一、問題的提出[1]

在數控車床生産加工中，由于工藝或其他要求，如刀具強度或耐磨性，或表面粗糙度等要求，數控車刀往往需要采用較大的R，如圖1所示.理論上而言，數控加工程序一般是根據工件形狀，用刀具上的假想刀尖點O點（即：刀位點）進行編制的。

加工程序隻要使假想刀尖點O點運動軌迹與被加工零件形狀吻合就能加工出合格的零件。實際切削端面或外圓時，由A點或B點決定零件的Z方向或X方向尺寸，此時刀尖R對加工尺寸沒有影響，但用于加工帶倒角、錐面或圓弧形狀的工件時,刀具實際切削點是圓弧AB上的各切點，實際切削點與刀位點之間的位置有偏差，造成過切削或切削殘留現象，影響了工件尺寸和形狀精度。如圖2所示。對于具有R補償功能（即：刀尖半徑補償功能）的數控車，在編制程序時可以利用此功能來消除過切削或切削殘留現象，加工出合格的零件。

二、數控車R補償功能

大多數全功能的數控車床都具備刀具R補償功能,在編程時,可按工件實際輪廓尺寸進行編程,再通過系統自動補償一個刀具半徑值,數控系統根據程序中的工件實際輪廓和刀具R補償值自動計算,刀位點自動調整到刀具運動軌迹上。

1、 刀尖半徑補償模式的設定[2]

在加工過程中,刀尖半徑是否補償及采用何種方式補償,是由G指令中G40、G41、G42決定的。

1.1編程格式：G40/G41/G42 G00/G01 X__Z__

G40 ：取消刀尖半徑補償；

G41 ：左刀補(在刀具前進方向左側補償) ；

G42 ：右刀補(在刀具前進方向右側補償) ；

X, Z ：G00/G01 的參數，即建立刀補或取消刀補的終點坐标值；

G41/G42的選擇與刀架位置、工件形狀及刀具類型有關。如圖3所示。為易于選擇，現将實踐中R補償模式選擇方法歸納為表一。

表一 刀尖R補償模式選擇

刀架情況 車外表面 車内表面

右偏刀 左偏刀 右偏刀 左偏刀

刀架在操作者内側 G42 G41 G41 G42

刀架在操作者外側 G42 G41 G41 G42

1.2使用R補償功能時注意事項：[3]

(1) G41/G42 不帶參數，其補償号(代表所用刀具對應的刀尖半徑補償值)由T 代碼指定。其刀尖圓弧補償号與刀具偏置補償号相對應。

(2) 系統對刀具的補償或取消都是通過拖闆的移動來實現的。因此刀尖半徑補償的建立與取消隻能用G00 或G01 指令，不得是G02 或G03指令,否則系統執行該程序段時出現報警。

(3)如果程序中有調用R補償方式，則程序的最後必須用R補償取消方式G40，然後結束程序。否則刀具控制點不能在程序指定終點定位,隻能在離程序指定終點一定矢量位置上結束程序。

（4）補償進行時，指定平面内如連續有兩個或以上的非移動指令（輔助機能或暫停等），會産生過切或欠切。

(5) 在MD I狀态下不能進行刀尖R補償。

（6）使用G28 自動返回參考點時，補償将在中間點取消，在參考點返回後補償模式自動恢複。

(7) 用假象刀尖編程時，如果隻加工軸向尺寸或隻加工徑向尺寸，可以不考慮刀尖的R補償。

（8）G41/G42 方式下不能再指定G41/G42 ，否則會出現不正常的補償。

(9)在調用子程序前（即執行M98 前），系統必須在R補償取消模式。進入子程序後可啟動R補償，但在返回主程序前（即執行M99前）必須為R補償取消模式，否則系統會出現報警。

2、R補償數據的輸入[4]

2.1刀尖方位的定義

車床的刀具可以多方向安裝，并且刀具的刀尖也有多種形式，為使數控裝置識别刀具的安裝情況，以便準确地進行刀尖R補償，定義了車刀刀尖的位置碼。

車刀刀尖的位置碼表示理想刀具頭與刀尖圓弧中心的位置。關系如圖4所示：

圖4 車刀刀尖方位的定義

一般大多數車外表面車刀刀尖方位為3号方位，車内表面車刀刀尖方位為2号方位。

2.2R補償數據設置的操作步驟

以HNC—21/22T為例，R補償數據輸入的操作步驟如下：

(1) 如圖5所示，在刀具補償功能子菜單下，按F2鍵，圖形顯示窗口将出現如上圖6所示刀補數據，可進行刀補數據設置。

(2) 通過用Pgup、Pgdn按鍵選擇要編輯的刀補号選項。

（3）通過光标方向鍵 ， 定位到輸入數據的半徑或刀尖方位選項。

(4) 按Enter鍵後可輸入，用BS、Del鍵進行編輯修改。

(6) 修改完畢按Enter 鍵确認。

(7) 若輸入正确，圖形顯示窗口相應位置将顯示修改過的值，否則原值不變。

三、R補償功能應用實例

考慮刀尖半徑補償，編制圖7所示零件的加工程序。

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N1 T0101 （換一号刀，确定其坐标系）

N2 M03 S400 （主軸以400r/min正轉）

N3 G00 X40 Z5 （到程序起點位置）

N4 G00 X0 （刀具移到工件中心）

N5 G01 G42 Z0 F60 （加入刀具園弧半 徑補償，工進接觸工件）

N6 G03 U24 W-24 R15 （加工R15圓弧段）

N7 G02 X26 Z-31 R （加工R5圓弧段）

N8 G01 Z-40 （加工Φ26外圓）

N9 G00 X30 （退出已加工表面）

N10 G40 X40 Z5 （取消半徑補償，返回程序起點位置）

N11 M30 （主軸停、主程序結束并複位）

三、結束語

數控車床刀尖R補償功能是要求數控系統根據程序中的工件輪廓和刀尖半徑補償值自動計算出刀尖圓弧中心軌迹。編程時可以不考慮刀尖的半徑或刀具磨損,直接按圖紙所給尺寸編程。實際加工時,操作者将刀具補償參數輸入數控系統,大大簡化了程序的編制。因此,正确使用刀尖R補償功能,對于簡化程序編制,提高數控車床加工精度和數控加工水平,有一定的幫助。

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