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一、问题的提出[1]
在数控车床生产加工中，由于工艺或其他要求，如刀具强度或耐磨性，或表面粗糙度等要求，数控车刀往往需要采用较大的R，如图1所示.理论上而言，数控加工程序一般是根据工件形状，用刀具上的假想刀尖点O点（即：刀位点）进行编制的。
加工程序只要使假想刀尖点O点运动轨迹与被加工零件形状吻合就能加工出合格的零件。实际切削端面或外圆时，由A点或B点决定零件的Z方向或X方向尺寸，此时刀尖R对加工尺寸没有影响，但用于加工带倒角、锥面或圆弧形状的工件时,刀具实际切削点是圆弧AB上的各切点，实际切削点与刀位点之间的位置有偏差，造成过切削或切削残留现象，影响了工件尺寸和形状精度。如图2所示。对于具有R补偿功能（即：刀尖半径补偿功能）的数控车，在编制程序时可以利用此功能来消除过切削或切削残留现象，加工出合格的零件。
二、数控车R补偿功能
大多数全功能的数控车床都具备刀具R补偿功能,在编程时,可按工件实际轮廓尺寸进行编程,再通过系统自动补偿一个刀具半径值,数控系统根据程序中的工件实际轮廓和刀具R补偿值自动计算,刀位点自动调整到刀具运动轨迹上。
1、 刀尖半径补偿模式的设定[2]
在加工过程中,刀尖半径是否补偿及采用何种方式补偿,是由G指令中G40、G41、G42决定的。
1.1编程格式：G40/G41/G42 G00/G01 X__Z__
G40 ：取消刀尖半径补偿；
G41 ：左刀补(在刀具前进方向左侧补偿) ；
G42 ：右刀补(在刀具前进方向右侧补偿) ；
X, Z ：G00/G01 的参数，即建立刀补或取消刀补的终点坐标值；
G41/G42的选择与刀架位置、工件形状及刀具类型有关。如图3所示。为易于选择，现将实践中R补偿模式选择方法归纳为表一。
表一 刀尖R补偿模式选择
刀架情况 车外表面 车内表面
右偏刀左偏刀 右偏刀 左偏刀
刀架在操作者内侧G42 G41 G41 G42
刀架在操作者外侧G42 G41 G41 G42
1.2使用R补偿功能时注意事项：[3]
(1) G41/G42 不带参数，其补偿号(代表所用刀具对应的刀尖半径补偿值)由T 代码指定。其刀尖圆弧补偿号与刀具偏置补偿号相对应。
(2) 系统对刀具的补偿或取消都是通过拖板的移动来实现的。因此刀尖半径补偿的建立与取消只能用G00 或G01 指令，不得是G02 或G03指令,否则系统执行该程序段时出现报警。
(3)如果程序中有调用R补偿方式，则程序的最后必须用R补偿取消方式G40，然后结束程序。否则刀具控制点不能在程序指定终点定位,只能在离程序指定终点一定矢量位置上结束程序。
（4）补偿进行时，指定平面内如连续有两个或以上的非移动指令（辅助机能或暂停等），会产生过切或欠切。
(5) 在MD I状态下不能进行刀尖R补偿。
（6）使用G28 自动返回参考点时，补偿将在中间点取消，在参考点返回后补偿模式自动恢复。
(7) 用假象刀尖编程时，如果只加工轴向尺寸或只加工径向尺寸，可以不考虑刀尖的R补偿。
（8）G41/G42 方式下不能再指定G41/G42 ，否则会出现不正常的补偿。
(9)在调用子程序前（即执行M98 前），系统必须在R补偿取消模式。进入子程序后可启动R补偿，但在返回主程序前（即执行M99前）必须为R补偿取消模式，否则系统会出现报警。
2、R补偿数据的输入[4]
2.1刀尖方位的定义
车床的刀具可以多方向安装，并且刀具的刀尖也有多种形式，为使数控装置识别刀具的安装情况，以便准确地进行刀尖R补偿，定义了车刀刀尖的位置码。
车刀刀尖的位置码表示理想刀具头与刀尖圆弧中心的位置。关系如图4所示：
图4 车刀刀尖方位的定义
一般大多数车外表面车刀刀尖方位为3号方位，车内表面车刀刀尖方位为2号方位。
2.2R补偿数据设置的操作步骤
以HNC—21/22T为例，R补偿数据输入的操作步骤如下：
(1) 如图5所示，在刀具补偿功能子菜单下，按F2键，图形显示窗口将出现如上图6所示刀补数据，可进行刀补数据设置。
(2) 通过用Pgup、Pgdn按键选择要编辑的刀补号选项。
（3）通过光标方向键 ， 定位到输入数据的半径或刀尖方位选项。
(4) 按Enter键后可输入，用BS、Del键进行编辑修改。
(6) 修改完毕按Enter 键确认。
(7) 若输入正确，图形显示窗口相应位置将显示修改过的值，否则原值不变。
三、R补偿功能应用实例
考虑刀尖半径补偿，编制图7所示零件的加工程序。
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N1 T0101 （换一号刀，确定其坐标系）
N2 M03 S400 （主轴以400r/min正转）
N3 G00 X40 Z5 （到程序起点位置）
N4 G00 X0 （刀具移到工件中心）
N5 G01 G42 Z0 F60 （加入刀具园弧半 径补偿，工进接触工件）
N6 G03 U24 W-24 R15 （加工R15圆弧段）
N7 G02 X26 Z-31 R （加工R5圆弧段）
N8 G01 Z-40 （加工Φ26外圆）
N9 G00 X30 （退出已加工表面）
N10 G40 X40 Z5 （取消半径补偿，返回程序起点位置）
N11 M30 （主轴停、主程序结束并复位）
三、结束语
数控车床刀尖R补偿功能是要求数控系统根据程序中的工件轮廓和刀尖半径补偿值自动计算出刀尖圆弧中心轨迹。编程时可以不考虑刀尖的半径或刀具磨损,直接按图纸所给尺寸编程。实际加工时,操作者将刀具补偿参数输入数控系统,大大简化了程序的编制。因此,正确使用刀尖R补偿功能,对于简化程序编制,提高数控车床加工精度和数控加工水平,有一定的帮助。
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