数控车削加工中半径补偿的运用研究

2021-04-03柳博王文涛

中国设备工程 2021年4期

柳博，王文涛

（兰州现代职业学院（理工学院），甘肃兰州 730070）

在机械加工过程中，数控车床具有着十分重要的作用。相关技术人员不仅需要掌握基本的数控车床操作能力和编程能力，同时，还需要科学合理地控制加工精度，从而全面提升加工质量和加工精确度。在具体加工过程中，相关工作人员可以利用粗、精分开的加工工艺，通过修改磨耗值更好地满足精度要求。但该方法在具体应用时，其加工效率相对较低，无法理想地控制精度，对此，则可以利用刀尖半径补偿的方式来准确把握精度。

1 刀尖半径补偿概述

1.1 概念

从数控车刀的层面进行分析，刀尖实质可以看作响应的圆球，技术人员可以在具体编程的过程中，结合零件的具体尺寸和轮廓，对刀尖半径进行预设。如此一来，在具体编程过程中，便可以根据刀具的理想刀尖坐标有效地对交给你的程度进行编程。通过对这种假设理想条件的方式进行运用，在开展程序编制工作时，如果没有充分进行补偿处理，将会导致车刀的运行轨迹出现一定的欠切，无法有效满足加工的尺寸要求。所以，在具体加工过程中，相关工作人员需要进行半径补偿，在设定结束后，系统可以根据加工程序，结合预先设定的刀具圆弧半径尺寸，有效计算理想的刀具运动轨迹坐标。之后，则可以将计算结果和实际轮廓进行具体的对比和分析，得到相应的半径值，以此作为标准，科学合理地加工零件尺寸。

1.2 功能

（1）刀尖圆弧半径补偿指令。首先，刀尖圆弧半径指令的种类，为了使数控编程过程得到规范，在相关标准当中明确规定，刀尖圆弧半径补偿功能的指令代码具体可以分为三种类型，分别是G41、G42、G40，其对应刀尖圆弧半径左补偿、刀尖圆弧半径右补偿以及取消刀具半径补偿，最后一个指令主要是指关闭左右补偿方式，在此指令下，刀具可以沿着加工轮廓进行切削。其次，对左右刀补的判别方法。观察人员迎着第三轴正方向的指向对加工平面内的刀具和零件轮廓关系进行观察，当顺着刀具走向时，刀具在轮廓线的左边时为左刀补，而当刀具出现在轮廓线的右边时，其为右刀补。最后，建立和取消刀补格式。在对刀补功能编程进行使用时，首先，需要建立相应的刀补，之后，加工工件轮廓，而在加工结束后，需要将刀补取消。

（2）刀尖圆弧半径补偿过程。刀尖圆弧半径补偿的过程可以具体分为三个步骤：首先，在将刀补引入后，刀具足够接近工件时，刀心轨迹可以从和编程轨迹重合的位置，逐渐过渡到和编程轨迹相偏离的位置。其次，刀补进行过程中，刀心轨迹应该和编程轨迹始终保持相应的偏置量，一直到过程结束，取消刀补。最后，刀补取消。当刀具在离开工件后，刀心轨迹需要过渡到和编程轨迹相关重合的位置。

2 刀尖半径补偿在数控车削加工中的具体运用对策

2.1 半径补偿指令

目前，刀尖半径补偿的指令具体包括三种，分别为建立左刀补、建立右刀补以及取消刀尖半径补偿。而在对上述指令进行运用时，需要对以下几个方面的要求加大注意。首先，在编程加工时，对于和工件轴线相平行或垂直的零件，在具体加工时，往往不会出现相关的误差问题。只有在对理想刀尖进行运用时，编程加工倒角、圆弧和锥面等过程时，才可能会出现相关欠切和过切等情况。而在出现此类情况后，则可以有效应用半径补偿指令。其次，半径补偿指令在具体建立过程中往往存在着相应的限制条件，通常情况下，只有确保刀具在做直线运动时才能够实现这一点。所以，要确保X轴和Z轴中至少存在一个坐标出现相应的变化，并且需要保证直线增大或者减小需要超过刀尖半径值。从以上情况进行考虑，选择G01或者G00等指令比较适合。最后，在选择G41和G42半径补偿指令时，需要按照具体的方法来进行选择。首先，将刀具的运动轨迹作为具体的方向，一旦刀具在工件左侧，则可以使用G41指令，如果刀具是在工件的右侧，则需要使用G42指令。

