​一文（wén）搞懂數控車床加工刀具補償功能（néng）

一、數控車（chē）床用刀具的交換功能

1. 刀（dāo）具的交換（huàn）

指令格式一：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表示使用1號（hào）刀具補償。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SIEMENS係統轉刀指令，T04表示換4號刀（dāo），D01表示使用4號（hào）刀的（de）1號刀沿作為刀具補償存（cún）儲器。

2. 換刀點

所謂換刀（dāo）點是指刀架自動轉位時的位（wèi）置。

大部分數控（kòng）車床，其換刀點的位置是任意的，換刀（dāo）點應選（xuǎn）在刀具交（jiāo）換過程中與工件或夾具不發生幹涉的位置。還有一些機床（chuáng）的換刀點位置（zhì）是一個固定點，通常情況下，這（zhè）些點選在（zài）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（èr）、刀具補償功能

1. 刀具補償功能的定義

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

數控機床根據刀具實際尺寸，自動改變機床坐標軸或（huò）刀具刀（dāo）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“刀具補正”）功能。

數控車床的刀具補償分為：

刀具偏移（yí）（也（yě）稱為刀具長度補償）

刀尖圓弧半徑補償

2. 刀（dāo）位點的概念

所謂刀位（wèi）點是指編製程序和加（jiā）工時，用於（yú）表示刀具特征的點，也是對刀和加（jiā）工的基準點（diǎn）。  數控車刀的刀位（wèi）點。尖形車刀（dāo）的刀位（wèi）點通常是指刀（dāo）具的刀尖；圓弧形車刀的刀（dāo）位點是指圓弧刃的圓心；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

刀具偏移是用來補償假定刀具長度與基準刀具長度之長（zhǎng）度（dù）差的功能。車床數控係統（tǒng）規（guī）定X軸與Z軸可同時（shí）實現刀具偏移。

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

刀具磨損偏移（yí）：由刀具刀尖的磨損產生的刀具（jù）偏移。

FANUC係統的刀具幾何偏移參數設置，如要進（jìn）行刀具磨損偏移設置則隻需按下軟鍵（jiàn）[磨耗]即可（kě）進入相應的設置畫麵。

圖中的代碼“T”指刀沿類（lèi）型，不是指刀（dāo）具號，也（yě）不是指刀補（bǔ）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，使其盡量重合於某一理想基準點，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，記錄（lù）下刀（dāo）位點的Z向機械坐（zuò）標值。

2）手動操作加工外（wài）圓，記錄下刀位點（diǎn）的X向機械坐（zuò）標值，停機測量工件直徑，計算出主軸（zhóu）中心（xīn）的機械坐標值。

 3）將X、Z值輸入相應的刀具幾何偏（piān）移存儲器中。

（3）利用刀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（yí）使工件坐標係原點與機床（chuáng）原點（diǎn）重合。

3. 刀具偏移的應用

利（lì）用刀具偏移功能，可以修整因（yīn）對刀不正確或刀具磨（mó）損等原因造成的工（gōng）件加工誤差。

例：加工外圓表麵時，如果（guǒ）外圓直徑比要求（qiú）的尺寸大了0.2mm，此時隻需將刀具偏移存儲器中（zhōng）的X值減小0.2，並（bìng）用原刀具及原程序重新加工該零件，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（jìng）補償（G40、G41、G42）

1. 刀尖圓（yuán）弧半徑補償的定義

在實際加工中，由（yóu）於刀具產生磨損及精加工的（de）需要，常將（jiāng）車刀的刀尖修磨成半（bàn）徑較小的圓弧，這時的刀位點為刀（dāo）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運動軌跡與被加工工（gōng）件輪廓重合，而應與工件輪廓偏移一個半徑值，這種偏移稱為（wéi）刀尖圓弧半徑補償。圓弧形車刀的（de）刀刃半徑偏移也與其相同。

2. 假想刀（dāo）尖與刀尖圓弧半徑

在理想狀態下，我們總是將尖形車刀（dāo）的（de）刀位點假想成一個點，該點即為（wéi）假（jiǎ）想刀尖（圖中的A點）。

在對刀（dāo）時也是以假想刀尖進行對刀。但實際加工中的車刀，由（yóu）於工藝或其他（tā）要求，刀尖往往不是一個理想的點，而是一（yī）段圓弧（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似的刀尖圓弧（hú），假想刀尖在（zài）實際加工中是不存在的。

3. 未使用刀尖圓弧半徑補償時的加工誤差分析

（1）加工台階麵或端麵時，對加工表麵的尺寸（cùn）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（cán）留誤差

（2）加工圓（yuán）錐麵時，對（duì）圓錐的錐（zhuī）度不會產生影響，但對錐麵的大小端尺（chǐ）寸會產生較大的影響，通常情況下（xià），會使外（wài）錐麵的尺寸變大，而使內（nèi）錐麵的尺（chǐ）寸變小。

（3）加工圓弧時，會對圓弧的圓度和圓（yuán）弧半徑產生影響。

加工外凸圓弧（hú）時，會（huì）使加（jiā）工（gōng）後的圓弧半徑變（biàn）小

其（qí）值=理論輪廓半徑R–刀尖圓弧半徑r，。

加工內凹圓弧時，會使加工後的圓弧半徑變大

其值=理論輪廓半徑R+刀尖圓弧（hú）半徑r，。

4. 進（jìn）行刀具半徑補（bǔ）償時應注意的（de）事項

（1）刀具圓弧半徑補償模式的建立與取消程序段（duàn）隻（zhī）能在G00或（huò）G01移動指（zhǐ）令模式下才有效。

（2）G41／G42不帶參數，其補償號(代表所用刀（dāo）具對應的（de）刀尖半徑補（bǔ）償值)由T指令指（zhǐ）定。該刀尖圓弧半（bàn）徑補償號與（yǔ）刀具偏置補償號對應。

（3）采用切線切（qiē）入方式或法線切入方式建立或取消刀補。對於（yú）不便於（yú）沿工件輪廓線方向切向或法向切入切（qiē）出時，可根據情（qíng）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補償建立與取消過程中刀具（jù）產（chǎn）生過切現象（xiàng），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（hǎo）與補償方（fāng）向在同一（yī）側。

 （5）在刀具補償模式下，一般不允（yǔn）許存（cún）在連續兩段以上的補償平麵內非移動指令，否則刀具也會（huì）出現過切（qiē）等（děng）危（wēi）險動作（zuò）。補償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）及程序暫停程序（xù）段（G04 X10.0）。

 （6）在選（xuǎn）擇刀尖（jiān）圓弧偏（piān）置方向和刀沿位置時，要特別（bié）注意前（qián）置刀（dāo）架和後置刀架的區（qū）別。