一文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

指令格式一：T0101；

該指令為FANUC係統轉刀指令（lìng），前麵的T01表示換（huàn）1號刀，後麵（miàn）的01表（biǎo）示使用1號刀具補償。刀具號與刀補號（hào）可以相同，也（yě）可以不同（tóng）。

指令（lìng）格式二（èr）： T04D01；

該指令為SIEMENS係統轉刀指令，T04表示換4號刀，D01表示使用（yòng）4號刀的1號刀沿作為刀具補償存儲器。

2. 換刀（dāo）點（diǎn）

所（suǒ）謂換刀（dāo）點是指（zhǐ）刀架自（zì）動轉位時的位（wèi）置。

大部分數控車（chē）床，其換刀點的位（wèi）置是任意的，換刀點應（yīng）選在刀具交換過程中（zhōng）與工件（jiàn）或夾具不發（fā）生幹涉的位置。還（hái）有一些機床的換刀點位置是一個固定點，通（tōng）常情況下，這些點選在靠近機床參（cān）考點（diǎn）的位置，或者取機床的第二參考點來作為換刀（dāo）點。

二、刀具補償功能

1. 刀（dāo）具補償功能的定義

在數控編程（chéng）過（guò）程中，為使編程工作更加方便，通（tōng）常將數控刀具的刀尖假想成一個點（diǎn），該點稱為刀（dāo）位（wèi）點或刀尖點。

數控機床根（gēn）據刀（dāo）具實際尺寸，自動改變機床坐標軸（zhóu）或刀具刀位點（diǎn）位置，使實際加工輪廓和編程軌跡完全一致的功能，稱為刀具（jù）補償（係統畫麵上為（wéi）“刀具補正”）功能。

數控車床的刀具補償分（fèn）為：

刀（dāo）具偏移（也稱為刀具（jù）長（zhǎng）度補償）

刀尖圓弧半徑補償

2. 刀位點（diǎn）的概念

所謂刀位點是（shì）指（zhǐ）編製程序和加工時，用（yòng）於（yú）表示刀具特征的點，也是對（duì）刀和加工的（de）基準點。  數控車刀的刀位點。尖形車（chē）刀的刀位點通常是（shì）指刀具的刀尖；圓弧形車刀的刀位點是指圓弧刃（rèn）的圓心；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（dāo）具偏（piān）移（yí）是用來補（bǔ）償（cháng）假定刀具長度與基準刀具長度之長度差的功能（néng）。車床數控係統規定X軸與Z軸可同時實（shí）現刀具偏移。

刀具幾何偏移（yí）：由於刀具的幾何形狀不同和刀具安裝位（wèi）置不同（tóng）而產生的刀具偏（piān）移。

刀（dāo）具磨損偏移：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參（cān）數設置，如要進行刀具（jù）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“T”指刀沿（yán）類型，不是指刀具號，也不是指刀補號。

2. 利用刀（dāo）具（jù）幾何偏移進行對刀操作

（1）對刀操作的定義

調整每把刀的刀位點，使其盡量重合於某一理（lǐ）想基準點，這（zhè）一過（guò）程稱為對刀。

（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向機械坐標值。

2）手動操（cāo）作加工外圓，記錄下（xià）刀（dāo）位點的X向機械（xiè）坐標值，停機測（cè）量工件直徑，計（jì）算出主軸（zhóu）中心的機械坐標值。

 3）將X、Z值輸入相應（yīng）的刀具幾何偏移存儲器中。

（3）利用刀（dāo）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質就是利（lì）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，可以修整因對刀不正確或刀具磨損等原因造（zào）成（chéng）的工件（jiàn）加工誤差。

例：加（jiā）工（gōng）外圓表麵時，如果外圓直徑比要求的（de）尺（chǐ）寸大了（le）0.2mm，此時隻需（xū）將刀具偏移存儲器（qì）中的X值減（jiǎn）小0.2，並用（yòng）原刀具及（jí）原程序重新加工該零件，即可修（xiū）整該加工誤差。同樣（yàng），如（rú）出現Z方向的誤差（chà），則其修整辦法相同。

四、刀尖圓弧半徑補償（G40、G41、G42）

1. 刀尖（jiān）圓弧半徑補償的定義

在實際加工中，由於刀具產生磨損及精加工的需要，常將（jiāng）車刀的刀尖修磨成半徑較（jiào）小的（de）圓弧，這時的刀位（wèi）點為（wéi）刀尖圓弧的圓心。

為（wéi）確保工件輪（lún）廓形狀（zhuàng），加（jiā）工時不允許刀具刀尖圓（yuán）弧的圓心運動軌跡（jì）與被加工工件輪（lún）廓重合，而應與工件輪廓（kuò）偏（piān）移一個半徑值，這種偏移稱為刀尖圓弧半徑補償。圓弧形車刀的刀刃半（bàn）徑偏移也與其相同。

2. 假想刀尖與刀尖圓弧半徑

在理想狀態下，我們總是將尖形車刀的刀位點假（jiǎ）想成一個點，該點即為（wéi）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（zhōng）的車刀，由於工（gōng）藝或其他要求，刀尖往（wǎng）往不是一個理想的（de）點，而是一段圓弧（如圖中的BC圓弧）。

所謂刀（dāo）尖圓弧半徑是指車（chē）刀刀（dāo）尖圓（yuán）弧（hú）所構成的假想圓半徑（圖中的r）。實踐中，所有車刀（dāo）均有大小不等或近似的刀尖圓弧，假想刀尖在實（shí）際加工中是不（bú）存在的。

3. 未使用刀尖（jiān）圓弧半徑補償時的加工誤差（chà）分析

（1）加工台階麵（miàn）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（zhì）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（de）錐度不會產生影響，但對錐麵的大小端尺寸會產生較（jiào）大的影（yǐng）響，通（tōng）常情況下，會使外錐麵的尺寸變大，而使內錐（zhuī）麵的尺（chǐ）寸變小。

（3）加工圓弧（hú）時，會（huì）對圓弧（hú）的圓度和圓弧半（bàn）徑產生影響。

加工外凸（tū）圓弧時，會使加工後（hòu）的圓弧半徑變小

其值=理（lǐ）論輪廓（kuò）半徑R–刀尖圓弧半徑r，。

加工內凹圓弧時，會使（shǐ）加工後的圓弧半徑變大

其值=理論輪廓半徑R+刀尖圓（yuán）弧半徑（jìng）r，。

4. 進（jìn）行刀具半徑補償時應注意的（de）事項

（1）刀具圓弧（hú）半徑補償（cháng）模式（shì）的建（jiàn）立與取消程序段隻能在（zài）G00或G01移動指令模式下才有（yǒu）效。

（2）G41／G42不（bú）帶參數，其補（bǔ）償號(代表所用（yòng）刀具對應的刀尖半徑補償值（zhí）)由T指令（lìng）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切入方（fāng）式建立（lì）或取消刀補。對於不便於沿工件輪廓線方向切向或法向切（qiē）入切出時（shí），可根據情況增加一個（gè）過渡圓弧（hú）的輔助程序段。

（4）為了防止在刀具半徑補償建立與取消過程中（zhōng）刀具產生過（guò）切現象，在建立（lì）與取消（xiāo）補償時，程序段的起始位置與終點位置最好與補償方向（xiàng）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（shàng）的補償平麵內非移動指令，否則刀（dāo）具也會出現過切等危險動作。補償平麵非（fēi）移動（dòng）指令通常指僅（jǐn）有（yǒu）G、M、S、F、T指令的程序段（如G90、M05）及（jí）程序暫停程序段（G04 X10.0）。

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