​一文搞懂數控車床（chuáng）加工刀具補償功能

一、數（shù）控車床用刀具的交換功能

1. 刀具的交換

指（zhǐ）令格式一：T0101；

該指令為FANUC係統轉刀指令，前（qián）麵的T01表示換1號刀，後麵的01表示使用1號（hào）刀具補（bǔ）償。刀具號與刀補號可以相同，也可以不同。

指令格式二： T04D01；

該指令為SIEMENS係統轉刀（dāo）指令，T04表示換4號刀，D01表示使（shǐ）用4號刀的1號刀沿作為（wéi）刀具補償存儲器。

2. 換刀點

所謂換刀點是指刀架自動轉位時的位置。

大部分數控車床，其換刀點的位置是任意的，換刀點應選在（zài）刀具交換過程中與工件或夾具（jù）不發（fā）生幹涉的位置。還有一些機床的換刀點位置是一個固定點，通常情況下，這些點選在靠近機床參考點的位置，或（huò）者取機（jī）床的第二參考點來（lái）作為換刀點。

二、刀具補償功能

1. 刀具補償功能的定義

在數控（kòng）編（biān）程過程中，為使編（biān）程工作更加方便，通常（cháng）將數控刀具的刀尖假想（xiǎng）成一個點（diǎn），該點稱為刀位點或刀尖點。

數控機床根據刀（dāo）具實際尺寸，自動（dòng）改變機（jī）床坐標軸或刀具刀位點位置，使實際加工（gōng）輪（lún）廓和（hé）編程軌跡完全（quán）一致的功能，稱為（wéi）刀具補償（係統畫麵上為“刀具補正”）功能。

數控車（chē）床的刀具補償分為（wéi）：

刀具偏移（也稱為刀具長度補償）

刀尖圓弧半徑補償

2. 刀位點的（de）概念

所謂刀位點是指編製程序和加工時，用於表示刀具特征的點（diǎn），也是對刀和加工的基準點。  數控車刀的刀位點。尖形車刀的刀位點通常是指刀具（jù）的刀（dāo）尖（jiān）；圓弧形車刀的刀位點是指圓弧刃的圓心；成形刀具的刀位點也（yě）通常是指刀（dāo）尖。

三、刀具偏移補償

1. 刀具偏移（yí）的含義

刀具（jù）偏移是用（yòng）來補償（cháng）假定刀具長度與基準刀具長（zhǎng）度之長度差的功能（néng）。車床數控係統（tǒng）規定X軸與Z軸可同時實現刀具偏移（yí）。

刀具幾何偏移：由於刀具的幾（jǐ）何（hé）形狀不（bú）同和（hé）刀具安裝位置不同而（ér）產生的刀具偏移。

刀具磨損偏移：由刀（dāo）具刀尖的磨損產生的刀具偏移。

FANUC係統（tǒng）的刀具幾（jǐ）何偏移參數設置，如要進行刀具磨損偏（piān）移設置則隻需按下軟鍵[磨（mó）耗]即可進入相應的設置畫麵。

圖中的代碼“T”指刀沿類型，不是指刀（dāo）具號，也不是指刀補號。

2. 利用刀具幾（jǐ）何（hé）偏移進行對刀操作

（1）對刀（dāo）操作的定（dìng）義

調整每把刀的刀位點，使其盡量重合於某一（yī）理想基準點（diǎn），這一過程稱為對刀。

（2）對刀操作的過程

1）手動操作加工（gōng）端麵，記錄下刀位點的Z向機械坐標值。

2）手動操作加工外圓，記錄（lù）下刀位點的X向機械坐（zuò）標值，停機測量工件直（zhí）徑，計算出（chū）主軸中心的（de）機械坐標值。

 3）將X、Z值輸入相應的刀具幾何偏（piān）移存儲器中。

（3）利（lì）用刀具幾何偏移進行對刀操作的實質

利用刀具幾何偏移進行對刀的實（shí）質就是利用刀具幾（jǐ）何（hé）偏移（yí）使工件坐標係（xì）原點與機床原點重合。

3. 刀（dāo）具偏（piān）移的應用

利用刀具偏（piān）移功能，可以修整因對刀不正確或刀具磨損等原因造成的工件加工誤差。

例：加工（gōng）外圓表麵時，如果外圓直（zhí）徑（jìng）比要求的尺寸大了0.2mm，此時隻需將刀具偏（piān）移（yí）存儲器中的X值減小0.2，並（bìng）用原刀具及原程序重新加工該零件，即可（kě）修整該加工誤差。同樣，如出現Z方向的誤差，則其修（xiū）整辦法（fǎ）相同（tóng）。

