关键词：数控车床；加工；刀具补偿
数控车床通常加工过程中，会出现刀具磨损、刀具安装误差和刀尖圆弧不同半径等情况，若不进行刀具补偿功能予以补偿，加工出来的工件就不符合图样要求。刀具补偿可分为刀具位置几何补偿和刀具半径补偿。刀具位置补偿可通过调用坐标系解决，而在车削过程中，实际刀具与理想刀具差异造成实际形成轮廓轨迹与编程轨迹形状误差，这种轮廓误差可以用刀具半径补偿方法给予解决。
一．刀具半径补偿的概念和指令
编制加工程序时，是将刀尖看作一个理论点，实际刀尖是有不同半径大小的圆弧，在切削锥面和圆弧时，会形成刀具的走刀轨迹与编程轨迹不吻合，细微部有一定差异。具有补偿功能的数控车机床编程时，不用计算刀尖半径中心轨迹，只要按工件轮廓编程即可(按照加工图上的尺寸编写程序)；在执行刀具半径补偿时，刀具会自动偏移一个刀具半径值；当实际刀尖半径变小或变大时，只需更改输入刀具半径的补偿值，不需修改程序。补偿值通过手动从控制面板输入，数控系统自动计算出刀具半径中心运动轨迹，使刀具中心的运动轨迹自动偏离一个半径，从而加工出符合要求的工件轮廓。
二．刀具半径补偿的方法和规则
用刀具半径补偿的方法解决切削加工不足(欠切)或切削过量(过切)现象。具体操作就是把实际的刀具半径值（也可以是工艺确定值）预录在编程刀具半径偏置寄存器中D # (调用偏置寄存器位置号) ；假设刀具的半径为零，直接根据零件的轮廓形状进行编程; 数控系统将根据所编辑的程序自动取出刀具半径参数，对刀具中心轨迹进行补偿计算，然后生成实际的刀具中心运动轨迹进行加工。但是要实现刀具半径补偿功能，以下三部分缺一不可。
(1)车刀形状和位置?
车刀形状和位置是多种多样的，车床形状还决定刀尖圆弧在什么位置。此车刀形状和位置亦必须输入计算机中。车刀形状和位置共有九种。车刀的形状和位置分别用参数0~9代表，图2为典型车刀形状、位置参数。
(2)刀尖半径和位置的输入?
刀具数据库数据项目R为刀尖半径(mm)，T为刀尖位置代码。如在程序中输入指令GOO? G42? X100．0? Z3．0? TO101；那么数控装置调用01号刀具按照01刀具补偿参数栏内对X、Z的数值自动修正刀具的安装误差(执行刀位补偿)，车床还自动计算刀尖圆弧半径补偿量，把刀尖移动到正确的位置上。
(3)刀具半径的左右补偿
1）G41刀具左补偿。沿着刀具运动方向看，刀具在工件的左侧，称为刀具左补偿，编程代码用G41。
2）G42刀具右补偿。沿着刀具运动方向看，刀具在工件的右边，称为刀具右补偿，编程代码用G42。
3）G40取消刀具左、右补偿。编程代码用G40指令，车刀轨迹按理论刀尖轨迹运动。
加工中心车床刀具补偿必须遵循以下规则：
（1）G40、G41、G42只能用GOO、G01结合编程。车床不允许与G02、G03等其他指令结合编程，否则报警。
（2）在编入G40、G41、G42的GOO与G01前后的两个程序段中，X、Z值至少有一个值变化。否则产生报警。
（3）在调用新的刀具前，必须取消刀具补偿，否则产生报警。
（4）程序结束时，必须清除刀补。
三．刀具半径补偿应用
图1表示由于刀尖圆角R造成的工件少切与过切。从图中可以看出，按照假想刀尖点与工件轮廓向重合编程时，实际切割时刀具刀尖圆弧上的各点都有可能进行切削，而理想刀尖却不进行切削。切端面、外径、或内孔与轴线平行时，没有形成形状和尺寸误差。但是在进行锥面或圆弧加工时，则会产生过切或者少切现象，即图中阴影部分就是形状和尺寸产生区域。图中双点划线是没有应用半径补偿功能时的轨迹线，图中的锥度和圆弧段刀具中心细实线轨迹就是应用了半径补偿功能后刀具实际加工轨迹。这两条不同轨迹线形成工件轮廓误差，误差大小和刀尖圆弧半径r有关。
案例图3是使用圆弧半径补偿时刀具补偿过程。
刀具补偿过程程序基本格式：
G40_ _； 消除补偿；
G41 __； 刀具半径补偿开始程序段；
_ _；轮廓程序段
4结束语
实际生产中,刀具半径补偿功能既简化程序，还可以满足编程和加工工艺的一些特殊需求。该功能在非柱面的精加工程序段应用极为广泛。在使用偏置调用和取消偏置的过程中, 应尽量空运行，避免切削工件，防止出错。同一个零件，不同的操作者会采取不同的加工工艺，因而加工程序也不是唯一。刀具半径补偿功能知识是每一个编程员必备的基础知识。
参考文献
1郭宝珍.期刊论文《数控车削中刀具半径补偿的矢量分析和应用》.
《机械工程与自动化》.2010.05
2文学红.期刊论文《数控车床加工中刀具补偿的应用》.《机械制造
与自动化》.2003.08
3康利.《数控编程与操作》.人民邮电出版社. 2011.09；
论文作者: 郑献辉
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年5卷20期
论文发表时间:2019/12/2
标签：刀具论文; 半径论文; 刀尖论文; 轨迹论文; 圆弧论文; 工件论文; 加工论文; 《工程管理前沿》2019年5卷20期论文;