1实验七 数控车削刀具补偿与产品精度实验一、实验目的及要求 1.了解提高刀具的寿命和降低加工表面的粗糙度方法 2.掌握在进行数控车削的编程和加工过程中，对由于车刀刀尖圆角产生的误差进行补 偿，加工出高精度的零件的方法 二、实验内容 1.车刀刀尖圆角引起加工误差的原因 2.消除车刀刀尖圆角所引起加工误差 三、实验设备 1.数控车床一台 2.刀架和卡盘扳手 3.加工用材料：ф50×80 铝棒 4.偏刀一把 四、实验概述 1.车刀刀尖圆角引起加工误差的原因 在实际的加工过程当中所用的车刀的刀尖都是一个半径不大的圆弧形状（如图 7-1 所 示） ，而在数控车削编程过程中，为了编程方便，常把刀尖看作为一个，即所谓假想刀尖 （图 7-1 中的 P 点） 图 7-1 假想刀尖和刀具圆角 图 7-2 刀具圆角造成的少切和过切在上述情况下，用刀尖圆角的车刀车削端面.外径.内径等与轴线平行的表面时，不会产 生误差，但是在进行倒角.锥面及圆弧切削时，则会产生少切或过切现象（如图 7-2 所示） 2.车刀刀尖的假想刀尖半径补偿注意事项： （1）G41.G42 指令不能与圆弧切削指令写在同一个程序段，可以与 G00 和 G01 指令 写在同一个程序段内，在这个程序段的下一个程序段点位置，与程序中刀具路径垂直的方 向线过刀尖圆心。
（2）必须用 G40 指令取消刀尖半径补偿，在指定 G40 程序段的前一个程序段的终点 位置，与程序中刀具路径垂直的方向线过刀尖圆心 （3）在使用 G40 或 G42 指令模式中，不允许有两个连续的非移动指令，否则刀具在 前面程序终点的垂直位置停止，且产生过切或欠切现象，如图 7-2 （4）切断端面时，为了防止在回转中心不部位留下欠切削的小锥，如图所示，在 G42 指令开始的程序段刀具应达到 A 点位置，且 ZB>R； （5）加工终端接近卡爪或工件的端面时，指令 G40 为了防止卡爪或工件的端面被切， 如图所示应在 B 点指定 G40，且 ZB>R； （6）如图所示，想在工件阶梯端面指定 G40 时，必须使刀具沿阶梯端面移动到 F 点，2再指定 G40，且 XA>R；在工件端面，开始刀尖半径补偿，必须在 A 点指定 G42，且 ZA>R；开始切圆弧时，必须从 B 点开始加入刀尖半径补偿指令，且 XB>R； （7）在手动输入中不用刀尖半径补偿； （8）在加工比刀尖半径小的圆弧内侧时，会产生报警； 3.消除车刀刀尖圆角所引起加工误差 消除车刀刀尖圆弧所引起加工误差的前提条件是：要确定刀尖圆弧半径。
由于在数 控车削中一般都使用可转位刀片，每种刀片的型号，对应刀片的刀尖圆角半径即可确定 1.车床不具备自动补偿功能时的补偿办法 当数控车床不具备刀具半径自动补偿功能 G41,G42 时，可用以下两种方法来消除加 工误差（1）按假想刀尖轨迹编程 用带刀尖圆角的车刀加工锥面 如图 7-3（a）所示，若假想刀尖 P 沿 工件轮廓 AB 移动（即 P1 与 AB 重合） ，并按 AB 尺寸编程，则必然会产生 ABCD 的 残留误差为此，如图 3（b）所示，将车刀的切点移至 AB，并沿 AB 移动从而避免了 残留误差此时假想刀尖的轨迹为 P3P4，它与轮廓 AB 在 X 向相差X,在 Z 向相差Z,设刀尖圆角半径为 R，锥面与轴线的夹角为 Q,不难求得： ，由于 2/12 ctgQRXX, Z 的存在，可直接按假想刀尖轨迹 P3P4 的坐标值编程△X△Z图3 用带刀尖圆角的车刀加工锥面图 7-3 用带刀尖圆角的车刀加工锥面用带刀尖圆角的车刀加工圆弧，加工圆弧表面的编程原理与加工锥面基本相似如图 7-4 所示，为加工 1/4 凸.凹圆弧表面的情况社刀尖圆角半径为 r，圆弧 AB（实线）为 工件轮廓，半径为 R，圆心 O，刀具与圆弧轮廓起.终点的切削点分别为 A 与 B，因此 对应的假想刀尖为 P1 和 P2，圆弧（虚线）为假想刀尖的轨迹，圆心为 O′, 在图 7- 4（a）凸圆的加工情况下，其半径为（R+r）,在图 7-4（b）凹圆加工情况下，其半径 为（ R-r） 。
