​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（huàn）功能

1. 刀（dāo）具的交換

指（zhǐ）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（dāo），後麵的01表示使（shǐ）用1號刀（dāo）具（jù）補（bǔ）償。刀具號與刀（dāo）補號可以相同（tóng），也可以不同。

指令格式二： T04D01；

該指令為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（zuò）為刀（dāo）具補償存儲器。

2. 換刀點

所謂換刀（dāo）點（diǎn）是指刀架自動轉位時的位置。

大部分數（shù）控車床（chuáng），其換刀點的位置是任意的（de），換刀點應選在刀具交換過程中（zhōng）與工件或夾具不發生（shēng）幹涉的（de）位置。還有一些機床的換刀（dāo）點位置是一個固定點，通常情況（kuàng）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（zuò）為換刀點。

二、刀具補償功能

1. 刀具補償功能的定（dìng）義

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

數（shù）控機床根據刀具實際（jì）尺寸，自（zì）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（yī）致的功能（néng），稱為刀具補償（係統畫麵上（shàng）為“刀具（jù）補正”）功能。

數控車床的刀具補償分為：

刀（dāo）具偏移（yí）（也稱為刀具長度補償）

刀尖圓弧（hú）半徑補償（cháng）

2. 刀位點的概念

所謂刀位點是指編製程序和加工時，用於（yú）表示刀具（jù）特征的點，也是對刀和加（jiā）工（gōng）的基（jī）準點。  數控車刀的刀位點。尖形車刀的（de）刀位點通常是指刀具的（de）刀尖；圓弧形車刀的刀位點是指圓弧刃（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（dāo）具長度與基準刀具長度之長度差的功能。車床（chuáng）數（shù）控係統規定X軸與Z軸可同時實現刀（dāo）具偏移。

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

刀具磨損偏（piān）移：由刀具（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（yào）進行刀具磨損（sǔn）偏移設（shè）置（zhì）則隻需按下軟（ruǎn）鍵[磨耗]即（jí）可（kě）進入相應的設置畫麵。

圖中的代碼“T”指刀沿（yán）類型，不是指刀具號，也不是指（zhǐ）刀補號（hào）。

2. 利用刀具幾何偏移進行（háng）對刀操（cāo）作

（1）對刀操作的（de）定（dìng）義

調（diào）整每把刀的刀位點，使其盡量重合（hé）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，記錄下刀位點的Z向機械坐（zuò）標值。

2）手動操作加工外圓，記錄下刀位（wèi）點的X向機械坐標值，停機測量工件直徑，計算出主軸中（zhōng）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（zhōng）。

（3）利用刀具（jù）幾何（hé）偏（piān）移進行對刀操作的（de）實質

利用刀具幾何偏移進行對刀（dāo）的實（shí）質就是利用（yòng）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（piān）移功能，可以修整因對刀不正（zhèng）確或刀（dāo）具磨損等原因造成（chéng）的工件加工誤差。

例：加工外圓表麵時，如果外圓直徑比（bǐ）要求的尺寸（cùn）大了0.2mm，此時隻需將刀（dāo）具偏移（yí）存儲器中的X值減小0.2，並（bìng）用原刀具及（jí）原程序重新加工該（gāi）零件，即可修整該加工誤差。同樣，如（rú）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. 刀尖圓弧半徑補償的定義

在實際加工中，由於刀具產生（shēng）磨（mó）損及精加工的（de）需要，常將車刀的刀尖修磨（mó）成（chéng）半徑較小的圓（yuán）弧（hú），這時的刀位點為刀尖（jiān）圓弧的圓心。

為確保工件輪廓形狀，加工時不允許刀具刀尖（jiān）圓弧的圓心（xīn）運動軌跡與被加工（gōng）工（gōng）件輪廓重合，而應與工件輪廓偏移一個半徑值，這種偏移（yí）稱為（wéi）刀尖圓弧半徑（jìng）補償。圓弧（hú）形車刀的刀刃半徑偏移也與其相同。

2. 假想刀尖與刀尖圓弧半（bàn）徑

在（zài）理想狀態下，我們總是將（jiāng）尖形車刀的刀位點假（jiǎ）想成一（yī）個點（diǎn），該點即為假想刀尖（圖中的A點（diǎn））。

在對刀時也是以假想刀（dāo）尖進行對刀（dāo）。但實際加工中（zhōng）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（tú）中的BC圓弧）。

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

3. 未使用刀尖（jiān）圓弧半徑補償時的加工誤（wù）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，但在端麵的中心位置和台階的清角位置會產生殘留誤差

（2）加工圓錐麵時，對圓錐的錐度不會產生影（yǐng）響，但對錐麵（miàn）的大小端尺寸會（huì）產生較大的影響，通常情（qíng）況下，會使外錐麵的尺寸變大，而使（shǐ）內錐麵的尺寸變小。

（3）加工圓弧時，會對圓弧的圓度和圓弧半徑產生影（yǐng）響。

加工外凸圓弧時，會使加工後的圓弧半徑變小

其值=理論輪廓半徑R–刀尖（jiān）圓弧半徑（jìng）r，。

加工內凹圓弧時，會使加工後的（de）圓弧半（bàn）徑（jìng）變大

其值=理論輪廓（kuò）半（bàn）徑R+刀尖圓弧半徑r，。

4. 進行刀具半（bàn）徑補（bǔ）償時應注意的事項

（1）刀具圓弧半（bàn）徑補償模式（shì）的建立與取消程序段隻能在G00或G01移動指令模式下（xià）才有（yǒu）效。

（2）G41／G42不（bú）帶參數，其補償號(代表（biǎo）所用刀具對應的刀尖半徑補（bǔ）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）切入方式建立或取消（xiāo）刀補。對於不便於沿工件輪廓線方向（xiàng）切向或法向切入（rù）切出時，可根據情況增加一個過渡圓弧的輔助程序（xù）段。

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

 （5）在刀具補償模式下，一（yī）般不允許存在連續兩段以上的補償平麵內非移（yí）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（dòng）指令通常指僅有G、M、S、F、T指令的程序段（如（rú）G90、M05）及程（chéng）序暫停程序段（G04 X10.0）。

 （6）在（zài）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（jià）的區別。