数控车床的刀尖圆弧半径教案例
刀尖圆弧半径补偿在数控车中的运用
第２ ３期
Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｎ ＯＧ Ｎ Ｏ ＭＡＴＯＮ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ ＯＬ ＹＩＦ Ｒ Ｉ
Ｏ机械 与电子 。
科技信 息
刀尖圆弧半径补偿在数控车中的运用
郭秀华 （ 马店 机械 电子 工程学 校 河南 驻
驻 马店
Biblioteka Baidu
４３ ０ ６ ０ ０）
【 要】 摘 刀尖圆弧半径补偿 的原因分析 ， 刀尖半径补偿指令在加工 中的运用方法。 【 关键词 】 轨迹 ； 刀尖半径补偿 ； 的建立、 消 、 刀补 取 刀尖方位号； 编程
Ｎ１ Ｇ Ｇｏ ＸＯ； ０ ４２ ０ Ｇｏ Ｚ０ ．： １ Ｆｏ １ Ｇ０３ Ｗ 一 Ｒ４： Ｘ８ ４
Ｇ０ Ｚ ： １ 一８
Ｘ１ ： ｌ
Ｎ２ ＧＯ１ ３ ； ０ Ｚ一 ８
翦Ｉ 刀蘩
后量 刀槊
Ｇ ０ １ Ｑ ０ ７Ｐ ０ ２；
Ｇ Ｇ Ｘ１ ０ ０ ； ４０ Ｏ０ ０ Ｚ１ ０ Ｍ０ ； ５
厂
・代 ＾ ＾ ■ ＾ ＾． 代 ● 蝈 一 ■ ■ 。 ＋
Ｔ ０１ Ｏ１ ； Ｇｏｏ ２ ２ Ｘ２ Ｚ ； Ｇ７ Ｕ２ ： １ Ｒ１
Ｇ０２ ５ 一１ Ｒ１ ； Ｘ１ Ｗ ４ ４ ＣＯ１ 一３ Ｗ ：
Ｘ１ ： ８
Ｇ７ Ｐ Ｏ ２ Ｕ ． Ｆ ． １ ｌＱ Ｏ ０５ ＷＯ Ｏ３
刀尖圆弧半径
X60 Z-60 精加工时转速) Z-80 X100 Z-90 Z-110 N130 X-120 Z-130 G00 X125 G40 X200 Z140 M30
（S1000为
课堂练习2
10
例题2
O0001 T0101M03S700 G00 X17. Z2. (快速定位至循环起点） G71 U0.8 R0.3 （内孔车刀一般比较长，故被吃刀量应该取小值） G71P10 Q20 U-0.3 W0.15 F0.3 N10 G00 G41 X30. F0.1 S1000 G01 Z0 X28. Z-20. Z-30. X20. Z-42. (加工完整通孔） N20 G01 X17. G70P10 Q20 G00 G40 X100. Z100. M30
（a）
（b）
图1 圆头刀假想刀尖
刀尖圆弧放大图
但为了提高刀具的使用寿命和降低加工工件的表面粗 糙度，通常将刀尖磨成半径不大的圆弧（一般圆弧半径R是 0.2—1.6之间，球头车刀可达4mm），如图1b所示X向和Z 向的交点P称为假想刀尖，该点是编程时确定加工轨迹的点， 数控系统控制该点的运动轨迹。然而实际切削时起作用的 切削刃是圆弧的切点A、B，它们是实际切削加工时形成工 件表面的点。很显然假想刀尖点P或圆心与实际切削点A、B 是不同的点，所以如果在数控加工或数控编程时不对刀尖 圆角半径进行补偿，仅按照工件轮廓进行编制的程序来加 工，势必会产生加工误差，如图3所示。
应用刀尖圆弧半径补偿指令G40、G41、G42编制程序(模具数控加工技术课件)
刀尖圆弧半径补偿的方向
刀尖半径补偿指令注意事项
（1）G41、G42、G40指令不能与圆弧切削指令 写在同一程序段，通常与G00或G01写在同一程 序段。
（2）工件有锥度、圆弧时，必须在精车锥度或 圆弧前一程序段建立半径补偿，一般在刀具从起 始点接近工件时程序段建立半径补偿；刀具撤离 工件时，取消补偿。
3．刀具补偿量的设定
数Biblioteka Baidu车床是按刀尖对刀，使刀尖位置与程序中的起刀点 重合，刀尖位置方向不同，那么刀具在切削时所处的位 置不同，所以补偿量和补偿方向也不同。刀尖的方位共 有8种可供选择。
刀具几何补偿
刀具几何补偿是补偿刀具形状和刀具安装位置与编程时理想刀具或 基准刀具的偏移的，刀具磨损补偿则是用于当刀具使用磨损后刀具 头部与原始尺寸的误差的。这些补偿数据通常是通过对刀后采集到 的，而且必须将这些数据准确地贮存到刀具数据库中，然后通过程 序中的刀补代码来提取并执行。
（3）在使用G41、G42指令模式中，不允许有两 个或两个以上的不移动指令，否则G41或G42失 效。
刀尖半径补偿指令注意事项
（4）执行刀尖半径补偿后，刀具路径方向必须 是一致的。即执行G41后刀具路径向Z轴负方向 切削，就不允许往Z轴正方向移动，如需要沿Z 轴正方向移动，则必须用G40取消刀尖半径补偿 。
2-9应用刀尖圆弧半径补偿指令G40、 G41、G42编制程序(模具数控加工技
数控车床刀尖圆弧半径补偿课件
3. 在使用G40指令取消补偿时， 必须确认补偿值已经被清零，否 则会影响后续加工。
03
4. 在使用G43指令时，必须确认 补偿值已经被正确输入，否则会
影响加工精度。
04
03
刀尖圆弧半径补偿的实现方法
刀具参数补偿的方法
刀具参数补偿是通过在刀具参 数输入中进行相应的补偿来实 现的。
在刀具参数中，需要输入刀尖 圆弧半径的大小，然后系统会 自动根据这个半径进行相应的 补偿。
刀尖圆弧半径补偿的精度要求
高精度补偿
对于高精度加工要求，需要使用 高精度测量方法和工具进行刀具 半径测量和补偿。
实时补偿
对于动态加工过程，需要实现实 时刀尖圆弧半径补偿以适应加工 过程中的变化。
THANKS
感谢观看
机床调整刀尖圆弧半径补偿的方法
机床调整刀尖圆弧半径补偿是通 过在机床上进行调整来实现的。
在机床上，可以通过相应的调整 来实现刀尖圆弧半径的补偿。
这种方法的优点是可以根据实际 情况进行调整，适用于一些特殊
的加工需求。
04
刀尖圆弧半径补偿的示例程序
刀尖圆弧半径补偿的示例程序一
刀尖圆弧半径补偿指令：G42、G40
02
G41
刀尖圆弧半径左补偿。
03
04
G42
刀尖圆弧半径右补偿。
G43
刀尖圆弧半径补偿取消，同时 补偿值清零。
数控车削加工中刀尖圆弧半径补偿应用技巧
中国新技术新产品
一８ ７一
—
±—一
Ｃ ｉ ａＮｅ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓａ ｄ Ｐ ｏ ｕ ｔ ｈｎ ｗ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｅ ｎ ｒｄ ｃｓ
一
、
用
后
面 和 圆弧时 ， 会 出现 过切 或欠 切 现象 ， 图 就 如 ３ 所示 。这 样 当工件 轮廓 精度 要 求高 时 ， 就达 不到 精度 要求 。
Ｇ ２ 内孔 是 Ｇ １ ４， ４。
Baidu Nhomakorabea
盯
图 ５ 后 置 刀 架 的 刀 具 半 径 补 偿 方 向
图 ８ 前 置７ 架的 刀尖位 置 方位 图统 ／
６刀尖 圆弧半径补偿 的建立与取消都要 ． 在 加工 轮 廓 的外 面进行 ，由于在 刀尖 圆 弧半 径补偿 的建立与取消过程中，都要进行偏置 过 渡运 动 ，如果 该程 序段 已进 人工 件 就可 能 产 生误 切 。 ７ 尖 圆弧 半径 补 偿 的建 立 与取 消过 渡 ． 刀 线段长度必须大于刀尖圆弧半径值 ， 例如： 刀 尖 圆弧半 径 Ｒ ０４ ｍ，则 Ｚ轴 移动 量必 须 大 ＝． ｍ
５ ．刀补 指 令 Ｇ １ Ｇ ２ Ｇ ０必 须写 在 ４ 、４ 或 ｄ Ｇ １ Ｇ ０ 序段 上 ，否则 会 出现语 法 错误 ０ 或 ０程 报 警 。例 如 ：４ ０ ５ ５和 Ｇ ２ Ｇ １ Ｇ ２Ｇ０ Ｘ０Ｚ ４ Ｏ 图 ６ 前 置 刀 架 的 刀 具 半 径 补 偿 方 向 Ｘ ０Ｚ ０１ 是 正 确 的 ，４ ０ ５ ５ ５ ５ Ｆ ．都 Ｇ ２ Ｇ ２Ｘ ０ Ｚ ３刀 具假 想 刀尖 方 位 的选 择 。机 床前 置 ． Ｒ ０ Ｆ ．是错 误 的。 ２ ０１
应用刀尖圆弧半径补偿指令G40、G41、G42编制程序(模具数控加工技术课件)
3．刀具补偿量的设定
数控车床是按刀尖对刀，使刀尖位置与程序中的起刀点 重合，刀尖位置方向不同，那么Fra Baidu bibliotek具在切削时所处的位 置不同，所以补偿量和补偿方向也不同。刀尖的方位共 有8种可供选择。
刀具几何补偿
刀具几何补偿是补偿刀具形状和刀具安装位置与编程时理想刀具或 基准刀具的偏移的，刀具磨损补偿则是用于当刀具使用磨损后刀具 头部与原始尺寸的误差的。这些补偿数据通常是通过对刀后采集到 的，而且必须将这些数据准确地贮存到刀具数据库中，然后通过程 序中的刀补代码来提取并执行。
1．刀具半径补偿的作用
当用按理想刀尖点编出的程序进行端面、外圆、内孔等 与轴线平行或垂直的表面加工时，是没有误差的。但在 进行倒角、锥面及圆弧切削时，则会产生少切或过切现 象。
2．刀尖圆弧半径补偿指令
G40—取消刀尖圆弧半径补偿，按程序路 径进给。 G41—刀尖半径左补偿，沿进给方向看， 刀尖位置在编程轨迹左侧。 G42—刀尖半径右补偿，沿进给方向看， 刀尖位置在编程轨迹右侧。
刀尖圆弧半径补偿的方向
刀尖半径补偿指令注意事项
（1）G41、G42、G40指令不能与圆弧切削指令 写在同一程序段，通常与G00或G01写在同一程 序段。
（2）工件有锥度、圆弧时，必须在精车锥度或 圆弧前一程序段建立半径补偿，一般在刀具从起 始点接近工件时程序段建立半径补偿；刀具撤离 工件时，取消补偿。
刀尖圆弧半径补偿编程
T04 X（直径） Z
长源自文库差值
0
0
－10
5
10
10
刀具移动距离
20
30
30
25
10
20
3.刀尖圆弧半径补偿（G40、G41、G42）
(1)刀尖圆弧半径补偿的定义
在实际加工中，由于刀具产生磨损及精加 工时常将车刀刀尖磨成半径不大的圆弧， 这时的刀位点为刀尖圆弧的圆心。为确 保工件轮廓形状，加工时刀具刀尖圆弧 的圆心轨迹不能与被加工工件轮廓重合， 而应与工件轮廓偏移一个半径值R，这种 偏移称为刀具半径补偿。
（6）刀尖圆弧半径补偿过程
刀尖圆弧半径补偿的过程分为三步：即刀 补的建立、刀补的进行和刀补的取消。
1）刀补的建立：指刀具从起点接近工件时，车 刀圆弧刃的圆心从与编程轨迹重合过渡到与编 程轨迹偏离一个偏置量的过程。需要注意的是， 该过程的实现必须与G00或G01功能在一起才 有效。
2）刀补进行：在G41或G42程序段后，程序进 入补偿模式，此时车刀圆弧刃的圆心与编程轨 迹始终相距一个偏置量，直到刀补取消。
（2）假象刀尖与刀尖圆弧半径
在理想状态下，我们总是将尖形车刀的刀位点假 想成一个点，该点即为假想刀尖（如图中的A 点），在对刀时也是以假想刀尖进行对刀。但 实际加工中的车刀，由于工艺或其他要求，刀 尖往往不是一个理想的点，而是一段圆弧（如 图中的BC圆弧）。
数控车床刀尖半径补偿
有假想刀尖、刀补 C 的刀具路径
无刀补 C 的刀尖中心刀具路径 有刀补 C 的刀尖中心刀具路径
有假想刀尖、无刀补 C 的刀具路径 4）圆弧—圆弧
4.1.2 假想刀尖方向
假想刀尖的设定是因为一般情况下将刀尖半径中心设定在起始位置比较困难的，如图 4-3；而假想刀尖设在起 始位置是比较容易的，如图 4-4；编程时可不考虑刀尖半径。图 4-5、4-6 分别为以刀尖中心编程和以假想刀 尖编程时，使用刀尖半径补偿与不使用刀尖半径补偿时的刀具轨迹图对比。
（a）沿着拐角的内侧移动（α≥180°）
1）直线—直线
α
程序路径
2）直线—圆
α
G42
r
L
S L
刀尖中心路径
图 2-1a 直线—直线（内侧起刀）
G42 L
r
S C
刀尖中心路径
程序路径
图 2-1b 直线—圆弧（内侧起刀）
Ⅴ-9
GSK980TD 车床 CNC
（b）沿着拐角为钝角的外侧移动（180°＞α≥90°）
数控车床项目教学--简单圆弧轴的加工
数控车床项目教学——简单圆弧轴的加工
侯海华
【教学内容】《数控车床编程与加工技术》(高等教育出版社）项目四“成形面的加工"之任务一“简单圆弧的加工"。
【设计理念】根据“以能力为本位，以就业为导向”的职业教育方针，构建以岗位能力为本位的专业课程新体系,注重把理论知识和技能训练相结合，教学项目内容与任务拓展相结合，突出了实践操作、工艺分析和编程能力，并适当拓展相关知识，提高学生对所学知识的应用能力和综合能力。通过让学生动手去做的有效教学途径，让学生在实践的过程中有所启发，有所感悟。教师精选恰当的任务载体和正确的引导，使学生乐于接受任务,并在任务的完成的过程中获取相关知识和技能。采用分组的方法，能够增强学生团队合作精神，同时吸取别人的长处，弥补自己的不足。
【教学对象】中等职业学校高二年级数控专业学生
【教学课时】4课时
其中：2课时（讲授+练习）数控实训车间多媒体教室
2课时(机床操作+评比总结)数控实训车间
【教材分析】《数控车床编程与加工技术》教材采用“任务驱动、项目教学”的方式编写，实际操作性强,任务直接选自企业生产实践案例，具有一定的综合性、难度和
代表性。
【学情分析】本次课的教学对象是职高二年级学生，他们已有一学期的普通车床学习积累。
在本次课前，学生已学习了“项目一数控车床的认识"、“项目二数控车削
的准备”、“项目三轴孔的加工”，有了一定的数控车床编程和加工基础。【教学目标】根据教学大纲和教学内容，结合学生实际，制定如下教学目标。
1、最终目标：
会加工简单圆弧成形面零件
2、促成目标：
（1）、知识目标
数控加工与编程圆弧加工教案
学习情境三带圆弧阶梯轴的加工
学习情境三：带圆弧阶梯轴的加工（详案）
一、学习情景描述
给学生发放零件图，给出该零件的信息和加工要求。
