一文搞懂數控車床加工刀具補償功能

一、數控（kòng）車床（chuáng）用刀具（jù）的交換功（gōng）能

1. 刀具的交換

指令格式一：T0101；

該（gāi）指（zhǐ）令為FANUC係統轉（zhuǎn）刀指令，前（qián）麵的T01表示換1號（hào）刀，後麵的01表（biǎo）示使用1號刀具補償。刀具號與刀補號可以相同，也（yě）可以不同。

指令格式（shì）二： T04D01；

該指令為SIEMENS係統轉刀指令（lìng），T04表示換4號刀，D01表示使（shǐ）用4號刀的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（zì）動轉位時的位置。

大部分數控車床，其換刀點的位置是任意的，換刀點應選在刀具交（jiāo）換過程中與工件或夾具不發生幹涉的位置。還有一些（xiē）機床的換刀點（diǎn）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（zài）數控編（biān）程過程中，為使編程工作（zuò）更加方便，通常將數控刀具的刀尖假（jiǎ）想成一個點，該點稱為（wéi）刀位點或刀尖點。

數控機床根據刀具實際尺寸（cùn），自動改變機床坐標軸或（huò）刀具刀位點位置，使實際加工輪廓和編（biān）程軌跡完全一致的功能，稱為刀（dāo）具補償（係統畫麵上（shàng）為“刀具補正”）功能。

數控車床的刀具補償分為：

刀具偏移（也稱為刀具長度補償）

刀尖圓弧半徑補償（cháng）

2. 刀位點的概（gài）念

所謂刀位點是指編製程序和加工時，用於表示刀（dāo）具特（tè）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指刀具的刀尖；圓弧形車刀的刀位點是指圓弧刃的圓心；成形刀具的刀（dāo）位點也通常是指刀尖。

三、刀具偏移補償

1. 刀具（jù）偏移的含義

刀具偏移是用來補償假定刀具長（zhǎng）度與基準刀具長度之（zhī）長（zhǎng）度（dù）差的功能。車床數控係統規（guī）定X軸（zhóu）與Z軸可同時實現刀具偏移。

刀具幾何偏移：由於刀（dāo）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。

刀具磨損偏移：由刀具刀尖的磨損產生的刀具偏移。

FANUC係統（tǒng）的刀具幾何偏移參數設置，如（rú）要（yào）進行刀具磨損偏移設（shè）置則隻需按下（xià）軟鍵（jiàn）[磨耗]即可進入相應的設置畫（huà）麵。

圖中的代碼“T”指刀沿類型，不是指刀具號，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（cāo）作的（de）定義

調整每（měi）把（bǎ）刀的刀位點，使其盡（jìn）量重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）手動操作加工端麵，記（jì）錄下刀位點的Z向機械（xiè）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（zhí），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（cún）儲器中。

（3）利用刀（dāo）具幾何偏移進行對刀操作的實（shí）質

利用刀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（diǎn）與機床原點重合。

3. 刀具偏移的應用

利用（yòng）刀具偏移（yí）功能，可以修整因對刀不正確或刀具磨損等（děng）原因造成的（de）工（gōng）件（jiàn）加工誤差。

例（lì）：加工外圓表麵時，如果外（wài）圓直徑比要求的（de）尺寸大了0.2mm，此時隻需將刀具偏移存儲器中（zhōng）的X值減小0.2，並用原刀具及原程序重新加工該零件，即（jí）可（kě）修整（zhěng）該加工（gōng）誤差。同樣，如出現Z方向的誤差，則其修整辦法相同。

四、刀尖（jiān）圓弧半徑補償（G40、G41、G42）

1. 刀尖圓弧半徑補償的定義

在實（shí）際加工中，由於刀具產生磨損及精（jīng）加（jiā）工的（de）需（xū）要（yào），常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，加工時不允許刀具刀尖圓弧的圓心（xīn）運動軌（guǐ）跡（jì）與被加工工（gōng）件（jiàn）輪廓重合，而應與工件輪廓（kuò）偏移一個半徑值，這種偏移稱為刀尖圓弧半（bàn）徑補償（cháng）。圓（yuán）弧形車刀的刀刃半徑（jìng）偏移也與其相同。

2. 假想刀尖與刀尖圓弧（hú）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）。

在對刀時也是以假想刀尖進行對刀。但實際加工中的（de）車刀，由於工藝或其他要求（qiú），刀尖往往不是一個理（lǐ）想的點，而是一段圓（yuán）弧（如圖中的BC圓弧）。

所謂刀尖圓弧半徑是指車刀刀尖圓弧所構（gòu）成的假想圓半徑（圖中的（de）r）。實踐中（zhōng），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）用刀尖圓弧半徑補償時的加工誤差分析

（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清角位置會產生殘留誤（wù）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（de）大小（xiǎo）端尺（chǐ）寸會產生（shēng）較大的影響，通常情況下，會使外錐麵的尺寸變（biàn）大，而使內錐麵的尺寸變（biàn）小（xiǎo）。

（3）加工圓弧時，會對圓弧的圓度和圓弧（hú）半徑產生影響（xiǎng）。

加工外凸圓弧時，會使加工後的圓弧半徑（jìng）變小

其值（zhí）=理論輪廓半徑R–刀尖圓弧半徑r，。

加工內（nèi）凹圓弧時，會使加（jiā）工後的圓弧半徑變大

其值=理論輪廓半徑（jìng）R+刀尖圓弧半徑r，。

4. 進行刀具半（bàn）徑補償時應（yīng）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移動指令模（mó）式下才有（yǒu）效。

（2）G41／G42不（bú）帶參數（shù），其補償號(代表所用刀具對應的刀尖半徑補償值（zhí）)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（cǎi）用切線切入方式或法線切入方式建立或取消刀補。對於不便於沿工件輪廓線方向切向或法向切入切出時，可根據情（qíng）況增加一個（gè）過渡（dù）圓弧的輔助（zhù）程序段。

（4）為了防（fáng）止在刀具半徑補償（cháng）建立與取消過程中刀具產生過切現象，在建立與取消（xiāo）補償時，程序段的起始位置與終點位置（zhì）最好與補償方向在同一側。

 （5）在刀具補償（cháng）模式下，一般不允許存（cún）在連續兩段以（yǐ）上的補（bǔ）償平麵內非移動指令，否則刀具也（yě）會出現過切等（děng）危險動作。補償（cháng）平麵非移動指令通常指僅有G、M、S、F、T指令的程序段（如G90、M05）及（jí）程序（xù）暫停程序段（duàn）（G04 X10.0）。

 （6）在選（xuǎn）擇（zé）刀尖圓弧偏（piān）置（zhì）方向和刀沿位置時，要特別注意前置刀架和（hé）後置刀架的區別。