一、引言

　　在活塞杆加工时，经常遇到一些密封槽，其尺寸精度要求不高，但形 状精度较高、表面粗糙度要求较低，圆弧表面要求光滑过渡且不能留有接 刀痕迹。如图1所示的活塞杆加工， 由于是中小批量生产，槽的尺寸规格较多，若采用成形刀具加工，则成本 高、效率低。而在数控车床上，使用 一把车刀，通过巧用刀尖圆角半径补 偿的方法，既能减少刀具数量、减小 对刀误差，又能使接刀痕迹光滑，保 证加工质量，提高生产效率。

　　二、刀尖半径补偿

　　为了提高刀具的使用寿命、降低加工表面的粗糙度值，通常将车刀刀 尖刃磨成半径不大的圆弧，该圆弧称刀尖圆角。当进行数控车削编程时，可以分别采用两种不同起刀点编程，即刀尖半径中心点或刀尖圆角半径为 零的假象刀尖编程，如图2所示。

图1 活塞杆零件图

　图2 刀尖半径中心和假象刀尖

　　在实际加工时，如果使用刀尖半径为零编程，在车削锥面、倒角或圆 弧时，可能出现切削加工不到位或过切的现象，造成加工误差，如图3所示。而使用刀尖半径中心点为起刀点 编程，通过刀尖半径补偿，对在实际切削过程中，刀尖半径上不同位置的切 削差异进行修正，可得到正确的零件加 工现状。

图3 刀具半径补偿

　　三、实现刀尖半径补偿的 方法

　　在加工工件前，要将刀尖半径补偿的有关数据(刀尖半径值、车刀现状 和位置参数等)输入存储器中，以便数 控系统对刀尖的圆弧半径所引起的误差进行自动补偿。

　　车刀刀尖半径值R 是刀具在制造时 形成的刀尖圆弧半径，可由刀片制造商 提供或测量;车刀的形状和位置参数称 为刀尖方位，分别由0~8号参数表示， 如图4所示。

　　在编程中通过调用G40、G41和G42等 刀具半径补偿指令，让数控系统对刀尖 圆弧半径所引起的误差进行自动补偿。

图4 刀尖方位号

　　◎G40——解除刀具半径补偿。

　　◎G41——刀具半径左补偿，它是指沿着刀具运动的方向向前看(假设工件不动)，刀具位于工件的左侧的刀具半径补偿。

　　◎G42——刀具半径右补偿，它是 指沿着刀具运动的方向向前看(假设工件不动)，刀具位于工件的右侧的刀具 半径补偿。

　　四、运用刀尖圆弧半径补偿 加工密封槽的实例

　　图1中的活塞杆有两个槽，尺寸和要求各有不同。具体做法是：选择宽3.0m m、两刀尖圆角半径均为0.2m m的 一把机夹切刀，既加工密封基本尺寸 为3m m的槽，也加工基本尺寸为5m m的 槽，5m m槽的具体要求和原点设置见图5中的放大图。刀具运动轨迹如图6所 示，经三次进给，完成槽的车削加工。 {dy}次进给，其目的是尽快去除 加工余量，只需要刀具几何尺寸补偿， 保证Φ 49.5m m的尺寸;第二、三次进 给，除需要刀具几何尺寸补偿外，还需 要刀尖半径补偿和刀尖方向补偿，因使 用同一把车刀，所以xx了使用两把刀具切削产生的对刀误差，接刀痕迹光滑，加工精度易达到图纸要求。 根据图4中的标注可看出，按轨迹2、3车削时，使用的刀尖不同，刀尖方 向补偿号也不同，即第二次进给的刀尖 方向补偿号为3号，第三次进给的刀尖 方向补偿号为4号。但数控系统刀具补 偿号中，每一个编号只能输入一个刀具 补偿半径值和一个刀具补偿方向号，因 此我们在刀具几何补偿设置界面中输入刀尖半径数值和刀尖方向号时，借用其 他不使用的刀具补偿号。如在对刀时， 把刀具补偿值同时输入到1号和6号中， 第二次进给时用刀补号1号补偿，第三 次进给时用刀补号6号补偿。以车床系 统为F A N U C0i、四工位电动刀架为例设 置的刀具补偿，如图7所示。

图5 轴中槽的放大图

图6 刀具运动路线

　　加工程序为：将工件坐标系设在 端面上，如图5所示。

　　O1111 主程序

　　M03 S1500 G98 G40 G54 G21; 主轴正转;转速15 0 0 r/ m i n ;进 给单位设定m m/m i n;取消系统内原刀补;选用指定工件坐标系;加工中使用公制单位编程;

　　G00 Z100.0; 刀具快速运动到换 刀点;

　　X100.0;

　　T0101; 调用1号刀及1号刀补;

　　Z-24.0; 刀具运动到起刀点

图7 刀具几何补偿设置界面

　　(57，-24)

　　X57.0

　　M98 P10003; 调用O0003子程序

　　G00 X100.0;

　　Z100.0; 快速回到换刀点 M30; 主程序结束 O0003; 子程序号

　　G01 U-7.592 F50; {dy}刀，

　　X 切至49.408，进给量50mm/min

　　G04 X5.0; 刀具暂停5秒;

　　G00 U7.592; 回到 起刀点;

　　(57，-24)

　　G01 W-2.0 G41; 第二刀，刀 具移动到Z -26, 并使用刀尖半径左补偿 U-2.065; 刀具移到X 54.935的外圆表面;

　　W 0.63; Z -25.37位置;

　　G02 U-0.4 W0.2 R0.2; 加工R 0.2 的圆弧;

　　G01 U-4.127; 加工槽壁

　　G03 U-1.0 W0.5 R0.5; 加工R 0.5的圆弧;

　　G01 W0.67;

　　G00 U7.592 G40; 取消刀补， 回到起刀点;

　　T0106; 调用1号刀，6 号刀补;

　　G01 W2.0 G42; 第三刀，运动 到起刀点，使用右刀补;

　　U-2.065; W-0.8;

　　G03 U-0.4 W-0.2 R0.2; 加工R 0.2的圆弧

　　G01 U-4.127; 加工槽壁

　　G02 U-1.0 W-0.5 R0.5; 加工R 0.5的圆弧

　　G01 W-0.5; 退刀

　　G00 U7.592 G40; 取消刀补，回 到起刀点

　　M99; 子程序结束

　　五、结束语

　　随着数控机床的不断普及，在已有的数控系统的基础上，不断地探索数控技术的广泛、灵活应用，挖掘其潜力，充分发挥其功能，使机械加工实现高水平、高质量和高效率的生产，具有 一定的现实意义。