2.2 车刀形状与位置

车刀形状往往十分多样化，而在具体编程加工等过程中，其位置往往存在相应的差异性。与此同时，车刀形状对于刀尖圆弧位置也具有着决定性作用，所以，在具体编程加工过程中，一方面，需要正确使用刀具半径补偿指令；另一方面，还需要对刀具的位置进行考虑，如果对假象刀尖的方位进行选择，则需要合理地确定补偿量。

2.3 刀具半径编程规则

刀具半径编程需要根据相关的规则有效开展，其重点内容在于对结果要点进行注意。具体来说，首先，对于G40、G41以及G42这三个编程质量，其往往只允许和G00以及G01进行结合编程，与其他指令是不允许进行结合编程的。其次，在对G40、G41以及G42的G00和G01前后程序段进行编入时，需要充分确保X轴坐标值或Z轴坐标值之间至少要有一个发生相应的变化。最后，在刀补过程中，相关工作人员需要充分考虑零件的实际轮廓，并在此前提下有效编写精加工轨迹。

3 刀尖圆弧半径补偿功能的实现过程

3.1 刀尖半径的选择

相关工作人员结合成形刀的具体制造标准，在进行粗加工时，其刀尖圆弧半径主要取0.8毫米，在半精加工过程主要取0.4毫米，而精加工则需要取0.2毫米。如果在粗精加工过程中都使用同一把刀具，那么，在选择刀尖半径时应该精选0.4毫米。由于刀尖圆弧半精一般都比较小，因此，在进行粗车时，可以对刀尖圆弧半径补偿不进行考虑。

3.2 刀尖圆弧方位的确定

刀具的形状和安装位置对刀尖圆弧的位置具有着决定作用。在进行刀补时，刀具发生自动偏离，那么，零件轮廓的方向也会存在着一定的差异。所以，要将代表车刀形状和位置的刀尖方位号T进行输入，具体来说，需要在刀补表当中输入。而刀尖方位具体分为9种类型，可以分别用参数0～9来进行表示。当将刀尖圆弧中心作为具体的刀位点进行编程时，需要对0或者9刀尖方位号进行选用。

3.3 补偿参数的设置

针对FANUC系统数控车床进行分析，相关工作人员需要先按下具体的“偏置/设置”键位，并以此按下软键补正和形状，之后在刀具番号位置处输入具体的刀尖方位号和刀尖圆弧半径。其中，R值用来表示刀尖圆弧半径，而T值则主要表示刀尖方位。而R值只能在磨耗页面和形状页面中进行设置，不能同时在两个页面中进行设置。T值则主要在形状页面当中进行设置，之后可以在磨耗中自动生成。当刀尖方位号为0或者9时，则可以不进行输入。

3.4 程序的编制

结合左、右刀补判定方法，需要对刀补指令G41和G42进行正确选用。而在进行精加工程序时，需要在开始段中引入具体的刀补，并在精加工结束后，于程序段中对刀补进行取消。

4 刀尖半径补偿在数控车加工中的实际运用

在实际加工工件时，由于数控车床的毛坯通常使用一些铸锻件和棒料，所以往往会有相应的加工余量。对此情况，相关工作人员一般需要进行多次切削。而通过运用刀尖半径补偿，则可以有效减少这一现象。具体来说，工作人员需要对FANUC-oi系统进行应用，该系统可以为数控车加工提供具有多种形式的固定循环功能，具体包括仿形循环指令、粗车循环指令以及精加工指令等。如此一来，便可以在一定程度上简化程序，使内存占用得到减少。

5 刀尖圆弧半径补偿注意事项

（1）刀尖圆弧半径补偿在具体建立和取消过程中，需要在未切削的G00或G01程序段进行，禁止在G02或G03等程序段中进行，否则，将会出现相应的报警提示。（2）在程序中，G41和G42不能够直接进行转换，如果必须进行变换，则需要使用G40使刀尖圆弧半径补偿取消，也就是说，G40需要和G41或者G42进行配对使用。（3）在对G40、G41、G42的G00和G01程序段进行编入时，需要确保X、Z值中需要有一个发生变化。（4）在对内圆弧轮廓进行加工时，工作人员所设定的刀尖圆弧半径需要小于工件轮廓中的最小圆弧半径。（5）在具有刀补功能的程序段当中，不能出现相关的子程序、循环以及跳转等现象。