数控加工中刀尖圆弧半径补偿问题的对策

数控加工中刀尖圆弧半径补偿问题的对策路桥职教中心舒志辉摘要：车刀很多学校用的没有刀具圆弧半径补偿功能刀尖半径补偿是数控加工中的常见问题，,但在实际教学中有很多锥度类和圆弧类零件,这样就会对加工合格的零件有影响.本文就刀尖半径的影响进行分析，根据我校的广数980T数控车削系统进行刀尖半径补偿方法等进行介绍。关键词：数控加工刀尖半径补偿编程1引言编制数控车床加工程序时，理论上是将车刀刀尖看成一个点，如图1a所示的P点就是理论刀尖。但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0.4—1.6之间），如图1b所示X向和Z向的交点P称为假想刀尖，该点是编程时确定加工轨迹的点，数控系统控制该点的运动轨迹。然而实际切削时起作用的切削刃是圆弧的切点A、B，它们是实际切削加工时形成工件表面的点。很显然假想刀尖点P与实际切削点A、B是不同点，所以如果在数控加工或数控编程时不对刀尖圆角半径进行补偿，仅按照工件轮廓进行编制的程序来加工，势必会产生加工误差。(a)(b)2加工误差分析在经济型数控车床的使用中，我们通常采用试切法对刀，这样，加工程序所描述的刀位点是P点(图2)，而实际参加切削的是刀尖圆弧(此处刀尖圆弧半径为0.4mm)而并非P点，因为这个P点实际不存在。所以，加工程序所描述的P点的轨迹与实际加工轮廓之间存在不同程度的误差。但在车削外圆、内孔及端面时，这个误差为零。而在加工弧面和锥面时，这个误差就很明显。SR10-0.04球面的加工误差分析见图2。图中，M线为加工程序所描述的P点的轨迹，即工件的理想尺寸，而实际加工后的轮廓是N线，阴影就是少切削的实体部分，即加工误差。我们利用CAXA电子图版中的“元素属性查询”功能，查得N线是一段半径为9.6mm的圆弧，最大误差约为0.17mm，如果这个误差在公差范围内，我们可以忽略它，否则我们就要采取措施去消除它。图1图4圆头车刀加工90°凸凹圆弧3用编程法代替刀尖圆弧半径补偿功能的技巧现有的某些经济型数控系统中并没有刀尖圆弧半径补偿功能。这就给实际加工，特别是圆弧切削带来一些困难。由于刀尖圆弧的存在，车削圆弧时若按质点编程轨迹走刀时，实际加工出来的圆弧会与要求的圆弧产生一定的误差。如图4所示。那么该如何消除刀尖圆弧半径带来的误差呢？经实践，通过编程法来避免在车削圆弧时由于刀尖圆弧半径产生的误差，可以取得较好的效果。图2四、结束语以上通过车刀刀尖半径对加工工件的影响的分析可知，要保证零件加工精度，在数控加工尤其精加工一定要进行车刀刀尖半径补偿。由于目前数控系统的功能参差不齐，针对不同类型数控系统，在实际应用中采取方法也不同，有些在编程时就要考虑半径补偿，有些可在机床中进行半径补偿。原程序轨迹按ABC编程，如图5所示。图5G03W-50R50F100；如果按此程序加工，由于没考虑刀尖半径，实际加工出来的圆弧肯定与要求的圆弧产生了一定的误差，使圆弧轨迹产生一定的偏差。现在我们按A′B′C′编程，r为刀尖圆弧半径，先计算出A′点坐标。设R=50，r=0.8，L＝30，则h＝40sinα=h/R=0.8cosα=L/R=0.6h′=r·sinα=0.8*0.8=0.64L′=r·cosα=0.8*0.6=0.48A′(z)=L+L′=30+0.48=30.48A′(x)=2*(h+h′)=2*(40+0.64)=81.28那么A′～C′段刀具圆弧插补的程序就是：G00X81.28Z30.48G03X81.28W-60.96R50.8F100；按此编程即按刀尖圆弧中心轨迹编程，用此方法即可代替刀尖圆弧半径补偿功能。2.2对刀用上述方法编程对刀时应注意确定刀具的刀尖圆弧的中心位置。如图6所示，即O点位置。若对Z方向时，应在原测量的基础上加r值。若对X方向时，应在原测量的基础上加上两倍的刀尖圆弧半径值。