浅谈数控车床刀尖圆弧半径补偿的应用

摘 要：本文介绍了数控车床的刀尖圆弧半径补偿功能，以及它在数控车削中的作用。通过对刀尖圆弧半径补偿指令的应用的分析， 说明了刀尖圆弧半径补偿在数控车削编程加工中的正确使用方法。

关键词：数控车床 车削加工 刀尖圆弧半径补偿

在数控车削编程过程中，一般不考虑刀具的长度与刀尖圆弧半径，只将所使用的车刀刀尖假想成一个点，在对刀时也是以假想的刀尖进行对刀。但任何一把车刀，不论制造或刃磨得如何锋利，在其刀尖部分都会存在一个刀尖圆弧，即刀尖不是一个点，而是一段圆弧。

为了保证零件加工尺寸的准确性，一般数控车床都具有刀具补偿功能，为编制程序和加工零件提供了方便。有刀具补偿功能的数控车床，编程时不需要计算刀具中心的运动轨迹，只按零件轮廓编程。在加工中根据实际使用的刀具尺寸，自动调整各坐标轴的移动量，确保实际加工轮廓和编程轨迹完全一致。

使用刀尖圆弧半径补偿指令，并在控制面板上手工输入刀尖圆弧半径，数控装置便能自动地计算出刀具中心轨迹，并按刀具中心轨迹运动。即执行刀尖圆弧半径补偿后，刀具自动偏离工件轮廓一个圆弧半径值，从而加工出所要求的工件轮廓。

一、刀尖圆弧半径补偿指令

1.指令格式

G41 G01/G00 X_ Z_ F_； （刀尖圆弧半径左补偿）

G42 G01/G00 X_ Z_ F_； （刀尖圆弧半径右补偿）

G40 G01/G00 X_ Z_ F_； （取消刀尖圆弧半径补偿）

2.指令说明

G41为刀具半径左补偿，即刀具沿工件左侧运动时的半径补偿；

G42为刀具半径右补偿，即刀具沿工件右侧运动时的半径补偿；

G40为刀具半径补偿取消，使用该指令后，G41、G42 指令无效。

G40必须和G41或G42 成对使用。

二、刀尖方位的确定

数控车床采用刀尖圆弧半径补偿进行加工时，如果刀具的刀尖形状和切削时所处的位置不同，那么刀具的补偿量和补偿方向也不同。根据各种刀尖形状及刀尖位置的不同，数控车床的刀具切削沿位置共有9种。其中，前置刀架式数控车床和后置刀架式数控车床的刀具切削沿位置各不相同。

具备刀具半径补偿功能的数控车床，除利用刀具半径补偿指令外，还应根据刀具在切削时所处的位置，选择假想刀尖的方位。即除了输入刀尖圆弧半径外，还应输入假想刀尖相对于刀尖圆弧中心的位置，这是由于内、外圆车刀或左、右偏刀的刀尖位置不同，切削时所处的位置也不相同。

三、使用刀尖圆弧半径补偿时应注意的问题

第一，刀尖圆弧半径补偿的引入和取消应在不进行加工的空行程程序段上，且在G00或G01程序行上实施。不论这个命令是不是带圆弧插补，车刀不会正确移动，导致它逐渐偏离所执行的路径。因此，刀尖半径补偿的命令应当在切削进程启动之前完成，并且能够防止从工件外部起刀带来的过切现象。反之，要在切削进程之后用移动命令来执行偏置的取消。

第二，G41、G42指令不要重复规定，即在程序中前面有了G41或G42指令之后，不能再直接使用G41或G42指令。若想使用，则须先用G40指令解除原补偿状态后，再使用G41或G42，否则补偿就不正常了。

第三，刀径补偿引入和卸载时，刀具位置的变化是一个渐变的过程。

第四，当输入刀补数据时给的是负值，则G41、G42互相转化。

第五，刀具半径补偿模式的建立与取消程序段只能在G00或G01移动指令模式下才有效，虽然现在有部分系统也支持G02、G03模式，但为防止出现差错，在半径补偿建立与取消程序段最好不使用G02、G03指令。

第六，若在G90、G94固定循环中使用刀尖半径补偿，刀尖半径补偿必须先于G90、G94指令激活。

第七，若在G70精加工循环中使用刀尖半径补偿、刀尖半径补偿必须先于G70指令的执行、再定位到起始点处先激活。

第八，为了防止在刀具半径补偿建立与取消过程中刀具产生过切现象，在建立与取消补偿时，程序段的起始位置与终止位置最好与补偿方向在同一侧。

四、刀尖圆弧半径补偿在循环指令中的应用

在实际加工中，数控车床工件的毛坯常用棒料或铸、锻件，加工余量较大，需要多次切削，大部分数控车床的数控系统都提供了各种循环指令，例如FANUCoi系统的粗车复合循环指令G71、仿形粗车循环指令G73、精加工指令G70等，大大简化了编程，提高了编程速度。

在数控车床上进行加工时，首先要考虑刀偏的方向及方位，其次考虑刀尖R的大小在加工中是否干涉，然后考虑对刀时刀补值应该如何输入等。

（作者单位：河南省南阳市高级技工学校）