数控车床刀尖半径补偿的运用

宋亚辉，刘泽林，孙凌夫

中国兵器工业第五二研究所

数控车床刀尖半径补偿的运用

宋亚辉，刘泽林，孙凌夫

中国兵器工业第五二研究所

数控车床进行复杂零件的车削加工过程中，刀尖半径会对零件的精度产生一定的误差，造成实际加工精度与理想精度不符。特别是精密零件的加工与配合，只有正确运用刀尖半径补偿功能进行加工精度的修正，才能消除刀尖半径的影响，保证零件加工质量达到要求。

数控车床；刀尖半径补偿

数控车床所使用的机夹车刀，为了增加刀头的耐用度，提高刀具的使用寿命，降低工件加工表面的表面粗糙度，其刀尖都会做成圆弧形状的（一般圆弧半径为0.2—1.6mm之间）。可是，这在精密零件，特别是在圆弧或斜线的加工过程中，会产生一定的误差，影响零件的精度。为了保证零件的精度，就要运用刀尖半径补偿来弥补这个误差。但是，在运用过程中，必须合理的考虑各参数之间的关系，否则，容易产生误操作。下面，根据我所使用的数控车床（FANUC 0i-MATE-TD操作系统）前置刀架，介绍一下各相关参数：

1、刀尖半径

为了增加刀具的刀尖刚度、耐用度，刀尖部分有一定的圆弧。

假想刀尖：实际上并不存在的点，由于很难将实际刀尖半径中心对准在起点或参考位置，因此，需要用假想刀尖。假想刀尖比较容易对准在起点或参考位置上。

假想刀尖的方向：从刀尖半径中心看到假想刀尖的方向，由切削过程中刀具的朝向决定，因此，必须和补偿量一样事先设定。假想刀尖的方向由下列八种中加以选择，与八种假想刀尖的方向对应的代码（编号）如图一所示，箭头的顶端表示假想刀尖。

2、工件的位置

要进行刀尖半径补偿，就必须指定编程路径在工件的哪一方。

G40：取消刀尖半径补偿，刀具在编程路径上移动。

G41：刀尖半径左补偿，刀具在编程路径的前进方向的左侧移动。

G42：刀尖半径右补偿，刀具在编程路径的前进方向的右侧移动。

这里要重点说明一个问题：根据右手笛卡尔坐标系定律，确定当前所在平面的两个坐标轴，沿第三轴的负方向观察，才能够正确的确定工件和刀具的相对位置，才能正确的选用G41或G42。选用原则如图二所示。需要注意的是：刀尖半径补偿量为负值时，工件位置也会颠倒过来。

3、调用刀补

程序编制过程中，需要正确的设置各项系统参数和刀具参数。还需要根据当前刀具调用相应的刀补值，才能够正确的运用到加工程序之中。在加工程序中用T代码调用刀具和刀补，其格式为：Txxxx，其中前两个xx为调用的刀具号，后两个xx为调用的刀具补偿号，如T0101，表示调用的是一号刀具的第一号刀具补偿值。如果刀具补偿号为00，则表示取消刀补。

调用刀补的过程又分为：建立刀补、运行刀补、取消刀补三个步骤。建立补偿时，只能够使用G00或G01，不能使用圆弧插补指令（G02或G03），否则会产生报警；建立和取消的过程，也应该在辅助程序段中进行，不能在轮廓加工的程序段中编制，且建立补偿的过渡直线段长度必须大于刀尖圆弧的半径值。补偿进行时，根据退刀指令的不同，补偿的方式也不同，如果是刀具移动到终点的方式下直接退刀，刀具多移动一个补偿量后退出，实际尺寸与图纸要求尺寸相同；如果是刀具移动到终点，刀具抬起相应的安全距离后再退刀，实际尺寸与图纸要求尺寸就会相差一个补偿量。

需要注意的有：（1）FANUC系统的每个刀补号是唯一的，适用于所有刀具。（2）FANUC系统的刀尖半径补偿功能，G41/G42与G40必须是成对使用的，建立了刀补，就得取消刀补，否则易发生重复计算的错误。特别是编程过程中需要改变刀补方向时，必须先取消当前刀补，再重新建立所需刀补。（3）FANUC系统的主程序与子程序不能同时使用刀尖半径补偿，调用子程序前，主程序要在取消刀补的方式下，在主程序中再次建立刀补，而返回主程序前必须取消子程序的刀补。

4、实际运用

在实际运用过程中，不但要结合假想刀尖的方向和工件的位置，还要综合考虑系统的参数、刀尖半径的大小、走刀的方向等等因素。这些因素虽然分别独立设置，但是它们又通过数控程序有机的结合在一起，共同作用于被加工零件的编程路径，影响着零件的加工精度。图3、图4中表示刀具在加工零件的不同位置时，根据走刀方向，所应该采用的刀尖半径补偿方式。

［1］数控车床（FANUC 0i-MATE-TD操作系统）使用说明书