一文搞懂數控車床加工刀具補償功能

一（yī）、數控車床用刀具的交換功能

1. 刀具的交換

指令格式一：T0101；

該指令為FANUC係統轉刀指令，前麵的T01表示換1號刀，後麵的01表示使用1號刀具補償。刀具號與刀補號（hào）可以相（xiàng）同，也可以不同。

指令格（gé）式（shì）二（èr）： T04D01；

該指令為SIEMENS係統轉刀指令，T04表示換4號刀，D01表示使（shǐ）用4號刀的1號刀沿作為刀具補償存儲（chǔ）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（huàn）刀點應選（xuǎn）在（zài）刀（dāo）具交換過程中與工件或夾具不（bú）發生幹涉的位置。還有一些機床的換刀點位置（zhì）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，或者取機床（chuáng）的第二（èr）參考點來作為換刀點。

二、刀（dāo）具補償功（gōng）能

1. 刀具補償功能的定（dìng）義

在數控編程過程中，為使編程工作更加方便，通常（cháng）將數控刀具的刀（dāo）尖（jiān）假想成一個（gè）點，該點稱為刀位點或刀尖點。

數控機床根據刀具實際尺寸，自動改（gǎi）變機床坐標軸（zhóu）或刀具刀（dāo）位（wèi）點位置，使實際加工輪（lún）廓和編（biān）程軌跡完全一致的功能，稱為刀具補償（係統畫麵上為“刀具補正”）功能（néng）。

數控（kòng）車床（chuáng）的刀具（jù）補（bǔ）償分為：

刀具偏移（也稱為刀具長度補償）

刀尖圓（yuán）弧半徑補償

2. 刀（dāo）位點（diǎn）的（de）概念

所謂刀位點（diǎn）是指編製程（chéng）序和加工時，用於表示刀具特（tè）征的點，也（yě）是對刀和加工（gōng）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的刀尖；圓弧形車刀的刀位點是指圓弧刃的圓心（xīn）；成形刀具的刀位點也通常是指刀尖。

三、刀具偏移補償

1. 刀具偏移的含義

刀具偏移是用來補償假定刀具長度與基準刀具長（zhǎng）度之長度差的（de）功能（néng）。車床數控係統（tǒng）規（guī）定X軸與Z軸可同時實現刀具偏移。

刀具幾何偏移：由於刀（dāo）具的幾何（hé）形狀不同和刀具安裝（zhuāng）位（wèi）置不同而產生的刀具偏移。

刀具磨損偏移：由刀具（jù）刀尖的磨損產生的刀具偏移（yí）。

FANUC係統的刀具幾（jǐ）何（hé）偏移參數設置，如（rú）要進行刀具（jù）磨損偏移設置則隻需按下軟鍵[磨耗]即可進入相應（yīng）的設（shè）置（zhì）畫（huà）麵。

圖中的代碼“T”指刀沿類型，不是指刀具號，也不是指刀（dāo）補號。

2. 利（lì）用刀具幾何偏移進行對刀操作

（1）對刀操作的（de）定義（yì）

調整每（měi）把刀的刀位（wèi）點，使其盡量重合於某一理想基準點，這一過程稱為對刀。

（2）對刀操（cāo）作的過程

1）手動操作加工端麵，記錄下刀位點的Z向機械坐標值。

2）手動操作加工外圓，記錄下刀位點的X向機械坐標值，停機測量工件直徑，計算出主軸中心的機械坐標值。

 3）將X、Z值（zhí）輸入相應的刀具幾何偏移存儲（chǔ）器中。

（3）利用刀具幾何（hé）偏移進行對刀操作的實質

利（lì）用刀具幾（jǐ）何偏移進行對刀（dāo）的實質就是利用刀（dāo）具幾何偏移使工件坐標係原點與機床原點（diǎn）重合。

3. 刀具偏移的（de）應用

利用刀具偏移功（gōng）能，可以修（xiū）整（zhěng）因對刀不正確或刀具磨損等原因造成的工件加工（gōng）誤差。

例：加工外圓表麵時，如果外圓直徑比要求的尺寸大了0.2mm，此時隻需將刀具偏移存（cún）儲器中的X值減小0.2，並用原刀具及原程序重新加工該零件，即可（kě）修（xiū）整該加工誤差。同樣，如出現Z方（fāng）向的誤差，則其修整辦法相同。