图示零件为简单阶梯轴，结构要素有外圆柱面、倒角和圆弧面。毛坯为φ38mm的棒料，材料为45钢，要求完成零件的数控加工，车削尺寸至图中要求。
图3.1 零件图
图3.2 三维图
二、制订加工工艺
（一）引入新知识
1．数控车削刀具的分类
（1）．按车刀结构分类
①整体车刀：用整体高速钢制造。
②焊接车刀：焊接硬质合金或高速钢刀片。
③机夹车刀：硬质合金刀片用机械夹固的方法固定在刀杆上。
④可转位车刀：使用可转位刀片的机夹车刀。
图3.3 车刀按结构分类
（2）．按加工内容分类
按车削加工内容分为端面车刀、外圆车刀、内孔车刀、切槽刀、螺纹车刀等。
图3.4 车刀按加工内容分类
（3）按车刀的形状分类
①尖形车刀：以直线形切削刃为特征的车刀，刀尖由直线形成的主副切削刃构成。
②圆弧形车刀：以圆弧形切削刃为特征的车刀，车刀圆弧刃每一点都是车刀的刀尖。
③成形车刀：其刀形根据工件轮廓设计。
2．车刀材料
车刀材料是指刀头部分的材料，在数控车床上常采用高速钢、硬质合金或涂层刀具。
（1）．高速钢
高速钢是一种含有钨、钼、铬、钒等合金元素较多的材料。高速钢刀具制造简单，
刃磨方便，韧性较好，能承受较大的冲击力。但其耐热性较差，因此不能用于高速切削。
（2）．硬质合金
硬质合金中高熔点、高硬度碳化物含量高，因此其常温硬度很高，热熔性、热硬性高，切削速度比高速钢提高4~7倍。其缺点是脆性大，抗弯强度和抗冲击韧性不强。
（3）．涂层刀具
浅谈在数控车床加工中刀尖圆弧半径补偿的应用
外形一致 （ 尖角除外 ） 。所 以可按工件尺寸编 凹圆弧加 工情况 ，圆弧 Ｃ ２ Ｄ ２为假 想刀尖 轨 偿 功能数控 系统应 该采用编程 时考虑半径补
程。不会产 生误差 。但是 在切削 圆弧 或切削 迹 ，其 圆心是 ０ ２点半径为 （ Ｒ — ｒ ）。 圆锥 面时，因为车刀刀尖 或多或少都具 有一 ４圆头刀加工 圆弧 定的半径 值 ，如果不进行 刀尖半径补偿 就会
浅谈在数控车床加工 中
刀尖 圆弧半径补偿 的应用
口 在数 控车削加工 中 ，无论是加 工外 圆、 弧加 工情 况 ，圆弧 Ｃ １ Ｄ １ 为假 想 刀尖轨 迹 ， 河南省登封市中等专业学校 郭鹏 飞 半径补偿有两种方 式 ：编程 时考 虑半径补偿
端 面 ，或 是 加 工 内孔 ，假 想 刀 尖 轨 迹 与 工 件 ０１ 点为圆心 ，半径为 （ Ｒ ＋ ｒ ）；对图 ４ ｂ所示 和 由机床进行半 径补偿 ，对 于有些 不具备补
刀尖 圆弧 半径补偿在数控 车床加工ｌ 丁件
数控加 工前必须通过数控 系统的操作 面板 向 的过程 中，大 大提高 了工件 的数 值精确度 。
系统存储 器 中输入刀具半 径的相关参 数 ：刀 在编写程序 的时候 更为简单 和容易 ，节省 了 大量 的时 间。生产 同样规格 的工件 ，采用 了
现 代数控系统一般都 有刀具 圆角半径 补 时 ，刀具 自动偏 离零件轮廓 的方 向也就不同 。
数控 车床 编程 (刀尖圆弧半径补偿)
(3)刀具半径补偿功能 图4-13) )刀具半径补偿功能(图 )
数控机床根据刀尖圆弧半径的实际尺 自动改变刀具刀位点位置, 寸,自动改变刀具刀位点位置,使实际加 工轮廓和编程轨迹完全一致的功能, 工轮廓和编程轨迹完全一致的功能,即刀 尖圆弧的圆心与工件轮廓偏置一个半径 这种种偏置称为刀具半径补偿功能. 值,这种种偏置称为刀具半径补偿功能.
