數控車削加工中半徑補償的運用研究
2021-3-22 來源：蘭州現代職業學院 作者：王文濤
在機械加工過程中，數控車床具有著十分重要的作用。相關技術人員不僅需要掌握基本的數控車床操作能力和編程能力，同時，還需要科學合理地控制加工精度，從而全面提升加工質量和加工精確度。在具體加工過程中，相關工作人員可以利用粗、精分開的加工工藝，通過修改磨耗值更好地滿足精度要求。但該方法在具體應用時，其加工效率相對較低，無法理想地控制精度，對此，則可以利用刀尖半徑補償的方式來準確把握精度。
1 刀尖半徑補償概述
1.1 概念
從數控車刀的層面進行分析，刀尖實質可以看作響應的圓球，技術人員可以在具體編程的過程中，結合零件的具體尺寸和輪廓，對刀尖半徑進行預設。如此一來，在具體編程過程中，便可以根據刀具的理想刀尖坐標有效地對交給你的程度進行編程。通過對這種假設理想條件的方式進行運用，在開展程序編制工作時，如果沒有充分進行補償處理，將會導致車刀的運行軌跡出現一定的欠切，無法有效滿足加工的尺寸要求。所以，在具體加工過程中，相關工作人員需要進行半徑補償，在設定結束后，系統可以根據加工程序，結合預先設定的刀具圓弧半徑尺寸，有效計算理想的刀具運動軌跡坐標。之后，則可以將計算結果和實際輪廓進行具體的對比和分析，得到相應的半徑值，以此作為標準，科學合理地加工零件尺寸。
1.2 功能
（1）刀尖圓弧半徑補償指令。首先，刀尖圓弧半徑指令的種類，為了使數控編程過程得到規范，在相關標準當中明確規定，刀尖圓弧半徑補償功能的指令代碼具體可以分為三種類型，分別是G41、G42、G40，其對應刀尖圓弧半徑左補償、刀尖圓弧半徑右補償以及取消刀具半徑補償，最后一個指令主要是指關閉左右補償方式，在此指令下，刀具可以沿著加工輪廓進行切削。其次，對左右刀補的判別方法。觀察人員迎著第三軸正方向的指向對加工平面內的刀具和零件輪廓關系進行觀察，當順著刀具走向時，刀具在輪廓線的左邊時為左刀補，而當刀具出現在輪廓線的右邊時，其為右刀補。最后，建立和取消刀補格在對刀補功能編程進行使用時，首先，需要建立相應的刀補，之后，加工工件輪廓，而在加工結束后，需要將刀補取消。
（2）刀尖圓弧半徑補償過程。刀尖圓弧半徑補償的過程可以具體分為三個步驟：首先，在將刀補引入后，刀具足夠接近工件時，刀心軌跡可以從和編程軌跡重合的位置，逐漸過渡到和編程軌跡相偏離的位置。其次，刀補進行過程中，刀心軌跡應該和編程軌跡始終保持相應的偏置量，一直到過程結束，取消刀補。最后，刀補取消。當刀具在離開工件后，刀心軌跡需要過渡到和編程軌跡相關重合的位置。
2 刀尖半徑補償在數控車削加工中的具體運用對策
2.1 半徑補償指令
目前，刀尖半徑補償的指令具體包括三種，分別為建立左刀補、建立右刀補以及取消刀尖半徑補償。而在對上述指令進行運用時，需要對以下幾個方面的要求加大注意。首先，在編程加工時，對于和工件軸線相平行或垂直的零件，在具體加工時，往往不會出現相關的誤差問題。只有在對理想刀尖進行運用時，編程加工倒角、圓弧和錐面等過程時，才可能會出現相關欠切和過切等情況。而在出現此類情況后，則可以有效應用半徑補償指令。其次，半徑補償指令在具體建立過程中往往存在著相應的限制條件，通常情況下，只有確保刀具在做直線運動時才能夠實現這一點。所以，要確保X 軸和Z 軸中至少存在一個坐標出現相應的變化，并且需要保證直線增大或者減小需要超過刀尖半徑值。從以上情況進行考慮，選擇G01 或者G00 等指令比較適合。最后，在選擇G41 和G42 半徑補償指令時，需要按照具體的方法來進行選擇。首先，將刀具的運動軌跡作為具體的方向，一旦刀具在工件左側，則可以使用G41 指令，如果刀具是在工件的右側，則需要使用G42 指令。
2.2 車刀形狀與位置
車刀形狀往往十分多樣化，而在具體編程加工等過程中，其位置往往存在相應的差異性。與此同時，車刀形狀對于刀尖圓弧位置也具有著決定性作用，所以，在具體編程加工過程中，一方面，需要正確使用刀具半徑補償指令；另一方面，還需要對刀具的位置進行考慮，如果對假象刀尖的方位進行選擇，則需要合理地確定補償量。
