1、 编号（学号）： 201010041 朔州职业技术学院 毕 业 论 文 学生姓名： 专 业： 指导教师： 2012 年 12 月 朔 州 职 业 技 术 学 院 毕业论文任务书 专 业 ： 机电一体化技术 姓 名： 毕业设计题目： 刀具半径补偿在数控车削中的应用 指导教师姓名： 系（教研室）主任签字： 年 月 日内容和要求： 内容 : 本文首先介绍了数控车削的基本知识，介绍了刀具补偿在数控加工中的重要作用，通过刀具半径的矢量分析和应用，并介绍刀具半径补偿在数控车削中的正确使用方法。 要求： 1.收集并阅读与论文选题相关的专著至少 2 部，近十年间尤其是近五年来的相关论文至少 10 篇； 2要求
2、本人单独完成 并且原创，杜绝抄袭拼凑； 3写作程序上，按照学院规定的毕业论文环节教学程序进行，不得先完成论文再补办手续； 4形式上，要严格遵守学术规范和相关体例，不得存在章法技术性错误。 5. 内容上 ,鼓励 学术创新 ,但注意观点的合理性、论文的逻辑性，避免论据与论点的脱节及结论的唐突。 指导教师签字： 年 月 日 朔州职业技术学院 毕 业 论 文 评 语 专业 : 机电一体化技术 姓名： 学 号 ： 201010041 题目： 刀具半径补偿在数控车削中的应用 指导教师评语： 建议成绩： 指导教师 (签字 )： 年 月 日 朔州职业技术学院 毕 业 论 文 评 语 专业： 机电一体化技术 姓
3、名： 学 号 ： 201010041 题目： 刀具半径补偿在数控车削中的应用 答辩委员会评语： 建议成绩： 答辩委员会主席 (签字 )： 年 月 日 朔州职业技术学院 2013 届毕业论文 目录 一、引言 . 1 二、数控车削编程的基本知识 . 1 (一 ) 数控车床的坐标系 . 1 （二）工件坐标系 . 1 （三）机床参考点 . 1 （四）数控车削的编程特点 . 2 三、数控车削中刀具半径补偿的指令 . 2 （一）刀具半径补偿的使用 . 2 （二）刀具半径补偿指令 . 3 四、刀具半径补偿参数及设置 . 4 （一）刀具半径补偿的矢量 . 4 （二）刀具半径补偿过程 . 4 五、刀具半径补偿在
4、数控车削中的应用 . 6 六、结束语 . 6 朔州职业技术学院 2013 届毕业论文 刀具半径补偿在数控车削中的应用 摘要 全面介绍了数控车床加工过程中的刀具补偿， 数控车削刀具半径补偿是数控系统中的重要功能 , 正确地使用该功能 , 在数控车 削加工实践中能起到保证产品质量和提高生产效率的作用。通过刀具半径补偿的矢量分析和应用 , 介绍刀具半径补偿在数控车削编程加工中的正确使用方法。实际加工过程中，由于不同的刀具半径各不相同，在加工中会产生很大的加工误差。因此，实际加工时必须通过刀具半径补偿指令，使数控机床根据实际使用的刀具尺寸，自动调整个坐标轴的量，如果能合理建立和灵活应用刀具补偿，对简化
5、编程和提高数控加工质量会带来很大帮助。所以，在数控编程时，可以根据刀具中心的轨迹进行编程。在系统中预先设定偏置参数，数控系统会自动计算刀具中心轨迹，使刀具偏离偏 离图形轮廓一个刀具值，从而使刀具能加到图形的实际轮廓。 关键词 ： 数控车削 加工 刀具补偿朔州职业技术学院 2013 届毕业论文 第 1 页 共 9 页 一、引言 数控车床通常连续实行各种切削加工，刀架在换刀时前一刀具刀尖位置和新换的刀具位置之间会产生差异，刀具安装也存在误差、刀具磨损和刀尖圆弧半径等误差，若不利用刀具补偿功能予以补偿，就切削不出符合图样要求形状的零件。此外，合理利用刀具补偿还可以简化编程。数控车床的刀具补偿可分为两