四、刀尖圓弧半徑補償（G40、G41、G42）

1. 刀尖圓弧半徑補償的定義（yì）

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

為確保工件輪廓形狀，加工（gōng）時（shí）不（bú）允許刀具刀尖圓（yuán）弧的圓心運動軌跡與被加工工（gōng）件輪廓重合，而應（yīng）與工件輪廓偏移一個半徑值，這種偏移稱為刀尖圓弧半徑補償。圓弧形車刀的刀刃半徑偏移也與其相同。

2. 假想刀尖與刀尖圓弧半徑

在理想狀態下，我們總是（shì）將尖（jiān）形車刀（dāo）的（de）刀位點假想成一個點，該點即為假想刀尖（圖中的A點）。

在對刀時也是以假想刀（dāo）尖進行（háng）對刀。但實際加工中的車刀，由於工藝或其他要求，刀尖（jiān）往往不是一個理想的點，而（ér）是一（yī）段圓弧（hú）（如圖中（zhōng）的BC圓弧）。

所謂刀尖圓弧半徑是（shì）指車（chē）刀（dāo）刀（dāo）尖圓弧所構（gòu）成的假想圓半（bàn）徑（圖中的r）。實踐中，所有（yǒu）車刀均有大小不等或近（jìn）似的刀尖圓弧，假想（xiǎng）刀尖在實際（jì）加工中是不存在的。

3. 未使用刀尖圓弧半徑補償時的加工誤差分析

（1）加工台階麵或端（duān）麵時，對加工表麵的尺寸和形狀影響不（bú）大，但在端麵的中心位置和台階的清角位置會產生（shēng）殘留誤差

（2）加工圓錐麵時，對圓錐的錐度（dù）不會產生影響，但對錐麵的大小端尺寸會（huì）產生較大的（de）影響，通常情況下，會（huì）使外（wài）錐麵的尺寸變大，而使內錐麵（miàn）的尺寸變小。

（3）加工圓弧時，會對圓弧的（de）圓度和圓弧半徑產生影響。

加工外凸（tū）圓（yuán）弧時，會使加工後的（de）圓弧半徑變小

其值=理論輪廓半徑R–刀尖圓（yuán）弧半徑r，。

加工內凹圓弧時，會使加工後的圓弧半徑變大

其值=理（lǐ）論輪廓半徑R+刀尖圓弧半徑r，。

4. 進行刀具半徑補（bǔ）償時應注意的事項

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

（2）G41／G42不帶參數，其補償號（hào）(代表所用刀具對應的刀尖半徑補償值)由T指令指定。該刀尖圓（yuán）弧半（bàn）徑補償號（hào）與刀具偏置補償號對應。

（3）采用切線切入方式或法（fǎ）線切（qiē）入方式建立或取消刀補。對（duì）於不便於沿工件輪廓線方向（xiàng）切（qiē）向或法向切入切（qiē）出時，可根據（jù）情（qíng）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（xiāo）過程中刀（dāo）具產生過切現象，在建立與取消補償時，程序段的起始位置與終點位置（zhì）最好與補償方向在同一（yī）側（cè）。

 （5）在刀具補償模式下，一般不允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作。補償（cháng）平麵非移動指令通常指僅有G、M、S、F、T指令的程（chéng）序段（duàn）（如G90、M05）及程序暫停程序段（G04 X10.0）。

 （6）在選擇（zé）刀尖圓弧偏置方（fāng）向和刀沿（yán）位置（zhì）時，要（yào）特別注意前置刀架和（hé）後置刀架（jià）的區別。