2,刀具偏置 , 几何偏置 刀具偏置{ 刀具偏置 磨损偏置 刀具补偿功能 刀具补偿功能{ 刀具半径补偿
(1)刀具几何偏置:(如图 :(如图 )刀具几何偏置:(如图4-11) ) 由于刀具的几何形状不同和刀具的安装 位置不同而产生的刀具偏置 (2)刀具磨损偏置: )刀具磨损偏置: 由于刀具的磨损产生的刀具偏置则称为 刀具磨损偏置
3,末使用刀尖圆弧半径补偿时的加工误差分析 , (如图4-14) 在实际加工过程中, 在实际加工过程中,刀具切削点在刀尖圆弧 上变动,从而在加工过程中可能产生过切或欠切现 上变动, 象.
4,刀尖圆弧半径补偿指令格式 , G41 G01/G00 X—Y—F— (刀尖圆弧半 径左补偿) 径左补偿) G42 G01/G00 X—Y—F— (刀尖圆弧半 径右补偿) 径右补偿) G40 G01/G00 X—Y—F— (取消刀尖圆 弧半径补偿) 弧半径补偿)
数控车削加工中刀尖圆弧半径补偿分析与应用
加工 圆锥面时 ， 对圆锥的锥度不会产生影响 ， 但
想成一个点 ， 该点 即为假想刀尖 （ Ｉ 图 中的 Ａ点 ）在 对锥 面 的大 小端 尺 寸会 产 生较 大 的影 响 ，通 常 情 况 ， 对刀时也是以假想刀尖进行对刀。 但实际加工中的车 下 ， 会使外锥面的尺寸变大（ ３ 图 所示 ）而使 内锥面 ， 刀， 由于工艺或其他要求 ， 刀尖往往不是一个理想 的 的尺寸 变小 。 点 ， 是一 段 圆弧 （ 图 １中的 Ｂ 而 如 Ｃ圆弧 ） 。所 谓刀 尖 圆弧 半径 是指 车刀刀 尖 圆弧所构 成 的假 想 圆半径 （ 图
所示 。
Ｎ ０ 预读 ， ７） 连接 在 补 偿平 面 内最 近 两 移 动语 句 的 终 点 坐 标 （ ６中的 Ｂ 图 Ｃ连 线 ）其 连 线 的垂 直 方 向为 偏 ，
置方向， 根据 Ｇ １ Ｇ ２ ４ 或 ４ 来确定偏向哪一边 ， 偏置 的 大小由刀尖圆弧半径值决定。经补偿后 ， 车刀圆弧刃 的 圆心 位 于 图 ６中的 Ｂ点 处 ， 坐标 值 为【，Ｏ 其 ０ （＋刀 尖 圆弧半径 ） １ 。
２１ 加 工 台阶面或 端面 误差 分析 ．
加工台阶面或端面时 ，对加工表面的尺寸和形 状影 响 不大 ，但 在 端 面 的 中心 位 置和 台 阶 的清 角 位
置会产 生残 留误 差 ， 图 ２所示 。 如
２２ 加 工 圆锥 面误 差分 析 ．
数控车床的刀尖圆弧半径教学案例
《数控车床刀尖圆弧半径加工带圆弧锥轴类零件》教学案例一、教学背景
刀尖圆弧半径是影响零件的加工精度因素之一，本课题通过带圆锥轴类零件的加工，让学生掌握刀具刀尖圆弧半径补偿的基本原理及基本操作，以保证加工零件的加工精度。
本课题完成课时为4学时，学生人数为40人，分4人／组，每组完成一个工件。
教学目标：通过本课题的学习使学生掌握刀尖圆弧半径的补偿原理和方法，及补偿参数的设置，提高零件的加工精度。
时间资源：课前，课后和课内的设计和安排
材料资源：45#材料
信息资源：网络技术，多媒体技术，工具书，手册
人员资源：双师型工作团队。1位专业教师2位培训师。学生小组和组长。
