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1 引言
在數控車床使用過程中，為了降低被加工工件表面的粗糙度，減緩刀具磨損，提高刀具壽命，通常將車刀刀尖刃磨成圓弧形，圓弧半徑一般在0.4～1.6mm之間。使用有刀尖半徑補償功能(G41、G42)的數控車床，只要在加工程序中直接按工件尺寸編程，就不會因為刀尖圓弧引起加工誤差；而無此功能的數控車床，加工中就會受到刀尖圓弧的影響，嚴重時，會造成工件超差報廢。現就圖1所示工件中SR10-0.04球面的加工來討論這個問題。
工件中SR10-0.04球面的加工
圖1
2 加工誤差分析
在經濟型數控車床的使用中，我們通常採用試切法對刀，這樣，加工程序所描述的刀位點是P 點(圖2)，而實際參加切削的是刀尖圓弧(此處刀尖圓弧半徑為0.4 mm)而並非P點，因為這個P點實際不存在。所以，加工程序所描述的P 點的軌跡與實際加工輪廓之間存在不同程度的誤差。但在車削外圓、內孔及端面時，這個誤差為零。而在加工弧面和錐面時，這個誤差就很明顯。SR10-0.04球面的加工誤差分析見圖2。圖中，M線為加工程序所描述的P點的軌跡，即工件的理想尺寸，而實際加工後的輪廓是N線，陰影就是少切削的實體部分，即加工誤差。我們利用CAXA電子圖版中的“ 元素屬性查詢”功能，查得N線是一段半徑為9.6mm的圓弧，最大誤差約為0.17mm，如果這個誤差在公差範圍內，我們可以忽略它，否則我們就要採取措施去消除它。
加工誤差分析
圖2
3 誤差的消除方法
方法1：改變編程尺寸
編程時，調整刀尖的軌跡，使得圓弧形刀尖實際加工輪廓與理想輪廓相符。以SR10-0.04球面加工為例，編程時我們只需將精車程序段做如下改動即可：
改變前
…
N100 G00 X0 Z50
N105 G03 X10 Z42 R10 FO.1
…
改變後
…
N100 G00 X0 Z50
N105 G03 X10 Z42 R10.4 FO.1
…
方法2：以刀尖圓弧中心為刀位點編程
步驟如下：繪製工件草圖→以刀尖圓弧半徑r 和工件尺寸為依據繪製刀尖圓弧運動軌跡→計算圓弧中心軌跡特徵點→編程。在這個過程中刀尖圓弧中心軌跡的繪製及其特徵點計算略顯麻煩，如果使用CAD軟件中等距線的繪製功能和點的座標查詢功能來完成此項工作，則顯得十分方便。另外，採用這種方法加工時，操作者要注意以下兩點：1)檢查所使用刀具的刀尖圓弧半徑的r 值是否與程序中的r 值相符；2)對刀時，要把r 值考慮進去，即：如果對刀得到的刀補值為x(X軸)和y(Z軸)，則實際應該輸入的刀補值為x-2r 和y-r。
4 結語
本文主要是以外緣凸弧的加工為例進行討論的，其它類型的弧面、錐面也存在類似的問題，本文不再贅述。
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