为重要。生产实践表明，灵活应用刀具半径补 偿功能，合理设置刀具半径补偿值，给我们的编程和加工带 来很大的方便，能大大地提高工作效率，在数控加工中有着 重要的意义。参考文献1 韩鸿鸾数控机床加工程序的编制机械工业出版 社，2009.2 谢晓红.数控车削编程与加工技术.北京：电子工业 出版社，200&3 王明红数控技术北京：清华大学出版社，2009.4 关雄飞.数控加工工艺与编程.北京：机械工业出版