四、刀尖圓弧半徑補償（G40、G41、G42）

1. 刀尖圓弧半徑補（bǔ）償的定義

在實際（jì）加工中，由於刀具產生磨損及（jí）精加工的需要，常（cháng）將車刀的刀（dāo）尖修磨成半徑較小的（de）圓弧，這時的刀位點（diǎn）為刀尖圓弧的圓心（xīn）。

為確保工件輪廓形狀，加工時不允許刀具刀尖圓（yuán）弧的圓心運動軌跡與被加工工件輪廓重合，而應與工件輪廓偏移一個半徑值，這種偏移稱為刀（dāo）尖圓（yuán）弧半徑補（bǔ）償。圓弧形車刀（dāo）的刀刃半徑偏移也與（yǔ）其相同。

2. 假想刀尖與刀尖圓弧半徑

在理想狀態下，我們總是將尖形車刀的刀位點（diǎn）假想成一個點，該點（diǎn）即為假想刀尖（圖中的（de）A點）。

在對刀時也是以假想刀尖進行對刀。但（dàn）實際加工中的車刀，由於（yú）工藝或其他要（yào）求，刀尖往往不是一個理想的點，而是一段圓（yuán）弧（如圖中的BC圓弧）。

所謂刀尖圓（yuán）弧半徑是（shì）指車刀刀尖圓弧所構成的假想圓半徑（jìng）（圖中的r）。實踐中，所有車刀均有大小不等或近似（sì）的刀尖圓弧，假想刀尖在實際加工中是（shì）不存在的。

3. 未使用刀尖圓弧半徑補償（cháng）時的加工誤差分析

（1）加工台階麵或端麵時，對加工表麵的尺寸和形狀影（yǐng）響不大，但在端麵的中（zhōng）心位置（zhì）和台階的清角（jiǎo）位置會產生殘留誤差

（2）加工圓錐麵時，對圓錐的錐度（dù）不會產生影響，但對錐麵（miàn）的大小端尺寸會產生較大的影響，通常情況（kuàng）下（xià），會使外錐麵的尺（chǐ）寸變大（dà），而使內錐麵的尺（chǐ）寸變（biàn）小。

（3）加工圓弧（hú）時（shí），會對圓弧（hú）的圓度和圓弧半徑產生（shēng）影響。

加工外凸圓弧時（shí），會使加工後的圓弧半徑變（biàn）小

其值=理論輪廓半徑R–刀尖圓弧半徑r，。

加工內凹圓弧（hú）時，會使加工後的圓弧半徑變大

其值=理論輪廓半徑R+刀尖圓弧半徑r，。

4. 進（jìn）行刀具半（bàn）徑補償時應注意的（de）事（shì）項

（1）刀具圓弧半徑補（bǔ）償模式的建（jiàn）立與（yǔ）取消程序段隻能在G00或G01移動指令模式下（xià）才有效。

（2）G41／G42不帶參數，其補償號(代表（biǎo）所用刀具對應的刀尖半徑補（bǔ）償值)由T指（zhǐ）令指定。該刀尖圓弧半徑補償號與（yǔ）刀具偏置（zhì）補償號對應。

（3）采用切線切入方式（shì）或法線（xiàn）切（qiē）入方式建立或（huò）取消（xiāo）刀補。對於不便於沿工件輪廓線方向切向或（huò）法向切入切出（chū）時，可根據情況增加一個過渡圓弧的輔助程序段。

（4）為了防止在刀具半徑補償建立與取消過程中刀具產生過（guò）切現象，在建（jiàn）立與（yǔ）取消補償（cháng）時，程序（xù）段（duàn）的起（qǐ）始位置與終（zhōng）點位置最好與補償方向在同一（yī）側。

 （5）在刀具補償（cháng）模式下，一般不允（yǔn）許存在連續兩段以上的補償平麵內非移動指令，否則刀具也會出現過切等危險動（dòng）作。補償平麵非移動指令通常指僅有G、M、S、F、T指令的程（chéng）序段（如G90、M05）及程序暫停程（chéng）序段（duàn）（G04 X10.0）。

 （6）在選擇刀尖（jiān）圓弧偏置方向和刀沿位置時（shí），要特別注意前置（zhì）刀架和（hé）後（hòu）置刀架的區別。