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数控车削加工中刀尖圆弧半径补偿有关问题

作者：平 毅

来源：《科学与财富》2010年第02期

[摘 要] 车刀刀尖半径补偿是数控车削加工中的常见问题,本文就刀尖半径的影响进行分析,根据不同功能的数控系统进行刀尖半径补偿方法等进行介绍。总结出刀具半径补偿功能要点,给我们的编程和加工带来很大的方便。 [关键词] 数控加工 刀尖半径补偿 编程 一、前言

零件加工程序通常是按零件轮廓编制的,而数控机床在加工过程中的控制点是刀具中心,因此在数控加工前数控系统必须将零件轮廓变换成刀具中心的轨迹。只有将编程轮廓数据变换成刀具中心轨迹数据才能用于插补。在数控铣床上进行轮廓加工时,因为刀具有一定的半径,所以刀具中心(刀心)轨迹和工件轮廓不重合,如不考虑刀具半径,直接按照工件轮廓编程是比较方便的,而加工出的零件尺寸比图样要求小了一圈(加工外轮廓时),或大了一圈(加工内轮廓时),为此必须使刀具沿工件轮廓的法向偏移一个刀具半径,这就是所谓的刀具半径补偿指令。应用刀具半径补偿功能时,只需按工件轮廓轨迹进行编程,然后将刀具半径值输入数控系统中,执行程序时,系统会自动计算刀具中心轨迹,进行刀具半径补偿,从而加工出符合要求的工件形状,当刀具半径发生变化时也无需更改加工程序,使编程工作大大简化。实践证明,灵活应用刀具半径补偿功能,合理设置刀具半径补偿值,在数控加工中有着重要的意义。

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。 二、假想刀尖的轨迹分析与偏置值计算

用圆头车刀进行车削加工时,实际切削点A和B分别决定了X向和 Z向的加工尺寸。如图2所示,车削圆柱面或端面(它们的母线与坐标轴Z或X平行)时,P点的轨迹与工件轮廓线重合;车削锥面或圆弧面(它们的母线与坐标轴Z或X不平行)时,P点的轨迹与工件轮廓线不重合,因此下面就车削锥面和圆弧面进行讨论: