一文搞懂數控車床加工刀具補償功能

一、數控車床用刀（dāo）具的交換功能

1. 刀（dāo）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（shì）使用1號刀具補償。刀具號與刀補號可以相同，也可（kě）以不同。

指令格式二： T04D01；

該（gāi）指令為SIEMENS係統轉（zhuǎn）刀指令，T04表示換4號刀，D01表示使用4號刀的1號刀沿作為（wéi）刀具補（bǔ）償存儲器。

2. 換刀點

所謂（wèi）換刀點是指刀架自動轉位時的位置。

大部分數控車（chē）床，其換（huàn）刀點的位置是任意的，換刀點（diǎn）應選在刀具交換過程中與工件或夾具不發生（shēng）幹涉的位（wèi）置。還有一些機床的換刀點位置是一個固定點，通常情（qíng）況下，這（zhè）些點選（xuǎn）在靠近機床參考點的位置，或者取機床的第（dì）二參（cān）考點來作為換刀點。

二、刀（dāo）具補償功能

1. 刀具補償功能的定義（yì）

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（dāo）具的刀尖假想成一個點，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（gǎi）變機床坐標（biāo）軸或刀具刀位點位（wèi）置，使實際加工輪（lún）廓和編程軌跡完全一致（zhì）的功能，稱為刀具補償（係統畫麵上為（wéi）“刀具補（bǔ）正”）功能。

數控車床的刀具補償分為：

刀具偏移（也稱為刀具（jù）長度（dù）補償）

刀尖（jiān）圓弧半徑補償

2. 刀位點（diǎn）的概念（niàn）

所謂刀位點是指編製程序（xù）和加工時，用於表示刀具特征的點，也是對刀和加工的基準（zhǔn）點。  數控（kòng）車刀的刀位點。尖（jiān）形車刀的刀位點通常是指刀具（jù）的刀尖；圓弧形車刀（dāo）的刀位點是指圓弧刃（rèn）的圓心（xīn）；成形刀具的刀位點也通常是（shì）指刀尖。

三、刀具偏移補償

1. 刀具偏（piān）移的含義

刀（dāo）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（chuáng）數控係（xì）統規定X軸與Z軸可同時實現刀具偏移。

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

刀具磨損偏移：由（yóu）刀具（jù）刀尖的磨損產生的刀具偏移。

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軟鍵[磨耗]即可進入相應的設置畫麵。

圖中的代碼（mǎ）“T”指刀沿類型，不是指刀具號，也不是指刀補（bǔ）號。

2. 利用刀（dāo）具幾何偏移進行對刀操作

（1）對刀（dāo）操作的定義（yì）

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（dòng）操作加工端麵，記（jì）錄下刀位點的（de）Z向機械坐標值。

2）手動操作（zuò）加工外圓，記錄下刀位點的X向機械坐標值，停機測（cè）量工件直（zhí）徑，計算出（chū）主軸中心的機械坐標值。

 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（dāo）操作的實質

利用刀（dāo）具幾何偏移進行對刀的實質就是利用刀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（yí）的應用

利用刀具偏移功（gōng）能，可以（yǐ）修整因（yīn）對刀不正確或刀具（jù）磨損等原因造（zào）成的工（gōng）件加工誤差。

例：加工（gōng）外（wài）圓（yuán）表麵時，如（rú）果外圓直徑比要求（qiú）的尺寸大了0.2mm，此時（shí）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（jí）原程序重新加工（gōng）該零件，即可修（xiū）整該加工誤差。同（tóng）樣，如出現Z方向的誤差，則（zé）其修整辦法相同（tóng）。

四、刀尖圓弧（hú）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（gōng）中，由於刀具產生磨損及精加工的（de）需要，常將車刀的刀尖修磨成半徑較小的（de）圓弧（hú），這時的刀位點為刀（dāo）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圓弧的圓心運動軌跡與被加工工件輪廓重合（hé），而應與工件輪廓偏移一個半徑值，這種（zhǒng）偏移稱為刀尖圓弧半徑補償（cháng）。圓弧形車刀的刀刃半徑（jìng）偏移也與其（qí）相（xiàng）同。

2. 假想刀尖與刀（dāo）尖圓弧半徑

在理想狀態下，我們總（zǒng）是將尖（jiān）形車刀的刀（dāo）位點假想成一（yī）個點，該點即為（wéi）假想刀尖（圖中的A點）。

在對刀時也是（shì）以假想刀尖進行（háng）對刀。但實際加（jiā）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）。

所謂刀尖圓弧半徑是指車（chē）刀刀（dāo）尖圓弧所構成的假想圓半（bàn）徑（jìng）（圖中的r）。實踐中，所有車（chē）刀均有大小不等或近似的（de）刀（dāo）尖圓弧，假（jiǎ）想刀尖在實際加工中是（shì）不存在的。

3. 未使用刀尖圓弧半徑補償時（shí）的加工誤差分析

（1）加工台階麵或端麵時，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階的（de）清角位置會產生殘留誤差（chà）

（2）加工圓錐麵時，對圓錐的錐度不會產生（shēng）影響，但對錐（zhuī）麵（miàn）的大小端尺寸（cùn）會產生較大的影響，通常情況下，會使外錐麵的尺寸變大（dà），而使（shǐ）內（nèi）錐麵的尺寸（cùn）變小。

（3）加（jiā）工圓弧時，會對圓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（xiǎo）

其（qí）值=理論輪廓半徑（jìng）R–刀（dāo）尖圓（yuán）弧半徑（jìng）r，。

加工內凹圓弧時，會使加工後的圓弧半徑變（biàn）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（cháng）模式的建立與取消程序段隻能在G00或G01移動（dòng）指令模（mó）式下才（cái）有效。

（2）G41／G42不帶參數，其補償號(代（dài）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（hú）半徑（jìng）補償號與刀具偏置補償號對應。

（3）采用切線切入方式（shì）或法線切入方式建立或取消刀補。對於不便於沿（yán）工件輪廓線方（fāng）向切向或法向切入切出時，可根據情況（kuàng）增加一個過渡（dù）圓弧的輔助程序段。

（4）為了防止在刀具半徑補（bǔ）償建立與（yǔ）取消過（guò）程中刀具產生過切現象，在建立與取消補償時，程（chéng）序段的起始位置與終點位置最好與（yǔ）補（bǔ）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（fēi）移動指令（lìng），否則刀具（jù）也會出現過切等危險動（dòng）作。補償平麵非移動指令通常（cháng）指僅有G、M、S、F、T指（zhǐ）令的程序段（如G90、M05）及（jí）程序暫停程序段（G04 X10.0）。

 （6）在選擇刀尖圓（yuán）弧偏置方向和刀沿（yán）位置（zhì）時，要特（tè）別注意前置刀架和後置刀架的區別。