用假想刀尖轨迹编程时，按图中虚线所示的圆参数进行编程图4 用带刀尖圆角的车刀加工1/4凹、圆图 7-4 有圆角刀具车削凹凸圆弧（2）按刀尖圆角中心轨迹编程当机床不具备刀具半径自动补偿指令 G41,G42 时，除可用上述假想刀尖轨迹数据3编程方法外，还可用刀尖圆角中心轨迹编程方法如图 5 所示的手柄零件由三段圆弧 组成，可用虚线所示的三段圆弧编程车刀刀尖圆角半径为 r,则 O1 圆弧的半径为 （R1+r） ，O2 圆弧的半径为（R2+r） ，O3 圆弧的半径为（R3-r） ，三段圆弧的终点坐标 由等距圆关系不难取得.上述用假想刀尖轨迹和刀尖圆角中心轨迹编程方法的共同缺点是：当车刀刀头圆角中 心轨迹编程方法的共同缺点是：当车刀刀头磨损或重磨时，需要新计算编程参数值，否则 会产生误差2. 车床具备自动补偿功能时的补偿办法当机床具备刀具半径补偿功能 G41.G42 时，可运行用刀具半径补偿功能消除加工误 差 （1）所用指令1）为了进行车刀刀尖圆角半径补偿，需要使用以下指令： G40：取消刀具半径补偿即按程序路径进给； G41：左偏刀具半径补偿按程序路径前进方向，刀具偏在零件右侧进给，刀 具偏在零件右侧进给。
G42：右偏刀具半径补偿按程序路径前进方向，刀具偏在零件右侧进给 2）假想刀尖方位的确定车刀假想刀尖相对刀尖圆角中心的方位和刀具移动方向有关，它直接影响刀尖圆角 半径补偿的计算结果图 7-6 是车刀假想刀尖方位及代码从图中可以看出假想刀尖 P 的方位有八种，分别用 1~8 个数字代码表示，同时规定，假想刀尖取圆角中心位置时， 代码为 0 或 9，可以理解为没有半径补偿或9图车刀假想刀尖方位及代码 图 7-6 车刀刀尖圆弧半径的假想位置编号（2）车刀刀具补偿值的确定和输入图5 刀尖圆角中心轨迹编程图 7-5 刀尖圆角中心轨迹编程4车刀刀具补偿包括刀具位置补偿和刀尖圆角半径补偿两部分，刀具代码 T 中的补偿 号对应的储存单元中（即刀具补偿表中）存放一组数据：X 轴.Z 轴的位置补偿值.刀尖圆 角半径值和假想刀尖方位（0~9） 操作时，按以下步骤进行 1）确定车刀 X 轴和 Z 轴的位置补偿值 如果数控车床配置了标准刀架和对刀仪，在编程时可以按照刀架中心编程，即将 刀架中心设置在起始点，从该点到假想刀尖的距离设置为位置补偿值，如图 7-7 所示， 该位置补偿值可用对刀进行测量如果数控车床配置的是生产厂商所特供的特殊刀架， 则刀具位置补偿值与刀杆在刀架上的安装位置有关，无法使用对刀仪，因此，必须采 用分别试切工件外圆和端面的方法来确定刀具位置补偿。
图 7-7 车图车刀位置补偿轴补偿值轴补偿值刀的位置编号2）确定刀尖圆角半径 根据所选用刀片的型号查出其刀尖圆角半径 3）确定假想刀尖方位代码 根据车刀的安装方位，对照图 6 所示的规定，确定假想刀 尖方位代码 4）输入数据 将每把刀的上诉四个数据分别输入车床刀具补偿表（注意和刀具补偿号 对应，参见后面的实例） 通过上诉操作后，数控车床加工中即可实现刀具自动补偿 5）车刀刀尖圆角半径补偿编程实例 精车如图 7-8 所示零件的一段圆锥外表面，使用 01 号车刀，按刀架中心编程，01 号车 刀的假想刀尖距刀架中心的偏移量及安装方位如图 7 所示，刀尖圆角半径为 0.2，01 号车 刀的刀具补偿值见下表（R 为刀尖圆角半径，T 为假想刀尖方位代码） 总之，用带刀尖圆角的车刀加工零件时，不可忽视刀尖圆角半径带来的加工误差，要 提高零件的加工精度，必须根据数控车床的功能特点采用相应措施以消除误差 六、实验步骤 1.调整刀号与刀补号一致，使刀具快速定位 2.刀补引入程序段 3.加工程序 4.刀补取消 七、思考题 1. 怎样正确定选择刀补 2. 怎样消除刀具在切削中引起的误差 八、实验报告（格式） 班级 学号 姓名 实验日期 实验名称：51.实验目的 2.实验内容 3.实验设备 4.实验步骤 5.思考题。