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数控车削加工中刀尖圆弧半径补偿的应用


精 密制造 与 自动 化 

21 0 0年第 3期 

数控 车 削加 工 中刀尖 圆弧 半 径 补偿 的应 用 
黄启红 黄 战 
( 100  44 0 ) 岳阳职 业技 术 学院机 电工程 系
摘 要

刀 尖 圆 弧 半 径 补偿 功 能 在 数 控 车 削加 工 中应 用 非 常

广 泛 ,它 是 数 控 车 削加 工 的 重 点和 难 点 。正 确 、灵 活 

的 运 用 刀 尖 圆 弧 半 径补 偿 功 能对 锥 面 、 弧 面 、曲面 等 的加 工精 度 控 制 及 提 高 刀 具 使 用 寿 命 有 着 十 分 重 要 的 意 义 。 圆   关键词 刀尖 圆 弧 半径 补偿 数控加 工 应 用 

在数控 车 削加 工 中,为 了 降低 加工 零件 的表 面 

使用 刀补 功 能编程 时 ,需先建 立刀 补 ,然 后才  能对 工件 轮廓 进行 加工 ,加工 完后 须取 消刀补 。   编程 格式 为 :  

粗糙 度 ,减 小 刀具磨 损 ,提 高刀 具寿命 ,一 般将 车  刀刀 尖处磨 成 圆弧过 渡 刃 。而 数控 编程 时 ,通常 都  将车 刀刀尖 作 为一理 想 点来考 虑 ,当用 按理 想刀尖  点编 出 的程 序进 行端 面 、 内外 径等 与轴 线平 行或垂  直 的表 面加 工 时 ,是 不会 产 生误差 的 。但在 倒角 、   锥 面 、 圆弧面及 曲面 加 工 中,则会 产生 欠切 或过切  现 象 ,影 响加 工精度 。  
编程 时 ,若 以刀 尖 圆弧 中心作 为刀位 点编程 ,  

三 o cc   0      一一 z:    
指令 说 明:  
( ) ( 、Z ( )表 示建 立或 取消 刀补程  1  ∽  

则可避 免上 述现 象 ,但 刀位 点的计 算麻烦 ,且 当刀  尖 圆弧半径 值 发生变 化 时 ,程 序 需要 改变 。即人 工 
预 刀补 方法 不 可取 。  

序段 中刀 具移 动 的终 点坐标值 。  
( )通 过G0 或G0 指令 建立 或取 消刀尖 圆弧  2 0 1 半径 补偿 :  

数控系 统 具有 刀具 半径 自动补 偿功 能 ,编程人  员只 需按工 件 实际轮 廓尺 寸编 程 即可 ,不必 考虑 刀  尖 圆弧半径 的大 小 ,加 工时根 据刀 尖 圆弧半 径 自动  计算 出补偿 量 ,避免 欠切 、过 切现 象 的产生 。   1 刀尖 圆弧半 径补 偿功 能概述   

1 2 刀尖圆弧半径补偿过程  .
图1 为刀尖 圆弧 半径 补偿 的加载 与 卸载 。  

1 1 刀尖圆弧半径补偿指令  . 1 )指 令种 类 
为 了规 范数 控 编 程 ,IO标 准 规定 :刀尖 圆弧  S

半径 补偿 功能 指令代 码 有三种 :  

( )刀尖 圆弧 半径 左补 偿G 1( 1 4 简称 左刀 补 )  
( )刀尖 圆弧半径 右补 偿G 2 ( 2 4 简称 右刀 补 )   ( )取 消 刀具半 径补 偿G 0 3 4 一 指关 闭左右 补  偿方 式 ,刀具 沿加 工轮 廓切 削 。  
2 )左 、右 刀补 的判 别方 法 
图1 刀尖 圆弧半径补偿 的加载与卸载 

由图 1 知 ,刀尖 圆弧 半径补 偿过 程可 分三 步 : 可   1 刀补 的引入 )
的过程 。  

观察 者迎 着第 三轴 正方 向指 向看 加工 平面 内的  刀具 与零 件轮 廓 的关系 :顺 着刀 具走 向,刀具在 轮  廓 线 的左 边 即为左 刀补 ,刀具在 轮廓 线 的右边 即为 
右 刀补 。  

刀 具接近 工件 时 , 刀心 轨迹 从 

与 编程 轨迹 重合 过渡 到与编 程轨 迹偏 离一个 偏置 量  2 刀补 的进行 )


