一文（wén）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. 刀具的交換

指令（lìng）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（dāo），後麵的01表示使用1號刀（dāo）具補償。刀具號與刀補號可以相同，也可以不同（tóng）。

指令格式（shì）二： T04D01；

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

2. 換刀點

所謂換刀點是指刀架自（zì）動（dòng）轉位時的位置。

大部分數控（kòng）車床，其換刀點的位置是任意的，換（huàn）刀點應選在刀具交換過程中（zhōng）與工件或夾具不發（fā）生幹涉的位置。還有一些機床（chuáng）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，或者取機床的第二參考點來作為換刀點。

二、刀具補償功能

1. 刀具補償功能的定義

在數控編程過程中，為使編程工（gōng）作更加方便，通常將數控刀具（jù）的刀尖假想成（chéng）一個點，該點稱為刀位點（diǎn）或刀尖點。

數控機（jī）床根據刀具實際尺寸，自動改變機床坐標軸或刀具（jù）刀位點位置，使實際加工輪（lún）廓和編程軌跡完全一致的（de）功能（néng），稱為刀具補償（係統畫麵上為“刀具補正”）功能。

數控車床的刀具補償（cháng）分為：

刀具偏移（也稱為（wéi）刀具長度補償）

刀尖圓弧半徑補（bǔ）償

2. 刀位點的概念

所謂刀位（wèi）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準點。  數控車刀的刀位點。尖形車刀的刀位點通常是（shì）指刀具的刀尖；圓弧形車刀的刀位點是指圓弧刃（rèn）的圓心；成形刀（dāo）具的刀位點（diǎn）也通常是指刀（dāo）尖。

三、刀具偏（piān）移補（bǔ）償

1. 刀具（jù）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度之（zhī）長度差的功能。車床（chuáng）數控係統規定X軸與Z軸可同時實現刀具偏移。

刀具幾（jǐ）何偏移：由於刀具的幾（jǐ）何（hé）形狀（zhuàng）不（bú）同和刀具（jù）安裝位置不（bú）同而產生的刀具偏移。

刀具磨損（sǔn）偏（piān）移：由刀（dāo）具刀尖的磨（mó）損產生的（de）刀具偏移。

FANUC係統的刀具幾何偏移（yí）參數設置，如要進行刀具磨（mó）損偏移設置則隻需按下軟鍵[磨耗]即（jí）可進（jìn）入相應的設置（zhì）畫麵。

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

2. 利用刀具幾何偏移進行對刀操作

（1）對刀操作的定義

調整每把刀的刀位點，使其盡量重合於某一理想基準點，這一過程稱為對刀。

（2）對刀操作的過程

1）手動操作加（jiā）工端麵，記（jì）錄下刀位點的Z向機械坐標值。

2）手動操作（zuò）加工外圓，記錄下（xià）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值輸入相應的刀具幾何（hé）偏移存儲器中。

（3）利用刀具（jù）幾何（hé）偏（piān）移進行（háng）對刀操作的實質

利（lì）用刀具幾何偏移進行（háng）對刀的實質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

利用刀具偏移功能，可以修整因對刀不正（zhèng）確或刀具磨損等原因造成的工件加工（gōng）誤（wù）差。

例：加工外圓表麵時（shí），如果外圓直（zhí）徑比要求的尺寸大了0.2mm，此時（shí）隻需將刀具偏移存儲（chǔ）器中的X值減小0.2，並用原刀具及原程序重新加工該（gāi）零件，即可修整該加工誤差。同樣，如出現（xiàn）Z方向的誤差，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（bàn）徑（jìng）補償的定義

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

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

2. 假想刀尖與刀尖（jiān）圓弧半徑

在理（lǐ）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（dāo）尖（jiān）進行對刀。但實際加工（gōng）中的車刀，由（yóu）於工藝或其他要求，刀尖往（wǎng）往不（bú）是一個理想的點，而是一段圓弧（如圖（tú）中的BC圓（yuán）弧）。

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

3. 未使用刀尖圓弧半徑補償時的加工誤差分（fèn）析（xī）

（1）加工台階（jiē）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（de）中心位置和台階的清角位置會（huì）產生（shēng）殘留誤差

（2）加工（gōng）圓（yuán）錐麵時，對（duì）圓錐的錐（zhuī）度不會產生影響，但對（duì）錐麵的大（dà）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，而使內錐麵的尺寸變小（xiǎo）。

（3）加工圓弧時，會對圓弧的（de）圓度和圓弧半徑產生影響。

加工外凸圓弧（hú）時，會（huì）使加（jiā）工後的圓弧半徑變小

其（qí）值=理論輪廓半徑R–刀尖圓弧半徑r，。

加工內凹圓（yuán）弧（hú）時（shí），會使（shǐ）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. 進行刀具半徑（jìng）補償（cháng）時應注意的事項

（1）刀具圓弧半（bàn）徑補償模式的建立與取消程序段隻（zhī）能在G00或G01移動指令（lìng）模式下才有效。

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

（3）采用切線切入（rù）方式或法線切入方式建立或取消刀補。對於不便於沿工（gōng）件（jiàn）輪廓（kuò）線方向切向或法向切入切出時，可根據（jù）情況增加一個過渡圓弧的輔（fǔ）助（zhù）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切現象，在建立與取（qǔ）消補償時，程序段的起始位置與終點位置最好與補償方向在同一側。

 （5）在刀具補償模式下，一般不允許存在連續兩段以（yǐ）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。補償平麵非移動指令通常指僅有G、M、S、F、T指（zhǐ）令的程序段（如G90、M05）及程序暫停程序段（G04 X10.0）。

 （6）在選（xuǎn）擇刀尖圓弧偏置方向和刀沿位置時，要（yào）特別注意（yì）前（qián）置刀架和後置刀（dāo）架的區別。