一文搞懂數控車床加工刀具補償功能

一、數控車床用刀具的交（jiāo）換功能

1. 刀具的（de）交換

指令（lìng）格式一（yī）：T0101；

該指令為FANUC係統轉刀指令，前麵的T01表（biǎo）示（shì）換1號刀，後（hòu）麵的01表示使用1號（hào）刀具補償。刀具號與刀補號可以相同（tóng），也可以不同。

指令格式二（èr）： T04D01；

該指令為SIEMENS係統轉刀指令（lìng），T04表示換4號刀，D01表示使用4號刀的1號刀沿作為刀具補償存儲器。

2. 換刀點

所謂換刀點（diǎn）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（wèi）置是任（rèn）意的，換刀點應選在刀具交換（huàn）過程（chéng）中（zhōng）與工件或夾具不發生幹涉的位置。還有一些機床的換刀點（diǎn）位置是一個固定點，通常情（qíng）況下，這些點選（xuǎn）在靠近機床參考點的位置，或者取機床的（de）第二參考點來作為換刀點（diǎn）。

二、刀具補償功能

1. 刀具補償功能的定義

在數控編程過程中（zhōng），為使（shǐ）編程工作更加方便，通（tōng）常將數控刀具的刀尖（jiān）假想成一個（gè）點，該（gāi）點稱為刀位（wèi）點或刀尖點。

數控機床根據刀具實際尺寸，自動改變機床（chuáng）坐標軸或刀具刀位點位置，使實際加工輪廓和編程軌跡完全一致的功（gōng）能，稱為刀具補償（係（xì）統畫麵（miàn）上（shàng）為“刀具補正”）功能。

數控車床的刀具（jù）補償分為：

刀具偏移（也稱為刀具長度補償）

刀尖圓弧半徑補償

2. 刀位點的概念

所（suǒ）謂刀位點是指編製（zhì）程序和加工（gōng）時，用於表示刀具特（tè）征的點，也是對刀（dāo）和加工的基準點。  數控車（chē）刀的刀（dāo）位點。尖形車刀的（de）刀位點通（tōng）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；成形刀具的刀位（wèi）點也通常是指刀尖。

三、刀具偏移補償

1. 刀具偏移的含義（yì）

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

刀具幾何偏移：由（yóu）於刀具的幾何形狀（zhuàng）不同和刀具安裝位置（zhì）不同而產生的刀具偏移。

刀具磨損偏移：由刀具刀尖的磨損產生的刀具偏移。

FANUC係統（tǒng）的刀具幾何偏移參數設置，如要進行刀具磨損偏移設置則隻需按下軟鍵[磨耗]即可進入（rù）相應的設置（zhì）畫麵。

圖中的代碼“T”指刀沿類型，不是指刀具號，也不是指刀補號。

2. 利用刀具（jù）幾何（hé）偏移進行對刀操作（zuò）

（1）對刀操作的定（dìng）義

調整每把刀的刀位點，使其盡量重合於某一理想基準（zhǔn）點，這一過程稱（chēng）為對刀。

（2）對刀操作的過程

1）手（shǒu）動（dòng）操作（zuò）加（jiā）工端麵，記錄下刀位點的Z向機械（xiè）坐標值。

2）手動操作加工外圓，記錄下刀位點的X向（xiàng）機械坐標（biāo）值（zhí），停機測（cè）量工件直（zhí）徑，計（jì）算出（chū）主軸中心的機械坐標值。

 3）將X、Z值輸入相應（yīng）的（de）刀具幾何偏移存儲器中。

（3）利用刀具（jù）幾何偏（piān）移進行（háng）對刀操作的實質

利用刀（dāo）具幾何偏移進（jìn）行對刀（dāo）的（de）實質就是利用刀具幾何偏移使工件坐標係原點與（yǔ）機床原點重合。

3. 刀具偏移的應用

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

例：加工外圓（yuán）表麵時，如（rú）果外圓直徑比（bǐ）要求的（de）尺寸大了0.2mm，此時隻需將刀具偏移存儲器中（zhōng）的X值減小0.2，並用（yòng）原刀具及原程序重新加工該零件（jiàn），即可修整該（gāi）加（jiā）工誤（wù）差。同（tóng）樣，如出現Z方（fāng）向的（de）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

在實際加（jiā）工中，由（yóu）於刀具產生磨損及精加工的需（xū）要，常將車刀的刀尖修磨成（chéng）半徑較小的圓（yuán）弧，這時的刀（dāo）位點為刀尖圓弧的圓心。

為確保工件輪廓形狀，加工時不允許刀具刀尖（jiān）圓弧的圓心運動軌跡與被加工工件輪廓重合，而應與工件輪（lún）廓偏移（yí）一個半徑值（zhí），這種偏（piān）移稱為（wéi）刀尖圓弧（hú）半徑補償。圓弧（hú）形車（chē）刀的刀刃（rèn）半徑偏移也與其相同。

2. 假（jiǎ）想刀尖與刀尖圓弧（hú）半徑

在理想狀態下，我們總是將尖形車刀的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尖進行對刀。但（dàn）實際加工中的車刀，由（yóu）於工藝（yì）或其他要求，刀尖往往不是一個（gè）理想的點，而是一（yī）段圓弧（如圖中（zhōng）的（de）BC圓弧）。

所謂刀尖圓弧半徑（jìng）是指車刀刀尖圓弧所構成的假想圓半徑（圖中（zhōng）的r）。實踐中，所有車（chē）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不存在的。

3. 未（wèi）使用刀尖（jiān）圓弧半徑補償時的加工誤差分析

（1）加工台（tái）階麵或端（duān）麵時，對加（jiā）工表麵的尺寸和形狀影（yǐng）響不大，但在端麵（miàn）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，對圓錐的錐度不會（huì）產生影響，但對錐麵的大小端尺寸會產生較大的影響，通常情況下，會使外錐麵的尺寸變大，而使內錐麵的（de）尺寸變小。

（3）加工圓弧時，會對圓弧的（de）圓度和圓弧半徑（jìng）產生影響（xiǎng）。

加工外凸圓弧時，會使加工後的圓弧半徑變小

其值=理（lǐ）論（lùn）輪廓半徑R–刀尖圓弧半徑r，。

加工內凹圓弧時（shí），會使（shǐ）加工後的（de）圓（yuán）弧半（bàn）徑變大

其值=理論輪廓半徑R+刀尖圓弧半徑r，。

4. 進行刀具半徑補償時應注意的事項

（1）刀具圓弧半徑補償模式的建立與取（qǔ）消程序段隻能在G00或G01移動指（zhǐ）令模式（shì）下才有效。

（2）G41／G42不帶參數，其補償號(代表所用刀具對應的刀尖（jiān）半徑補（bǔ）償值)由T指令指定。該（gāi）刀尖圓弧半徑補（bǔ）償號與刀具偏置補償號對應。

（3）采用切線切入方式或（huò）法線切入方式建立（lì）或取（qǔ）消刀補。對於不（bú）便於沿工件輪廓線方向切向（xiàng）或法向切入切出時，可根據情況增加一個過渡圓弧的輔助程序段。

（4）為（wéi）了防止在刀具半徑補償建立與取消過程中刀具產生過切現（xiàn）象，在建立與取（qǔ）消補償時，程序段的起始（shǐ）位置與（yǔ）終點位置最好與補償（cháng）方向在同一側。

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

 （6）在選擇刀尖（jiān）圓（yuán）弧偏置方向和刀（dāo）沿（yán）位置時（shí），要特別注意前置刀架和後置刀架的（de）區（qū）別（bié）。