​一文搞懂數控車床加工（gōng）刀具（jù）補償功能

一（yī）、數控車床用刀具的交換功能

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，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（zhǐ）令格式二： T04D01；

該指（zhǐ）令為SIEMENS係統（tǒng）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）刀具補償存儲器。

2. 換刀點

所謂換刀點是指刀架自動轉位時的位置。

大部分數控車床，其換（huàn）刀點的位置是任意的，換刀點應選在刀具交換過程中與工件或夾具不發生幹（gàn）涉的位置。還有一些機床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（dì）二參考點來作為換刀點。

二、刀具補（bǔ）償功能（néng）

1. 刀具補償（cháng）功能的（de）定義

在數控編程（chéng）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成一個點，該點稱為刀位點或刀尖點。

數控（kòng）機床（chuáng）根據刀具（jù）實際尺寸，自動改變機床坐標軸或刀具刀位點位置，使實際加工（gōng）輪廓（kuò）和編程軌跡完全一致的功能，稱為刀具補償（係統畫麵上為“刀具補正”）功能。

數控車床的（de）刀具補償分為：

刀具偏（piān）移（也稱為（wéi）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和加（jiā）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（xíng）車刀的刀位點通常是指刀具的刀尖；圓弧形車（chē）刀的刀（dāo）位點是指（zhǐ）圓弧刃的圓心；成（chéng）形刀具的刀位點也通常（cháng）是指刀尖。

三、刀具偏移補償

1. 刀具偏移的（de）含義

刀具（jù）偏移是用來補償假定刀具長度與基準刀具長（zhǎng）度之長度差的功能。車床數控係統規定X軸與Z軸可同（tóng）時實現刀具偏移。

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

刀具（jù）磨損偏移：由刀具刀尖（jiān）的磨損產生的刀具偏移。

FANUC係統的刀具幾何偏移（yí）參數（shù）設置，如要進行（háng）刀具磨（mó）損偏移設置則隻需按下軟鍵（jiàn）[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（jù）號，也不是指刀補號（hào）。

2. 利用刀具幾何偏移進行對刀操作

（1）對刀操作的定義

調（diào）整每把刀的刀位（wèi）點，使其盡量重（chóng）合於某一理想基準點，這一過程（chéng）稱為對刀。

（2）對刀操作的過程

1）手（shǒu）動操作加工端麵（miàn），記錄下刀位點（diǎn）的Z向機械坐（zuò）標值。

2）手動操作（zuò）加工外圓，記錄下刀位點的X向（xiàng）機械坐標值，停機測量工件直徑，計算出主軸中心的機械（xiè）坐標值。

 3）將X、Z值輸入相應的（de）刀具幾何偏移存儲器中（zhōng）。

（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行對刀的實（shí）質（zhì）就是利用刀具幾何偏移使工件坐標係原點與機床原點重合。

3. 刀具偏移的應用

利用刀具偏移功能（néng），可以修整因對刀不正確或刀具磨損等原因造成的工件（jiàn）加工（gōng）誤差。

例：加工外圓表麵時，如果外圓直徑比要求的尺寸大了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工（gōng）該零件，即可修整該加工誤差。同樣，如出現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）徑補償的定義

在（zài）實際加工中，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圓（yuán）弧（hú），這時的（de）刀位點為刀尖圓弧的圓心。

為確（què）保工（gōng）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（gōng）工（gōng）件（jiàn）輪廓重合，而應與工件輪（lún）廓偏移一個半徑值（zhí），這種（zhǒng）偏移稱為刀尖圓弧半徑補償。圓弧（hú）形車刀的刀刃半徑偏移也與其相同。

2. 假（jiǎ）想刀尖（jiān）與刀尖圓弧半（bàn）徑

在理（lǐ）想狀態下，我們總是將尖形（xíng）車刀的刀（dāo）位點假想成（chéng）一個點，該點即為假想刀尖（圖中的A點）。

在對刀（dāo）時也是以假想刀尖進（jìn）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）。

所謂刀尖圓弧半（bàn）徑是指車（chē）刀刀尖圓弧所構成的假（jiǎ）想圓半徑（圖中的r）。實踐中，所有（yǒu）車刀均有大（dà）小不等或近似的刀尖圓弧，假想刀尖在實際加工中是不存（cún）在的。

3. 未使用刀尖圓弧半徑補償時的加工誤差分析

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

（2）加工圓錐麵時，對圓錐的錐度不（bú）會（huì）產（chǎn）生影響，但對（duì）錐麵的大小端尺寸會（huì）產生較大的影響，通常情況下，會使外錐麵的尺（chǐ）寸變大，而使內錐麵（miàn）的（de）尺寸變小（xiǎo）。

（3）加工圓弧時（shí），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

其值（zhí）=理論輪廓半徑R–刀尖圓弧半徑r，。

加工內凹圓弧（hú）時，會使加工後的（de）圓弧半（bàn）徑變大

其值=理論輪廓半徑R+刀尖圓（yuán）弧半徑r，。

4. 進（jìn）行刀具（jù）半徑補償時（shí）應注意的（de）事項

（1）刀具圓弧半徑補償模式的建立（lì）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（jù）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號與刀具偏置補償號對應。

（3）采用切線切入方式或法線（xiàn）切（qiē）入方式建立（lì）或取消刀補。對於不便於沿工件輪廓線方向切（qiē）向（xiàng）或法向切入切出時（shí），可根據（jù）情況增加一個過渡圓弧的輔助程序段。

（4）為了防止在刀具半徑（jìng）補償建立與取消過（guò）程中刀具產生（shēng）過切現象，在建立與取消補償時（shí），程序段的起始位置與終點位置最好與補償方（fāng）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（duàn）以上的補償平麵內非移動指令，否則刀具也會出（chū）現過切（qiē）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指令的程序段（如G90、M05）及程序暫停程序段（G04 X10.0）。

 （6）在選擇刀尖（jiān）圓弧（hú）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。