6、类，即刀具位置补偿和刀具半径补偿。 在车削过程中，刀尖圆弧半径中心与编程轨迹会偏移一个刀尖圆弧半径值 r,用指令补偿因刀尖半径引起的偏差的 这种偏置功能，称为刀具半径补偿。 有补偿功能的数控车在 编程时，不用计算刀尖半径中心轨迹，只要按工件轮廓编程即可 (按照加工图上的尺寸编写程序 )；在执行刀具半径补偿时，刀具会自动偏移一个刀具半径值；当刀具磨损，刀尖半径变小；刀具更换，刀尖半径变大时，只需更改输入刀具半径的补偿值，不需修改程序。补偿值可通过手动输入方式，从控制面板输入，数控系统自动计算出刀具半径中心运动轨迹。 二、数控车削编程的基本知识 (一 )数控车床的坐标系 数控车床的坐标系中规定：主
7、轴方向为 Z 轴方向，且刀具远离工件为证（远离卡盘的方向 ）；垂直主轴的方向为 X 轴的方向，且刀具远离工件为正（刀架前置 X 轴的正方向朝前，刀架前置 X 轴的正方向朝后）；数控车床坐标系原点也称机械原点，是一个固定点，其位置由制造厂家来确定。 数控车床坐标系原点一般位于卡盘端面与主轴线的交点上 （个别车床坐标系原点位于正的极限点上）。 （二）工件坐标系 工件坐标系是编程人员根据零件图形形状特点和尺寸标注的情况，为了方便计算出编程的坐标值而建立的坐标系。工件坐标系的坐标轴方向必须与机床坐标的坐标轴方向彼此平行，方向一致。数控车削零件的工件坐标系原点一般位于零件右端面或左端面与 轴线的交点上。
8、 （三）机床参考点 机床参考点是由机床限位开关和基准脉冲来确定的，它与机床坐标系有着准确的位置关系。数控车床的参考点一般位于行程的正极限点上，通常机床通过返回参考点的操作来找到机械原点。所以，开机后、加工前首先要进行返回参考点的操作 . 朔州职业技术学院 2013 届毕业论文 第 2 页 共 9 页 （四）数控车削的编程特点 1、即可以采用直径编程又可以采用半径编程，其结果由车床数控的内部参数或 G 指令来决定。所谓直径编程，就是 X 坐标采用直径值编程；半径编程，就是 X 坐标采用半径值编程。一般情况都采用直径编程，这是因为回转体零件图纸的径向标注尺寸和加工时的测量值 都是直径值，也便于编程
9、计算。 2、 FANUC 数控系统的数控车床，是用地址符来指令坐标输入形式的，即可以采用绝对坐标编程也可以采用增量坐标编程，还可以采用混合编程。 X、 Z 表示绝对坐标， U、 W 表示增量坐标， X(U)、 Z(W)表示混合坐标。有些数控系统（如华中数控系统）的数控车床是用 G 代码来指令坐标输入形式的（ G90 为绝对坐标，G91 为增量坐标），在同一程序段内不能采用混合坐标编程。 3、具有固定循环加工功能。由于车削毛坯多为棒料、锻件和铸件，加工余量较大，需要多次走刀加工，而固定循环加工功能可以自动完成多次走刀 ，因而使程序得到了大大的简化。但不同的数控系统固定循环加工功能的指令及格式可能
10、不同。 FANUC 数控系统的数控车床固定循环加工功能的指令为 G90、 G92、 G94、G70、 G71、 G72、 G73 等 4、圆弧顺逆的判断。圆弧的顺逆应从垂直于圆弧所在平面的坐标轴正向观察判断，顺时针走向的圆弧为顺圆弧，逆时针走向的为逆圆弧。 三、数控车削中刀具半径补偿的指令 （一）刀具半径补偿的使用 刀具半径补偿的使用是通过指令 G41、 G42 来执行的。补偿有两个方向，即沿刀具切削进给方向垂直方向的左面和右面进行补偿，符合左右手定则 ;G41 是左补偿，符合左手定则 ;G42 是右补偿，符合右手定则。刀具半径补偿使用的左右手定则在使用 G41、 G42 进行半径补偿时，应特
