​數控車床加工刀具補償功能

一、數控車床用刀具的（de）交換功能

1. 刀具的交（jiāo）換

指令格式一：T0101；

該指令為FANUC係統轉刀指令（lìng），前麵的T01表（biǎo）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（hào）可（kě）以相同，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號刀沿作為刀具（jù）補償存儲（chǔ）器。

2. 換刀點（diǎn）

所謂換刀（dāo）點是指刀架自（zì）動轉位時的位置。

大（dà）部（bù）分數控車床，其換刀點的位置是任意（yì）的，換刀點應選在刀（dāo）具交換（huàn）過程中與工件或夾具不發生幹涉的位置。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（diǎn）的位置，或者取機床的第（dì）二參考點來作為換刀點。

二、刀具補償功能

1. 刀具補償（cháng）功能的定義（yì）

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

數控機床根據刀具實（shí）際尺（chǐ）寸，自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（jì）完全一致的功能，稱（chēng）為刀（dāo）具（jù）補償（係（xì）統畫麵上為“刀具（jù）補正”）功能。

數控車床的刀具補償分為：

刀具偏移（也（yě）稱為刀具長度補償）

刀尖圓弧半徑補償

2. 刀位點（diǎn）的概念

所謂刀位點是（shì）指編製程序（xù）和加工時，用於表示刀具特征的（de）點，也是對刀（dāo）和加（jiā）工（gōng）的（de）基準點。  數控（kòng）車刀的（de）刀（dāo）位點（diǎn）。尖形車刀的刀位點通常是指刀具的刀尖（jiān）；圓弧形車刀的刀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（yòng）來補（bǔ）償假定刀具長度與（yǔ）基準刀（dāo）具長度之長度差的功能。車床數控（kòng）係統規定X軸與Z軸可同時實現刀具偏移。

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

刀具磨損偏移：由刀具刀尖的（de）磨損產生的刀具偏移。

FANUC係（xì）統的（de）刀具幾何偏移參數設置，如要進行刀具磨損偏移設置則隻需（xū）按（àn）下軟鍵[磨耗（hào）]即可進（jìn）入相應的設置畫麵。

圖中的代碼“T”指刀沿類型，不是指刀具（jù）號，也不是指刀補號。

2. 利用刀具幾何偏（piān）移進行對刀操作

（1）對刀操（cāo）作的定義（yì）

調整每把刀的刀位（wèi）點，使其盡量（liàng）重合於（yú）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，記錄下刀位點的（de）Z向機械坐標值。

2）手動操作加工外圓，記錄下（xià）刀位點的（de）X向機械坐標值（zhí），停機測量工件直徑，計算出主（zhǔ）軸中心的機械坐（zuò）標值。

 3）將X、Z值輸入相應的刀具幾何偏移存儲（chǔ）器中。

（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成的工件加工誤差。

例：加工外圓表麵（miàn）時，如果外圓直徑（jìng）比要求的尺（chǐ）寸大（dà）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，並用原刀具及原程序重新加（jiā）工該（gāi）零件，即可修整該加工誤差。同樣，如出現Z方向的誤（wù）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（cháng）的定義

在實際加工中，由於刀（dāo）具產生（shēng）磨損及精加工的需要，常將車刀的刀尖修磨成半徑較小的（de）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（jiā）工時不允許刀具刀尖圓弧（hú）的圓心運動軌跡與被加工工件輪廓重合，而應與工件輪廓偏移一個半徑值，這種偏移稱為刀尖圓弧半徑補償。圓弧形車刀的（de）刀（dāo）刃半徑偏移也與（yǔ）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（jiān）形車刀的刀位點假想成一個點，該點（diǎn）即為（wéi）假想刀尖（圖中的A點）。

在對刀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（qí）他（tā）要求，刀尖（jiān）往往不是（shì）一（yī）個理想的點（diǎn），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（jiān）圓弧所構成的（de）假想圓半徑（圖中的r）。實踐中，所有車刀均（jun1）有大小不等或近似的刀尖圓弧，假想刀尖在實際加工（gōng）中是不（bú）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，對加工表麵的尺寸和形狀影響不大，但在端麵（miàn）的中心位置和台階的清（qīng）角位置會產生殘留誤差

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

（3）加工圓弧（hú）時，會（huì）對圓弧的圓度和（hé）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=理論輪廓半徑R–刀尖圓弧半徑r，。

加工內（nèi）凹圓弧（hú）時，會使加工後的圓弧半徑（jìng）變大

其值=理論輪廓（kuò）半徑（jìng）R+刀尖圓弧半徑（jìng）r，。

4. 進行刀具半徑補償時應（yīng）注意的事項

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

（2）G41／G42不（bú）帶參數，其補償號(代表所（suǒ）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（jìng）補（bǔ）償（cháng）號（hào）與刀具（jù）偏置補償號對應。

（3）采用切線切入方式或法線切入方式建立（lì）或取（qǔ）消刀補。對於不便於沿工件輪廓線（xiàn）方向切向或法向切入切出時，可根（gēn）據情況增加一個過渡圓弧的輔助程序（xù）段（duàn）。

（4）為了防止在刀具半徑補償建立與取消過程中刀具產（chǎn）生過切現象（xiàng），在建立與取消補償時，程序段的起（qǐ）始位置與（yǔ）終點位置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（xǔ）存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）等危（wēi）險動作（zuò）。補償平麵（miàn）非移動指令通常指僅有G、M、S、F、T指令（lìng）的程序段（如（rú）G90、M05）及程序暫（zàn）停程序段（G04 X10.0）。

 （6）在選（xuǎn）擇刀尖圓弧偏置方向和（hé）刀沿位置時，要特別注意（yì）前置刀架和後置刀架的區別。