2.3 刀具半徑編程規則
刀具半徑編程需要根據相關的規則有效開展，其重點內容在于對結果要點進行注意。具體來說，首先，對于G40、G41 以及G42 這三個編程質量，其往往只允許和G00 以及G01進行結合編程，與其他指令是不允許進行結合編程的。其次，在對G40、G41 以及G42 的G00 和G01 前后程序段進行編入時，需要充分確保X 軸坐標值或Z 軸坐標值之間至少要有一個發生相應的變化。最后，在刀補過程中，相關工作人員需要充分考慮零件的實際輪廓，并在此前提下有效編寫精加工軌跡。
3 刀尖圓弧半徑補償功能的實現過程
3.1 刀尖半徑的選擇
相關工作人員結合成形刀的具體制造標準，在進行粗加工時，其刀尖圓弧半徑主要取0.8 毫米，在半精加工過程主要取0.4 毫米，而精加工則需要取0.2 毫米。如果在粗精加工過程中都使用同一把刀具，那么，在選擇刀尖半徑時應該精選0.4 毫米。由于刀尖圓弧半精一般都比較小，因此，在進行粗車時，可以對刀尖圓弧半徑補償不進行考慮。
3.2 刀尖圓弧方位的確定
刀具的形狀和安裝位置對刀尖圓弧的位置具有著決定作用。在進行刀補時，刀具發生自動偏離，那么，零件輪廓的方向也會存在著一定的差異。所以，要將代表車刀形狀和位置的刀尖方位號T 進行輸入，體來說，需要在刀補表當中輸入。而刀尖方位具體分為9 種類型，可以分別用參數0 ～9 來進行表示。當將刀尖圓弧中心作為具體的刀位點進行編程時，需要對0 或者9 刀尖方位號進行選用。
3.3 補償參數的設置
針對FANUC 系統數控車床進行分析，相關工作人員需要先按下具體的“偏置/ 設置”鍵位，并以此按下軟鍵補正和形狀，之后在刀具番號位置處輸入具體的刀尖方位號和刀尖圓弧半徑。其中，R 值用來表示刀尖圓弧半徑，而T 值則主要表示刀尖方位。而R 值只能在磨耗頁面和形狀頁面中進行設置，不能同時在兩個頁面中進行設置。T 值則主要在形狀頁面當中進行設置，之后可以在磨耗中自動生成。當刀尖方位號為0 或者9 時，則可以不進行輸入。
3.4 程序的編制
結合左、右刀補判定方法，需要對刀補指令G41 和G42進行正確選用。而在進行精加工程序時，需要在開始段中引入具體的刀補，并在精加工結束后，于程序段中對刀補進行取消。
4 刀尖半徑補償在數控車加工中的實際運用
在實際加工工件時，由于數控車床的毛坯通常使用一些鑄鍛件和棒料，所以往往會有相應的加工余量。對此情況，相關工作人員一般需要進行多次切削。而通過運用刀尖半徑補償，則可以有效減少這一現象。具體來說，工作人員需要對FANUC-oi 系統進行應用，該系統可以為數控車加工提供具有多種形式的固定循環功能，具體包括仿形循環指令、粗車循環指令以及精加工指令等。如此一來，便可以在一定程度上簡化程序，使內存占用得到減少。
5 刀尖圓弧半徑補償注意事項
（1）刀尖圓弧半徑補償在具體建立和取消過程中，需要在未切削的G00 或G01 程序段進行，禁止在G02 或G03 等程序段中進行，否則，將會出現相應的報警提示。（2）在程序中，G41 和G42 不能夠直接進行轉換，如果必須進行變換，則需要使用G40 使刀尖圓弧半徑補償取消，也就是說，G40 需要和G41 或者G42 進行配對使用。（3）在對G40、G41、G42 的G00 和G01 程序段進行編入時，需要確保X、Z 值中需要有一個發生變化。（4）在對內圓弧輪廓進行加工時，工作人員所設定的刀尖圓弧半徑需要小于工件輪廓中的最小圓弧半徑。（5）在具有刀補功能的程序段當中，不能出現相關的子程序、循環以及跳轉等現象。
6 結語
綜上所述，刀尖半徑補償對于數控車加工具有著十分重要的作用。而相關工作人員需要充分了解刀尖半徑補償的具體功能，如半徑補償指令、刀具半徑編程規則以及車刀形狀、位置等，明確刀尖半徑補償在數控車加工中的具體應用，從而提升數控車床的加工水平。
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