刀心轨 迹始 终与 编程轨 迹相 距 

3 )建立及 取 消刀补 格 式 

个偏 置量 ,直 到刀补 取 消 。  

黄 启红 等

数控 车 削加 工 中刀尖 圆弧 半径 补偿 的应 用 
为3 ,刀 尖 圆弧 半径 取04 将 其参 数 输入 至刀 补形  .,
状 页面 中 。  

3 刀补 的取 消  刀具 离开 工件 ,刀心轨 迹 要过  ) 渡 到 与编程 轨迹 重合 的过 程 。  

2 刀尖 圆弧半 径补 偿功 能 的实 现过 程 

21 刀尖半径 的选择  . 根 据成 形刀 的制 造标 准 ,粗加 工 时刀尖 圆弧半  径取08 n, .m l半精加 工 取04n l精 加工 取02ll,   .rl,  T . nl   T  若粗精 加 工采用 同一把 刀具 ,刀尖 半 径选04mm。 .     由于刀 尖 圆弧半 径通 常 比较 小 (  一02 1   .~ . mm), 6  
故粗车 时可 不考 虑刀 尖 圆弧 半径补 偿 。  

『 轨迹  入

Z 

22 刀尖圆弧方位 的确定  .
刀 具 形 状 和 安 装 位 置 决 定 刀 尖 圆 弧 所 处 的位 
置 ,执 行刀 补 时, 刀具 自动偏 离零 件轮 廓 的方 向也 
图3 刀补编程实例 

就 不 同。 因此 ,要把 代表 车刀 形状 和位 置 的刀尖 方 
位 号T 入 刀补表 中,刀尖 方位共 有9 ,分 别用 参  输 种

零件 加工 程序 如 下 :  
O1 1 ; 9 6 

数 0- 表示 , 图2 示 。 "9 - ' 如 所 如果 以刀 尖 圆弧 中心 作为 
刀 位 点进行 编程 ,则应 选 用0 9 为刀 尖 方位 号 。 或 作  

N1   1   0 ¥ 0 ; 0T0 01M 3 8 0  N 2   0   1 0 Z1 0  OG 0X 0   0 ; N3 0G 0 X 7 Z5  0 6 ; N4 0G 7   2R 1  1U ;

N5   1 6   2   o5wo   0 ; 0G7  0 P Q1ou .   . F .  2 3
N 6 G0 X 3 Z   0 0 6 5; N 7   0   0 0  O M 3 S1 0 ;

N8 4 0   3 0F   5 ( 0G 2G 1 0Z 01 ; 空行 程 中引入 刀补 ) X   N9 .0 ( 补 实施 中 ) 0Z 3 ; 刀   N1 0 0 一5 ( 0     4 ; 刀补 实施 中 ) X5 Z   N1 0G 2 4W. 2 2 ( 3 1 1 0 X7 1 R1 ; 7  ̄ 实施 中 ) ,   N1 0 0 0X9 ;( 2       0 退刀 过程 中取 消 刀补 ) G4 G0  
N1 0 0 6   2 ; 3     0Q1 0 G7 P  

2 3 补偿参数的设置  .
以F UC系 统数 控 车床 为 例 ,先 按 “ 置 / AN 偏 设 

N1 0G0   o   0 ; 4   0Xl 0 Z1 0 
N 10M 3 ; 5   0 

置”  翳 再依 软键 补正 、形 ] 在   键 图, 次按 [ ] [ 状 , 相
应 刀 具番 号位 置 处 输入 刀 尖 圆弧 半 径 和 刀 尖方 位 
号T   值 只能在 形状 或摩 耗 页面 中设 置 ,不 能在两  。

4 刀尖 圆弧 半径 补偿 注 意 事项  ( )3 圆弧半 径补 偿 的建立 和取 消要 求应 在  17尖 没有 切 削 的G0 或G0 程序 段 ,不 要在 G 2 0 1 0 或G0 程  3 序 段 上进行 ,否则 会产 生报 警 。   ( )G   2 4 与G4 在程 序 中不 得直 接转 换 ,如 需  1 2 变 换 ,必 须用 G4 取 消 刀尖 圆弧 半 径 补偿 ,  ̄ a o 0 l 4  J 必 须 与G 1 4 或G4 成对 使用 。 2  
( )在 编入G4 、G 1 3 0 4 或G4 的G0 与G 1 2 0 0 前后 

个 页面 中 同时设 置 ,T 在形 状 中设置 后 自动 在 摩  值
耗 中生成 。刀 尖 方位 号为0 时可 以不 输入 。 和9  

2 4 程序 的编制 .  
根 据左 、右 刀t  ̄定 方法 ,正确 选用 刀 补指 令  tJ -
G 1 4 或G4 ,在精 加工 程序 开始 段 引入 刀补 ,精加 工  2 结束 后程序 段 中取 消刀 补 。  

的两个 程序 段 中 ,  

z 至少 有一 个是 变化 的,否  值 ( 下转 第4 页 ) 8  

3 刀尖圆弧半径补偿功能的应用举例    加工如 图3 所示 的零 件 ,外 圆车刀 刀尖 方位 号T  

则产 生报 警 。  

45  

精密制 造 与 自动 化  生成预 演 分度程 序 、试加 工程 序 、加工 程序 、精 加  工程序 。加 工程 序对 于精 度要 求不 高 的轮 胎模 是精 

21年第 3 00 期 

精加 工程 序用 于对 精度 要求较 高 的轮胎模 进行 
加工 。它 与加 工程序 的区别有 三 点:一 为花纹 的加  工深 度不 同;二为加 工 时更换 新 的 电解头 ;三 为 电  解头 到达 轮胎 花纹 的加 工深度 时 ,圆盘 工作 台需带  动轮 胎模 零件 数次往 复循 环顺 转 、 逆转一 微 小角度 ,  

