​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（de）交換功能（néng）

1. 刀具（jù）的交換

指令格（gé）式一：T0101；

該指令為FANUC係統轉刀指令，前麵的T01表（biǎo）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（shì）換（huàn）4號（hào）刀，D01表示使用4號刀（dāo）的1號刀沿作為刀具補償存儲器。

2. 換刀點

所謂換刀點是指刀架自動轉位時（shí）的位置。

大部（bù）分數控車床，其換刀點的位置是任意（yì）的，換刀點應選在刀具交換過程中與工件或（huò）夾具不發生（shēng）幹涉的位置（zhì）。還有一些機床的換刀點位置是一個固定點，通常情況下（xià），這些點選在靠近機床（chuáng）參考點的位置，或者取機床的第二參考點來作為換刀（dāo）點。

二、刀具補（bǔ）償功能（néng）

1. 刀具補償功（gōng）能的定義

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

數控機床根據刀具實際尺（chǐ）寸，自動改變機床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（de）功能，稱為刀具補償（係統畫麵上為“刀具（jù）補正”）功能。

數控車床的刀具補償分為（wéi）：

刀具（jù）偏移（也（yě）稱為刀具長（zhǎng）度（dù）補償（cháng））

刀尖圓弧半徑補（bǔ）償（cháng）

2. 刀位點的概念

所謂刀位點（diǎn）是指編製程序和（hé）加工時，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（dāo）的（de）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（shì）指圓弧刃（rèn）的圓（yuán）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長度差的功（gōng）能。車（chē）床數控係（xì）統（tǒng）規定X軸與Z軸可同時實現（xiàn）刀具偏（piān）移。

刀具幾何偏移：由於刀具的幾何形狀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（jù）偏（piān）移。

FANUC係統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（xià）軟鍵[磨耗]即可進入相應的設置畫麵。

圖中的代（dài）碼“T”指刀沿類型，不是指刀具號，也（yě）不是（shì）指刀補號。

2. 利用刀（dāo）具幾何偏移（yí）進行（háng）對刀操作

（1）對（duì）刀操作（zuò）的定（dìng）義

調整每把（bǎ）刀的刀位（wèi）點，使其盡量重合於某一理想（xiǎng）基準點，這一過程稱為（wéi）對刀。

（2）對刀操作的過程

1）手（shǒu）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（tíng）機測量工件直徑，計算出主軸（zhóu）中心（xīn）的機械坐（zuò）標值。

 3）將X、Z值輸入相（xiàng）應的刀具幾何偏移存儲器中。

（3）利用刀具幾何偏移進行（háng）對刀操作的實質

利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（shǐ）工件坐標係原點與機（jī）床原點重合。

3. 刀（dāo）具偏移的應用

利（lì）用（yòng）刀具偏移功（gōng）能，可以修整因對（duì）刀不正確或（huò）刀具磨損等原因造成的工件加工誤差。

例：加（jiā）工外圓表麵時，如果外圓直徑比（bǐ）要求的尺寸（cùn）大了0.2mm，此時隻需將刀具偏（piān）移存儲器（qì）中的X值減小0.2，並用原刀具及原程序重新加工該零件，即可修整該加工誤差。同樣，如（rú）出現Z方（fāng）向的誤差，則其修整（zhěng）辦法相同。

四（sì）、刀尖圓弧半徑補償（G40、G41、G42）

1. 刀尖圓（yuán）弧半徑補償的定義

在實（shí）際加工中，由於刀具產（chǎn）生磨（mó）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。

為確保工件輪廓形狀，加工（gōng）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（yǔ）工件（jiàn）輪廓偏移一個半徑值，這種偏移稱為刀尖圓（yuán）弧（hú）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（dāo）尖與刀尖圓弧半徑

在理想狀（zhuàng）態（tài）下，我們總是將尖形車刀的刀位點（diǎn）假想成一個點，該（gāi）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。但實際加工中的車刀，由（yóu）於工藝或其（qí）他要求，刀尖（jiān）往往不是一個理想的點，而是一段圓弧（如圖中的BC圓弧）。

所謂刀尖圓弧半徑是指車刀刀尖圓（yuán）弧（hú）所構成的假想圓半（bàn）徑（圖中的r）。實踐中，所有車刀均（jun1）有大小不等或近似的（de）刀尖圓弧，假想刀尖在實際加工中是不存在的。

3. 未使（shǐ）用刀尖圓弧半（bàn）徑補償時的加工誤差分析

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

（2）加工圓錐麵時，對圓錐的錐度不會產生影響，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（nèi）錐麵的尺寸變小。

（3）加工圓弧時，會對圓（yuán）弧的圓度和圓弧半徑產生影響。

加工外凸圓弧時，會使加工後的圓弧半徑變小

其值=理論輪廓（kuò）半（bàn）徑R–刀尖圓弧半徑r，。

加工內凹圓（yuán）弧時，會使加工後的圓弧半徑變大

其（qí）值=理論輪廓半徑R+刀尖圓弧半（bàn）徑r，。

4. 進行刀具半徑補償時應注意的事項（xiàng）

（1）刀（dāo）具圓弧半徑補償模式的建立（lì）與取消（xiāo）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（shù），其補償號(代表所用刀具對應的刀尖半徑補償值)由T指令指定。該刀尖圓弧半徑補償（cháng）號與刀具偏置補償號對應。

（3）采用切（qiē）線切入方式或法（fǎ）線切入方式（shì）建立或（huò）取（qǔ）消刀補（bǔ）。對於（yú）不便於沿（yán）工件輪廓線（xiàn）方向切向或法向切（qiē）入切出時，可根據情（qíng）況增加一個過渡圓弧的輔（fǔ）助（zhù）程序（xù）段。

（4）為了防止在（zài）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（lì）與取消補償時，程序段的（de）起（qǐ）始位置與終點位置最好（hǎo）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（lìng）通常指僅有（yǒu）G、M、S、F、T指令的程序（xù）段（duàn）（如G90、M05）及程（chéng）序暫停程序段（G04 X10.0）。

 （6）在選擇（zé）刀尖（jiān）圓弧偏置方向和刀沿（yán）位置時（shí），要特別注意前置（zhì）刀（dāo）架和後置刀架的區別。