11、别注意使补偿有效的刀具移动方向与坐标。刀具半径补偿的起刀位置很重要，如果使用不当刀具所加工的路径容易出错。刀具半径补偿的起刀位置如果使 G42 补偿有效的过程为刀具从位置 1到 2，则铣刀将切出一个斜面如图 4 中所示的 A-B 斜面。正确的走刀应该是在刀具没有切削工件之前让半径补偿有效，然后进行正常的切削。如图 4 所示，先让铣刀在从位置 1 移动到位置 3 的过程中使补偿有效，然后从位置 3 切削到位置 2继续 以下的切削，则不会出现 A-B 斜面。因此，在使用 G41、 G42 进行半径补偿时应采取以下步骤：设置刀具半径补偿值 ;让刀具移动来使补偿有效 (此时不能切削工件 );正确地取消
12、半径补偿 (此时也不能切削工件 )。记住，在切削完成而刀具补偿结束时，一定要用 G40 使补偿无效。 G40 的使用同样遇到和使补偿有朔州职业技术学院 2013 届毕业论文 第 3 页 共 9 页 效相同的问题，一定要等刀具完全切削完毕并安全地推出工件以后才能执行 G40命令来取消补偿。 （二）刀具半径补偿指令 刀具半径补偿分为： 1、刀具半径左补偿：用 G41 定义，刀具位于工件左侧； 2、刀具半径右补偿：用 G42 定义 ，刀具位于工件右侧； 3、取消刀具半径补偿： G40。 4、刀具半径偏置寄存器号：用非零的 D# 代码选择； 对于车削数控加工，由于车刀的刀尖通常是一段半径很小的圆弧，
13、车床 而假设的刀尖点 (一般是通过对刀仪测量出来的 )并不是刀刃圆弧上的一点。因此， 加工中心 在车削锥面、倒角或圆弧时，可能会造成切削加工不足 (不到位 )或切削过量 (过切 )的现象。切削锥面时因切削加工不足而产生的加工误差。 因此，当使用车刀来切削加工锥面时，必须将假设的刀尖点的路径作适当的修正，使之切削加工出来的工件能获得正确的尺寸，这种修正方法称为刀尖 半径补偿 (ToolNoseRadiusCompensation，简称 TNRC)。 (1)车刀形状和位置 车刀形状和位置是多种多样的，车床形状还决定刀尖圆弧在什么位置。此车刀形状和位置亦必须输入计算机中。 车刀形状和位置共有九种。车
14、刀的形状和位置分别用参数 T1 W 输入到刀具数据库中。典型的车刀形状、位置与参数的关系。 (2)刀尖半径和位置的输入 刀具数据库 (TOOL DATA)数据项目。加工中心 X、Z 为刀具位置补偿值 (mm) (车床 r 值不用 )； R 为刀尖半径 (mm)： T 为刀尖位置代 码。如果在程序中输入下面指令 GOO G42 X100 0 Z3 0 TOl01；那么数控装置按照 01 刀具补偿栏内 X、 Z、及、了的数值自动修正刀具的安装误差 (执行刀位补偿 )，车床还自动计算刀尖圆弧半径补偿量，把刀尖移动到正确的位置上。 (3)刀具半径的左右补偿 1)G41 刀具左补偿。顺着刀具运动方向看，刀具在工件的左边，称为刀具左补偿，用 G41 代码编程。 2)G42 刀具右补偿。顺着刀具运动方向看，刀具在工件的右边，称为刀具右补偿，用 G42 代码编程。 3)G40 取消刀具左 、右补偿。车床如需要取消刀具左、右补偿，可编人 G40 代码。这时，车刀轨迹按理论刀尖轨迹运动。 (4)刀具补偿的编程方法及其作用 加工中心如果根据机床初始状态编程 (即
