郝韶华 青岛市技师学院 山东 青岛 266229
摘 要：数控车床刀具补偿是数控系统中的重要功能, 正确地使用该功能, 在数控车削加工实践中能起到保证产品质量和提高生产效率的作用。本文主要分析了数控车床刀具补偿的两种方法，并对数控车床不具备刀具半径补偿功能时的刀具补偿计算方法进行了阐述。
关键词：数控车床 刀尖圆弧半径补偿 刀具位置补偿
一、刀具补偿功能简介
数控车床的刀具补偿可分为两类，即刀尖圆弧半径补偿和刀具位置补偿。
1.刀尖圆弧半径补偿
数控车床是按车刀刀尖对刀的，在实际加工中，为了提高车刀刀尖的强度，降低加工表面粗糙度，刀尖处呈圆弧过渡刃。
刀尖圆弧半径是否补偿以及采用何种方式补偿，是由G指令中的G40、G41、G42决定的：
G40——刀尖圆弧半径补偿取消，即使用该指令后，使G41、G42指令无效。
G41——刀尖圆弧半径左补偿，即站在第三轴指向上，沿刀具运动方向看，刀具位于工件左侧时的刀具半径补偿。
G42——刀尖圆弧半径右补偿，即站在第三轴指向上，沿刀具运动方向看，刀具位于工件右侧时的刀具半径补偿。
要注意的是：当刀具磨损或刀具重磨后，刀具半径变小，这时只需手工输入改变后的刀具半径，而不需要修改已编好的程序或纸带。
2.刀具位置补偿
在刀具磨损或重新安装刀具后，由于刀具的几何形状及安装不同，其刀尖的位置也是不一致的，继而相对于工件原点的距离也是不同的，因此需要将各刀具的位置值进行比较或设定，这就称为刀具位置补偿。在数控车床上，刀具位置补偿常被应用在对刀、误差控制。误差控制根据误差所出现的进程又分为两类：（1）加工前所出现的误差（仅仅供教学中使用）；（2）加工中所出现的误差（用途广泛）。合理地设定与应用刀具位置补偿，可以保证零件的加工精度，加工出符合图样要求的工件。
刀具位置补偿使用两种方法：一种方法是将几何补偿值和磨损补偿值分别设定存储单元存放，其格式为：
另一种方法是将几何偏移量和磨损偏移量合起来补偿，其格式为：
总补偿值存储单元编号有两个作用：一个作用是选择刀具号对应的补偿值，并执行刀具位置补偿功能；另一个作用是当存储单元编号00时可以取消位置补偿，例如T0100，表示消去1号刀具当前的补偿值。
二、经济型数控机床中刀具轨迹的计算
不同价格和类型的机床有不同的配置，具有补偿功能的数控车，编程时不用计算刀尖半径中心轨迹，只要按工件轮廓编程即可（按照加工图上的尺寸编写程序）；在执行刀具半径补偿时，刀具会自动偏移一个刀具半径值；当刀具磨损、刀尖半径变小，或刀具更换、刀尖半径变大时，只需更改输入刀具半径的补偿值，不需修改程序。补偿值可通过手动输入方式，从控制面板输入，数控系统自动计算出刀具半径中心运动轨迹。但是目前，经济型数控机床（缺乏刀具补偿的功能）性能较为简化，结构较为简单，价格比较低廉，在企业和学校中占有一定的数量。它在生产的过程中只能按刀位点的运动轨迹尺寸编制加工程序，这就要求先根据工件外型尺寸和刀具直径及几何尺寸计算出刀位点的运动轨迹，然后按此编程，或者进行局部补偿加工。
1.刀具中心轨迹（刀位点）的计算。
在需要计算刀具中心轨迹的数控系统中，需要算出与零件轮廓的基点和节点对应的刀具中心轨迹上基点和节点的坐标。根据经验我们可知：刀具中心运动轨迹其实是零件已加工轮廓的等距线，由零件轮廓和刀具半径可求出等距线的距离（主要运用平面解析几何法），相关的求解不再赘述。
2.数控车床假想刀尖点的偏置分析与计算。
在数控车削加工中，为了对刀方便，常以假想刀尖点来对刀。如果不进行刀具半径补（即刀尖圆弧补偿），那么在车削圆弧或锥面时会产生过切或少切现象。
3.当零件精度要求较高且由几个较小的圆弧或锥面组成时，我们可以只对圆弧和锥面进行局部补偿。
补偿方法简介如下：我们在用刀具刀尖圆弧半径为r的车刀车削1/4半径为R的凸凹圆弧时， 仍按圆弧轮廓编程，只是将凸圆弧的编程半径改为R+r，将凹圆弧的编程半径改为R-r。
如果按假想刀尖轨迹编程，则要以图中所示（略）的圆弧C1D1或C2D2（虚线）有关参数进行程序编制。由于刀尖圆弧半径r引起的刀位补偿量在采用Z向和X向同时进行刀具位置补偿时，实际刀刃与工件接触点就会移动到编程时刀尖设定点上。这样，在编制加工工件圆弧程序时，其基点坐标就换算成工件轮廓基点坐标（Z和X）加上刀尖圆弧半径r的补偿量（Dz和Dx），这样就解决了没有刀尖圆弧半径补偿的问题。
论文作者:郝韶华
论文发表刊物:《素质教育》2016年6月总第207期
论文发表时间:2016/6/29
标签：刀具论文; 半径论文; 刀尖论文; 圆弧论文; 工件论文; 加工论文; 位置论文; 《素质教育》2016年6月总第207期论文;