刀尖圆弧在数控车床加工中的作用以及影响

　　在数控车床使用过程中，为了降低被加工工件表面的粗糙度，减缓刀具磨损，提高刀具寿命，通常将车刀刀尖刃磨成圆弧形，圆弧半径一般在0.4～1.6mm之间。
　　
　　使用有刀尖半径补偿功能的数控车床，只要在加工程序中直接按工件尺寸编程，就不会因为刀尖圆弧引起加工误差；而无此功能的数控车床，加工中就会受到刀尖圆弧的影响，严重时，会造成工件超差报废。现就图1所示工件中SR10-0.04球面的加工来讨论这个问题。
　　
　　1.加工误差分析
　　
　　在经济型数控车床的使用中，我们通常采用试切法对刀，这样，加工程序所描述的刀位点是P点（图2），而实际参加切削的是刀尖圆弧（此处刀尖圆弧半径为0.4mm）而并非P点，因为这个P点实际不存在。所以，加工程序所描述的P点的轨迹与实际加工轮廓之间存在不同程度的误差。但在车削外圆、内孔及端面时，这个误差为零。而在加工弧面和锥面时，这个误差就很明显。SR10-0.04球面的加工误差分析见图2。图中，M线为加工程序所描述的P点的轨迹，即工件的理想尺寸，而实际加工后的轮廓是N线，阴影就是少切削的实体部分，即加工误差。我们利用CAXA电子图版中的“元素属性查询”功能，查得N线是一段半径为9.6mm的圆弧，最大误差约为0.17mm，如果这个误差在公差范围内，我们可以忽略它，否则我们就要采取措施去消除它。
　　
　　2.误差的消除方法
　　
　　方法1：改变编程尺寸
　　
　　编程时，调整刀尖的轨迹，使得圆弧形刀尖实际加工轮廓与理想轮廓相符。以SR10-0.04球面加工为例，编程时我们只需将精车程序段做如下改动即可：
　　
　　改变前改变后
　　
　　…
　　
　　N100G00X0Z50
　　
　　N105G03X10Z42R10FO.1
　　
　　……
　　
　　N100G00X0Z50
　　
　　N105G03X10Z42R10.4FO.1
　　
　　…
　　
　　方法2：以刀尖圆弧中心为刀位点编程
　　
　　步骤如下：绘制工件草图→以刀尖圆弧半径r和工件尺寸为依据绘制刀尖圆弧运动轨迹→计算圆弧中心轨迹特征点→编程。在这个过程中刀尖圆弧中心轨迹的绘制及其特征点计算略显麻烦，如果使用CAD软件中等距线的绘制功能和点的坐标查询功能来完成此项工作，则显得十分方便。另外，采用这种方法加工时，操作者要注意以下两点：1）检查所使用刀具的刀尖圆弧半径的r值是否与程序中的r值相符；2）对刀时，要把r值考虑进去，即：如果对刀得到的刀补值为x（X轴）和y（Z轴），则实际应该输入的刀补值为x-2r和y-r。

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