数控车削中刀尖圆弧半径对加工的影响
唐思远（湖南郴州技术学院423000）
【摘要】系统分析了数控车削加工中刀尖圆弧半径对工件尺寸、形状的影响，并通过举例加以说明，提出相应的解决措施。

关键词：数控；刀尖圆弧半径补偿；刀尖方位；存储器
一问题的提出
数控加工中刀具功能又称为T功能，它是进行刀具选择和刀具补偿的功能指令。

数控车床的刀具补偿功能包括刀具位置补偿和刀尖圆弧半径补偿两个方面。

对于刀具位置补偿，一般地，操作者都比较重视，在加工前通过建立刀具偏置值来实现。

但对于刀尖圆弧半径补偿则比较容易忽视；而在数控仿真操作或实际加工过程中，往往因为这一点造成工件尺寸超差、形状异样，工件报废。

二刀尖圆弧半径补偿的概念（Tool Nose Radius Compensation）
编制数控车床加工程序时，总是将刀尖看作一个点，如图（一）所示。

但是在实际加工中，这种理想的刀具状态是不存在的，因为无论用哪种材料做刀具，主、副切削刃的交点不可能是一个理想的点，而是存在一个圆弧过渡；另一方面，为了提高刀具刚度、延长使用寿命和降低加工表面粗糙度，通常也要将车刀刀尖刃磨成半径不大的圆弧，一般圆弧半径R在0.4~1.6mm之间(一般可通过对刀仪测量出来)。

如图（二）所示，编制加工程序时总是以理论刀尖P点来编程，数控系统通过准备功能指令来控制P点的运动轨迹；而实际切削时，真正起作用的切削刃是圆弧的各切点，这势必造成切削加工不足（不到位）或切削过量（过切）的现象，从而导致工件表面的形状误差和尺寸误差。

刀尖圆弧半径补偿功能就是用来补偿由于刀尖圆弧半径引起的工件误差的。

指令；刀具处于工件的右侧，即为刀尖右补偿，用G42指令；取消刀尖半径的左补偿或右补偿，用G40指令，此时车刀轨迹按理论刀尖轨迹运动。

四实现刀尖半径补偿功能的参数设置
在加工工件之前，必须将刀尖半径补偿的有关参数输入到数控机床的相应存储器中，以便使数控系统对刀尖的圆弧半径所引起的误差进行自动补偿。

现代CNC系统的补偿功能不仅可以自动完成刀具中心轨迹的偏置，而且还能自动完成直线间转接、圆弧间转接和直线与圆弧转接等尖角过渡。

其计算方法视系统不同而有所区别，且与数控编程关系不大，基于篇幅所限，在此不赘述。

参数的输入进入刀具参数偏置界面，通过移动光标选择刀号，将刀具位置补偿值（X、Z向）、刀尖圆弧半径R以及刀尖方位T输入到刀具偏置寄存器中，如图（五）所示。

若某程序段中编入了补偿指令“N200 G42 G01 X36 Z2 T0101”，则在自动加工过程中，数控系统根据01号刀具补偿栏内的X、Z、R、T的数值，自动修正该号刀具的位置误差和进行刀尖圆弧半径补偿。

值得说明的是，采用刀尖半径补偿时，刀具运动轨迹指的不是理论刀尖，而是刀尖上刀刃圆弧的中心位置，这一点在建立工件坐标系时就需要特别注意。

五编程举例
工件毛坯锻件Φ80×110mm。

在切除余量时的粗车循环使用G71功能，刀具：外圆左偏刀T01，刀尖方位3，刀尖圆弧半径R1.2；精车循环使用G70功能，刀具外圆左偏刀T02，刀尖方位3，刀尖圆弧半径R0.6。

编程零点选择在工件
号刀，01号刀补）
（建立左径补）
（车右端面）
（取消径补）
N80 G71 P90 Q180 U0.5 W0.2 F0.2 N90 G42 G00 X46 Z2（建立右径补）N100 Z0
2×45°）N120 Z－40
N130 X64 Z－56
N140 Z－70
N150 X70
N160 G03 X76 Z－73 R3
N170 G01 Z－90
N180 G40 G01 X80 W10（取消径补）N190 G00 X120 Z150 N200 T0202（换02号刀，02号刀补）N210 G70 P90 Q180 S460 F0.1
N220 G00 X120 Z150
N230 M05
N240 M02
六结束语
用带刀尖圆弧半径的车刀加工工件时，若数控机床不具备刀尖半径补偿功能，也可采用刀尖圆弧中心轨迹编程方法。

此法在实施过程中有两大缺点，一是大大增加了编程人员对坐标参数的计算量，二是一旦车刀刀头磨损或重磨后，必须重新计算编程的地址坐标值。

现代CNC系统大都具备半径补偿功能。

总之，数控车床编程时必须考虑刀尖圆弧半径带来的加工误差，并根据机床的功能特点采取相应的措施。