​一文搞懂數控車床加工刀具補償功能

一、數控車（chē）床用刀具的（de）交換功能（néng）

1. 刀具的（de）交換

指令格式一（yī）：T0101；

該指令為FANUC係統轉刀指令（lìng），前麵的T01表示換1號刀，後麵的01表示使用（yòng）1號刀具補償。刀具號與刀補（bǔ）號可以相同（tóng），也可以不同。

指令格式（shì）二： T04D01；

該指令為SIEMENS係（xì）統轉刀指令，T04表示換4號刀，D01表示使用4號（hào）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（shì）指刀架自動轉位時的位（wèi）置。

大部分數控車床，其換刀點的位置（zhì）是任意的，換刀點應選在刀具交換過程中與工件（jiàn）或夾具不發生幹涉的位置。還有一（yī）些機床（chuáng）的換刀點位置是（shì）一個固定點，通常情況（kuàng）下，這些點選在靠近機床參考點的位置，或者取機床的第二（èr）參考點來作為換刀點。

二（èr）、刀具補償功能

1. 刀具補償功能的定義

在數控編程過程中，為使編程工作更加方便，通常將數控刀具的刀尖假（jiǎ）想成一個點，該點稱為刀位點或刀尖點。

數控機床根據刀具實際尺寸，自動改變機床坐標軸或刀具刀位點位置，使（shǐ）實際加工輪廓和編程軌跡完（wán）全一致的功能，稱為刀具補償（係（xì）統畫麵上為“刀具補正”）功能（néng）。

數控車床的刀（dāo）具補償分為：

刀具偏移（yí）（也稱為刀具長度補償）

刀尖圓弧半徑補償

2. 刀位點的概念

所謂刀位點是指編製程序（xù）和加（jiā）工時，用於表示刀具特征的點，也是對刀和加工的基（jī）準點。  數控車刀的刀位（wèi）點。尖形車刀的刀位點通常（cháng）是指刀具的刀尖；圓弧形車刀的刀位點是指（zhǐ）圓弧刃的圓心；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（jù）偏移的含義

刀具（jù）偏移是用來補（bǔ）償假定（dìng）刀具長度與基準刀具長度之長度差的功能。車床（chuáng）數（shù）控係（xì）統規定X軸與Z軸可同時實現刀具（jù）偏移。

刀具（jù）幾何偏移：由於刀具的幾何形狀不（bú）同和刀具安裝位置不同而產生的刀具偏移（yí）。

刀具磨損（sǔn）偏移：由刀具刀尖的磨損（sǔn）產生的刀具偏移。

FANUC係統的刀具（jù）幾（jǐ）何偏移參數設置，如要進行刀具磨損偏移設（shè）置則隻需按下軟鍵[磨耗]即可進入相應的設（shè）置畫麵。

圖中的代碼“T”指（zhǐ）刀沿（yán）類型，不是指刀具號，也不是指刀補號。

2. 利用刀（dāo）具（jù）幾何偏移進行對刀操作

（1）對刀（dāo）操作的定義

調整每把刀（dāo）的刀位點，使其盡量重（chóng）合於某一理想基準點，這一過程（chéng）稱（chēng）為對刀。

（2）對刀操作的過程

1）手（shǒu）動操作（zuò）加工（gōng）端麵，記錄下刀位點的（de）Z向機械坐標值。

2）手動操作加工外圓，記（jì）錄下刀位點的（de）X向機械坐標值，停機測量工件直徑，計算出主軸（zhóu）中心（xīn）的機械（xiè）坐標值。

 3）將X、Z值輸入相應的刀具幾何偏移存儲器中。

（3）利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（jìn）行對刀的實質（zhì）就是利用刀具幾何偏移使工件坐標（biāo）係原點與機床原點（diǎn）重合。

3. 刀具偏移的應用

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

例：加工外（wài）圓表麵時，如果外圓直徑比要求的（de）尺寸大了0.2mm，此時隻（zhī）需將刀具偏移（yí）存儲器中的X值（zhí）減小0.2，並用原（yuán）刀具及原程序重新加工該零件，即可修整該加工誤差。同樣（yàng），如（rú）出現Z方（fāng）向的誤（wù）差，則其修整辦法相同。

四、刀尖（jiān）圓弧半徑補償（G40、G41、G42）

1. 刀尖圓弧半徑補償的定義

在實際加工中，由於（yú）刀具產生磨損及精加工（gōng）的需要，常將車刀的刀尖修磨成半徑較小的圓弧，這時的刀位（wèi）點（diǎn）為刀尖圓弧的（de）圓心。

為確保工件輪廓形狀，加工時不允許刀具刀尖圓弧的圓心運動軌跡與被（bèi）加工（gōng）工件輪廓（kuò）重合，而應與工件輪（lún）廓偏移（yí）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（rèn）半徑偏移也與其相同（tóng）。

2. 假想刀尖（jiān）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（wèi）點假（jiǎ）想成一個點（diǎn），該點（diǎn）即為假想刀（dāo）尖（圖中的A點）。

在對刀時也是以假（jiǎ）想刀尖進行對刀。但實際加工中的車刀，由於工藝或其他要求，刀尖往往不是一個理想的點，而是一段圓弧（如圖中的BC圓弧）。

所謂（wèi）刀尖（jiān）圓弧半徑是指車刀刀尖圓弧所構成的假想圓（yuán）半徑（圖（tú）中的r）。實踐中，所有車刀均有大（dà）小不等或近似的刀尖圓（yuán）弧，假想刀尖在實際加（jiā）工中是不存（cún）在的。

3. 未使用刀尖圓（yuán）弧半徑補償時的加工誤差分析

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

（2）加（jiā）工圓錐麵時，對圓錐的錐度不會產生影（yǐng）響，但（dàn）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（zhuī）麵的尺寸變小。

（3）加工圓弧時，會對圓弧的圓度和圓弧半徑（jìng）產生影響。

加工外（wài）凸（tū）圓弧時，會（huì）使加工（gōng）後的圓弧半徑變小

其值=理論（lùn）輪廓半徑R–刀尖圓弧半（bàn）徑r，。

加工內凹圓弧時，會使加工後的圓弧半徑（jìng）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（dāo）具（jù）圓弧半徑補償模式的建立與取消程序段隻能在G00或G01移動指令模式下才有效。

（2）G41／G42不帶參數，其補償號(代表所用刀具對應（yīng）的刀尖半徑補（bǔ）償值)由T指令指定。該刀尖圓弧半徑補（bǔ）償號與（yǔ）刀具偏置補償號（hào）對應。

（3）采用切線切入方式或（huò）法線切入（rù）方式建立（lì）或取消刀補。對於不便於沿工（gōng）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（guò）渡圓弧的輔助程序段。

（4）為了防止在刀具半徑（jìng）補償建立與取消（xiāo）過程（chéng）中刀具產生過切現象，在建立與取消補償時，程序段的起始位置（zhì）與終點位置最好與補（bǔ）償方向在同一側（cè）。

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

 （6）在選擇刀尖圓弧偏置方向（xiàng）和刀沿位置時，要特別注意前置刀架和後置（zhì）刀架的區別（bié）。