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換功能

1. 刀具的交換

指（zhǐ）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表示使（shǐ）用1號刀具（jù）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；

該指令為（wéi）SIEMENS係統轉刀指令，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（jù）補償存儲器（qì）。

2. 換（huàn）刀點

所謂換（huàn）刀點是指刀架自動轉（zhuǎn）位時的位置。

大部（bù）分數控車床，其換刀點的位置是任意的，換刀點應選在刀（dāo）具交（jiāo）換過（guò）程中與（yǔ）工件或夾具不發生幹涉的位置。還有一些機床的換（huàn）刀點位置是一個固定點，通常情況下，這些（xiē）點選在（zài）靠（kào）近機床參考（kǎo）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（cháng）功能的定義

在數控編程過程中，為（wéi）使編程工作更加方便，通常將數控刀具的刀尖假想（xiǎng）成一個點，該點（diǎn）稱（chēng）為刀位（wèi）點或（huò）刀尖點。

數控機床根據刀（dāo）具實際（jì）尺寸，自動改變機床坐標軸（zhóu）或刀具（jù）刀位點位置，使實際加工輪廓和編程軌跡完全（quán）一致的功能，稱為刀具補償（係統畫麵上為“刀具補（bǔ）正（zhèng）”）功能。

數控車（chē）床的刀具補償分為：

刀具偏移（也稱為刀具長度（dù）補償）

刀尖（jiān）圓弧半徑（jìng）補償

2. 刀位點的概念（niàn）

所謂刀位點是（shì）指編製程序和加工時（shí），用於表示刀具特征的點，也是對刀和（hé）加工的（de）基準點。  數控車刀的刀位點。尖形車刀的刀位點通常是指刀具的（de）刀尖（jiān）；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（jiān）。

三、刀具偏移補償

1. 刀具偏移的含義

刀具（jù）偏移是用來補（bǔ）償假定刀具長度與（yǔ）基準刀具長度之長度（dù）差（chà）的功能。車床數控係統（tǒng）規定（dìng）X軸與Z軸可同時實現刀（dāo）具偏移。

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

刀（dāo）具磨損偏移：由刀具（jù）刀尖（jiān）的磨損產生的刀具偏移。

FANUC係（xì）統的（de）刀具幾何偏移（yí）參數設置，如要（yào）進行刀具（jù）磨損偏移設（shè）置則隻需（xū）按下軟鍵[磨耗]即可進入相應的設置畫麵。

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

2. 利用刀具幾何偏移（yí）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（qí）盡量重合於某一理（lǐ）想基準點，這一過程稱為對刀。

（2）對刀操作的過程

1）手動操作加工端麵，記（jì）錄下刀位點（diǎn）的（de）Z向機械坐（zuò）標值。

2）手（shǒu）動操作加工外圓，記錄（lù）下刀位點的X向機械坐標（biāo）值，停機測量工件直徑，計（jì）算出主軸中心的（de）機械（xiè）坐標值。

 3）將X、Z值（zhí）輸入相應的刀具（jù）幾何偏（piān）移存儲器中。

（3）利用（yòng）刀（dāo）具幾何偏移進行對刀操作的實（shí）質

利用（yòng）刀（dāo）具幾何（hé）偏移（yí）進行對刀的實質就是利用刀具幾何（hé）偏移使（shǐ）工件坐標係原點與機床原點重合。

3. 刀具偏移的應用

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

例（lì）：加工外圓表麵時，如（rú）果外圓直徑比要求的尺（chǐ）寸大了0.2mm，此（cǐ）時隻需將刀具偏移存儲器中的X值減小0.2，並用原刀具及原程序重新加（jiā）工該（gāi）零件，即可修（xiū）整該加工（gōng）誤差。同（tóng）樣，如出現Z方向的誤差，則其修整辦法（fǎ）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

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

為確保工件輪廓（kuò）形狀，加工時不允許刀具刀尖圓弧的圓（yuán）心運動軌跡與被加工工（gōng）件輪（lún）廓重合，而應與工件（jiàn）輪廓偏移一個半徑值，這種偏移稱為刀尖（jiān）圓弧半徑補償。圓弧形車刀的刀刃半徑偏移（yí）也與其相同。

2. 假想刀尖（jiān）與刀尖（jiān）圓弧半徑

在理想狀態下，我（wǒ）們總（zǒng）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（yǐ）假想刀尖進行對刀。但（dàn）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（yuán）弧（如圖中的BC圓弧）。

所謂刀尖圓弧半徑（jìng）是（shì）指車刀刀尖圓弧所構（gòu）成的假想圓半徑（圖中的r）。實踐中，所有車刀均有大（dà）小不等或近似的刀尖圓（yuán）弧，假想刀尖在實際加工中是不存在（zài）的。

3. 未使用刀尖圓弧半徑補償時的加工誤差分析

（1）加工台階麵或端麵時（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階的清（qīng）角位置會（huì）產生（shēng）殘留誤差

（2）加工圓錐麵時，對圓錐的錐度不（bú）會產生影響，但對錐麵的大小端尺寸（cùn）會產生較大的影響（xiǎng），通常情況下，會使外錐麵的尺寸變大，而使內錐麵（miàn）的尺寸變（biàn）小。

（3）加工圓弧時，會對圓弧的圓度和圓弧半徑產生影響。

加（jiā）工外凸圓弧時，會使加工後的（de）圓弧半（bàn）徑變小（xiǎo）

其值=理論輪廓半徑R–刀尖圓弧半徑r，。

加（jiā）工內凹圓弧時，會使加（jiā）工後的圓弧半徑變大

其值=理（lǐ）論輪廓半徑R+刀尖圓弧半徑（jìng）r，。

4. 進行刀具半徑（jìng）補償時應注意的（de）事項

（1）刀（dāo）具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（dài）參數，其補償號(代表所（suǒ）用刀具對應的刀尖半徑（jìng）補償（cháng）值)由T指令指定。該（gāi）刀尖圓弧半徑補償號與刀具偏置補償（cháng）號對應。

（3）采用切線切入方式或法（fǎ）線（xiàn）切入方式建立（lì）或取消刀補。對於不便於沿工件輪廓線方向（xiàng）切向或法向切入切出時，可（kě）根據情況增加一個過渡圓弧的輔助（zhù）程序段。

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

 （5）在刀具補償模式下，一般不允（yǔn）許存在連續兩段以上的補償平麵內非移動指令，否則刀具（jù）也（yě）會出（chū）現過（guò）切等危險動作。補償平麵非（fēi）移動（dòng）指令通常（cháng）指僅有G、M、S、F、T指令（lìng）的程序（xù）段（如G90、M05）及程序暫停（tíng）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，要特別注意前置刀架和後置刀架的區別。