设备资源：FANUC系统数控车床2—3人，台；外圆粗、精车刀、螺纹车刀、切槽刀每台机床各1把；刀架扳手、卡盘扳手、划线盘、角度样板每台机床1付，垫铁若干；游标卡尺、千分尺、螺纹环规、粗糙度样板每台机床各1把。
环境资源：数控实训车间、数控仿真机房
二、课程的实施
(一)复习导入新课
老师：同学们，见过外圆车刀吗？在哪见过？
学生：见过，在普车实习时，就见过，而且也用过
老师：不错，学过的知识没忘记。车刀的刀尖是尖吗？
学生：是，但不是绝对尖。
老师：答得好。请看下图,a图是理论刀尖，b图是实际刀尖。这就是我们今天要讲的新课知识，刀尖圆弧半径补偿。
(a) (b)
图1 圆头刀假想刀尖
(二)提出问题，探究新课
老师：看图回答问题。请大家思考，下图是用一假设带了刀尖的圆头刀在数控车床上加工的路径，两种刀具切削会带来什么影响？刀尖圆弧半径对加工零件的精度有影响吗？
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《数控车床刀尖圆弧半径加工带圆弧锥轴类零件》教学案例一、教学背景
刀尖圆弧半径是影响零件的加工精度因素之一，本课题通过带圆锥轴类零件的加工，让学生掌握刀具刀尖圆弧半径补偿的基本原理及基本操作，以保证加工零件的加工精度。
本课题完成课时为4学时，学生人数为40人，分4人／组，每组完成一个工件。
教学目标：通过本课题的学习使学生掌握刀尖圆弧半径的补偿原理和方法，及补偿参数的设置，提高零件的加工精度。
时间资源：课前，课后和课内的设计和安排
材料资源：45#材料
信息资源：网络技术，多媒体技术，工具书，手册
人员资源：双师型工作团队。1位专业教师2位培训师。学生小组和组长。
设备资源：FANUC系统数控车床2—3人，台；外圆粗、精车刀、螺纹车刀、切槽刀每台机床各1把；刀架扳手、卡盘扳手、划线盘、角度样板每台机床1付，垫铁若干；游标卡尺、千分尺、螺纹环规、粗糙度样板每台机床各1把。
环境资源：数控实训车间、数控仿真机房
二、课程的实施
(一)复习导入新课
老师：同学们，见过外圆车刀吗？在哪见过？
学生：见过，在普车实习时，就见过，而且也用过
老师：不错，学过的知识没忘记。车刀的刀尖是尖吗？
学生：是，但不是绝对尖。
老师：答得好。请看下图,a图是理论刀尖，b图是实际刀尖。这就是我们今天要讲的新课知识，刀尖圆弧半径补偿。
(a) (b)
图1 圆头刀假想刀尖
(二)提出问题，探究新课
老师：看图回答问题。请大家思考，下图是用一假设带了刀尖的圆头刀在数控车床上加工的路径，两种刀具切削会带来什么影响？刀尖圆弧半径对加工零件的精度有影响吗？
学生：车圆锥面有影响
老师：答得好，观察能力强。那么有何影响？
学生：在切圆柱面时无影响；切圆锥面时，圆头刀切得浅一些，有尖定的切得深一些。
老师：分析得非常正确。请同学们看下图讨论的刀尖圆弧半径在数控加工中的影响。
学生：刀尖圆弧半径对圆柱没影响，对圆锥和圆弧有影响并产生了误差。
