数控车床的刀尖圆弧半径教案例

《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？

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;