加 工 ,对于 精度 要求 较高 的轮胎 模 是粗 加工 。加工 
顺 序参 见数 控加 工流 程 图,如 图 5所示 。  

使 电解头 瞬 间的加工 面积 减 半, 由此提 高轮胎 花纹 
l 工件旋转到加  工起始点 位置   I

表 面 的加 工精度 。   5 )改造后 机床 主要 功能特 点  可通 过编 辑修 改加 工参数 、 纹 数 、 花 花纹深 度 、  
花纹 是否 等距 ( 即等份 ) 花纹 不等 距 的最 大距 离差  、 值 和 最小距 离差 值 、花纹 不等距 的变 化类 型 ( 依次 

l 控指 接通  数 令: 吸合电 铁   磁  I
数 控指 令 :启动 电火 花主轴 头 向下运 动  I   数控 指 令 :电火 花主轴 头 到达加 工 深度 终点位 置后 ,   反 馈信 号到数 控 系统 
数控 指令 : 启动 电火花 主轴 头 向上运 动 

变 小或 依次变 大 或奇偶 变化 )和 间隙补偿值 等 。   能 自动跟 踪 分析加 工 参数输 入 的对与 错 。   能够 自动 生成轮胎 模 零件 的预演 分度 程序 、试  加 工程 序 、加工 程序和 精加 工程 序 。   能 自动 分析 轮胎模 零件 旋转 一周 后封 闭与 否并 
具 有手 动控 制运 行功 能 。   2 结 语 
数控 指 令 :电火花 主轴 头到 达上 极 限点位 置后 ,反馈  信 号到数 控系 统 
数控指 令 :切 断 电磁 铁  数控 指令 :延 时一  秒 



I  
控 指令 :控 制 圆工作 台与 工件旋 转 一个 花纹 等份角  忮 ( 等速 位移 后变 速位 移 )  




 
n1


随着机 动车 辆种类 的 日益增 多 ,对轮 胎 的需求 
、 \  



 l  葺

n n

也 日益 提 高 ,特 别是 随着 高速 公路 的建设 发展 ,又  出现 了 与 其相 适 应 的轮 胎 花 纹 不 等 距 的全 钢 子 午 
胎 。对普通 轮胎 模 电火花 机床进 行 数控 改造 ,使其 

图 5 程序 加工流程框图 

实现数 控化 ,无 疑具有 重 要意义 。  
参考文献 

预 演分度 程 序 的 目的在于 实际检 验轮 胎模 花纹 

总数 的分度 是否 均匀 ,轮 胎模 花纹 总数 不等距 时 间  是 否达 到要求 ;轮 胎模 零件 旋转 一 周后是 否 能够准 
确 地 回到零 点 。预演 分度 程序 以高速 运行 。   试 加工 程序 的 目的在 于人 工手 动地 调整 轮胎花  纹 的粗 加工 深度 ,以便确 定程 序编 制 的准确 参数 。   实际上 是人 机联 动调 整轮 胎模 的花 纹深度 零 点 。  
… …  ̄  ̄  ̄ … … … … …

[  张新义. 1 ] 经济型数控机床系统设计【 . M】北京: 机械工  业出版社,94 19.  
【  林其骏. 2 】 微机控制机械系统设计[ . M] 上海: 上海科学  技术出版社,9 1 19 .   [ 3 余英 良 机床数控改造设计与实F E .   ] .  ̄ 北京: M] 机械工  业出版社,98 19 .  
… … … … … … …  

( 上接 第 4 5页 )   ( ) 工 内圆弧 轮廓 时 , 定 的刀尖 圆弧半 径  4加 设

【  吴新佳. 2 ] 数控加工工艺与编程[ . M】北京: 人民邮电出  

不应 大于 工件轮 廓 中 的最 小 圆弧 半径  。   ( ) 刀补 功能 有效 的程 序段 内, 5在 不得 出现 跳 
转 、循 环 、子程 序 等 ,否则 系统将 产 生报警 。  
[] 4  
参 考 文 献 

版社,09 20.   [] 赵德斌. 3   刀具补偿在数控编程中的应用[. J 现代制造  ]
工程,0 8 )5—1 20( :96. 9  
徐卫东. 刀尖 圆弧 半径补偿在数控 车削加工 中的正确 
应 用 [ . AD C M与 制 造 业 信 息 化 , 0 87: 29 . J C /A ] 2 0()9-4  

【] 刘 1  

虹.数控加工编程与操作[ . M】 西安 : 西安 电子科 

[] F NUC S r sO — t T 操作说 明书[】 北京:北  5   A   ei   i e C e Ma — z. 京发那科 机电有限公司, 0 4 20.  

技大学 出版社, 0 7 20 .  

48  


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