老师：很对。因为编制数控车床加工程序时，理论上是将车刀刀尖看成一个点，如图1a所示的P点就是理论刀尖。但为了提高刀具的使用寿命和降低加工工件的表面粗糙度，通常将刀尖磨成半径不大的圆弧（一般圆弧半径R是0.4—1.6之间），如图1b所示X向和Z向的交点P称为假想刀尖，该点是编程时确定加工轨迹的点，数控系统控制该点的运动轨迹。然而实际切削时起作用的切削刃是圆弧的切点A、B，它们是实际切削加工时形成工件表面的点。很显然假想刀尖点P与实际切削点A、B是不同点，所以如果在数控加工或数控编程时不对刀尖圆角半径进行补偿，仅按照工件轮廓进行编制的程序来加工，势必会产生加工误差。
如果不进行刀尖圆弧半径补偿，在加工过程中，会产生什么现象呢？（请看下图）
学生：图的右边产生了少切，左边产生的过切。
老师：答得非常好，棒极了。这就是在数控加工中产生的过切和少切现象。在编程过程中如何实现刀具圆弧半径补偿，这是这次课的重点内容。
(三)知识学习
1.在实际加工过程中可以使用刀尖圆弧是0吗？这样做的目的是激发学生的求知欲，可以适
当的提问一些后进生，
2.分组进一步渐进式找规律：
（1）刀尖圆弧半径与工件已加工圆弧之间有何关系？
（）加工圆锥会是什么样子？
1.编程指令及编程格式
学生课堂看书（5分钟）
老师：请学生到黑板上写出编程指令的格式
学生：G41/G42 G00 /G01 X_ Z_;
G40 G00/G01 X_ Z_；
老师：请学生说出指令中各指令及地址符的含义。
学生：其中G41、G42为刀具半径左右补偿；G40为取消刀具半径补偿；X、Z为建立/取消刀具半径补偿直线段的终点坐标。
老师解释：刀具半径补偿的过程分为三步（如图）所示，刀补的建立，实现刀补和取消刀补。
注意事项
（1）G41刀具左补偿，即沿刀具运动方向看刀具在工件的左侧；同理，G42刀具右补偿；G40取消补偿。G41/G42不能连续使用，要想变换必须先用G40取消，再更换。
（2）G41/G42指令建立或取消必须在含有G00/G01指令的程序段中才有效。
（3）因为刀具偏置需要一定的时间，所以刀尖圆弧半径补偿必须在加工指令前建立，加工完成后取消。以防因为调用刀补不当引起零件加工误差。
（4）不要与TXXXX混淆，TXXXX后两位是通过对刀建立的刀尖位轩补偿，要想正确使用刀尖圆弧半径补偿还必须在R对应位置输入刀尖圆弧半径值；
（5）还应输入假想刀尖相对于圆头刀中心的位置，如图所示。
学生编程
O2222;
G54G90G40;
M03S800;
G00X20Z2;
G42G01X20Z0F0.5;
Z-20;
X40Z-40;
G40G01X80Z-40;
G00X100Z100;
M05;
M02;
刀尖圆弧半径补偿在复合循环指令中的应用
在实际加工中，数控车床工件的毛坯常用棒料或铸、锻件，加工余量较大，需要多次切削，FANUC oi系统提供了不同形式的固定循环功能，例如粗车循环指令G71、仿形粗车循环指令G73、精加工指令G70等，大大简化了程序，减少所占内存。
下面将结合刀尖圆弧半径补偿功能，利用G71、G70指令进行实例加工。零件如图所示。
程序：O1111；
G54G90G40；
G00X22Z2；
G71U2R1；
G71P10Q20U0.4W0F0.3;
N10G42G00X0F0.1;
G03X8W-4R4;
G01Z-8;
X11;
X15Z-14;