​數控車床加工刀具補償功能

一、數（shù）控車床用刀具的交換功能

1. 刀具的交換

指令格式一（yī）：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號刀具補償。刀具（jù）號與刀補號可以相同，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（shǐ）用（yòng）4號（hào）刀的1號刀沿作為刀具補（bǔ）償存儲器。

2. 換刀點

所謂換刀點是指刀架自動轉位時的位置。

大部分數控車床，其換刀點的位置是任意的，換（huàn）刀點應選在刀具（jù）交換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（dìng）點，通常情況下，這些點選在靠近機床參考點的位置（zhì），或者取機床的第二參考點（diǎn）來（lái）作為換刀點。

二、刀具補償功（gōng）能

1. 刀具補償功能的定（dìng）義

在數控編（biān）程過程中，為使編（biān）程工作更加方便，通常將數控刀具的刀尖假想成一個點，該點（diǎn）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（biàn）機床坐標軸或刀具刀位點位置，使（shǐ）實際加工輪廓和編（biān）程（chéng）軌跡完全一致的功能，稱為刀具補（bǔ）償（係（xì）統畫麵上為“刀（dāo）具補正（zhèng）”）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（bǔ）償）

刀尖圓弧半徑補（bǔ）償

2. 刀位點的概念

所謂刀位點是指編製程序和加工時，用於表示刀具特征（zhēng）的點，也（yě）是對刀和加工的基準點（diǎn）。  數控車刀的刀位點。尖形車刀的刀位點通常是指（zhǐ）刀具的刀尖；圓弧形車刀（dāo）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（dāo）尖。

三、刀具偏移補償（cháng）

1. 刀具偏移（yí）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度差（chà）的功能。車（chē）床數控係統規定X軸與Z軸可同時實現刀具偏（piān）移。

刀具（jù）幾何偏移（yí）：由於刀具的幾（jǐ）何形狀不同和刀（dāo）具安裝位（wèi）置不同而（ér）產生的刀具偏移。

刀具磨損偏移：由（yóu）刀具刀尖的（de）磨損產生的刀具（jù）偏移。

FANUC係統的刀具幾何偏移參（cān）數設置（zhì），如（rú）要進行刀（dāo）具磨損偏移設置則隻需按下軟鍵[磨耗（hào）]即可進入（rù）相應（yīng）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. 利用刀具幾何偏移進行對（duì）刀操作

（1）對刀操作的定義

調整（zhěng）每把刀的刀位點，使（shǐ）其盡量重合於某一理想基準點，這（zhè）一過（guò）程稱為對（duì）刀（dāo）。

（2）對刀操作的過程

1）手動操作加工端麵（miàn），記錄下刀位點的Z向機械坐標值。

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（gōng）件（jiàn）直徑，計算出主軸中心的機（jī）械坐標（biāo）值（zhí）。

 3）將X、Z值輸入相應的刀具幾何偏移存儲器中。

（3）利用刀具幾（jǐ）何偏移進行對刀操作的實質

利用刀具（jù）幾何偏移進（jìn）行對刀的實質就是利用刀具幾何偏移使（shǐ）工（gōng）件坐標係原點與機床原點重合。

3. 刀具偏移的應用

利用（yòng）刀（dāo）具偏移功能，可以修整因對刀不正確或刀（dāo）具磨損等原因造成（chéng）的工件加（jiā）工誤差。

例：加工外圓表麵時，如果外圓直徑比要求的（de）尺寸大了0.2mm，此時隻需將刀具偏移存儲器（qì）中的X值減小0.2，並用原刀（dāo）具及原程序重新加工該零件，即可（kě）修整（zhěng）該加工誤差。同樣，如出現（xiàn）Z方向（xiàng）的誤（wù）差，則其（qí）修整辦（bàn）法相同。

四、刀尖圓弧半徑補償（G40、G41、G42）

1. 刀尖圓弧半（bàn）徑補償（cháng）的定義

在實際加工中，由於刀具產生磨損及精（jīng）加工的需要，常將車刀的刀（dāo）尖修磨成半徑較小的圓弧，這（zhè）時（shí）的刀位點為刀尖圓弧的（de）圓心。

為確（què）保（bǎo）工件輪廓形狀，加工時不允（yǔn）許刀具（jù）刀尖（jiān）圓弧的圓心運動軌跡與被加工（gōng）工（gōng）件輪廓重合，而（ér）應與工件輪廓偏移一個半徑值，這種（zhǒng）偏移稱為刀尖圓弧半徑（jìng）補（bǔ）償。圓弧（hú）形車刀的刀（dāo）刃半徑偏移也與其相同。

2. 假想刀尖與刀尖（jiān）圓（yuán）弧半徑

在理想狀態下，我們總是將（jiāng）尖形車刀的刀位點假想成（chéng）一個（gè）點，該點即為假想刀尖（圖中的A點）。

在對（duì）刀（dāo）時也是以假想刀尖進行對刀。但實際加工中（zhōng）的（de）車刀，由於工藝或其他要求，刀尖往往不是（shì）一個理想的點，而是一段圓弧（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（jiǎ）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，假想刀尖（jiān）在實際加工中是不存在的。

3. 未使用刀尖圓弧半徑補（bǔ）償時的加工誤差分析

（1）加工台階（jiē）麵或端麵（miàn）時，對加工表麵（miàn）的（de）尺寸（cùn）和形狀影響不大，但在端麵的中心（xīn）位置和台（tái）階（jiē）的清角位（wèi）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（shēng）影響（xiǎng），但對錐麵（miàn）的大小端尺寸（cùn）會產生較大的（de）影響（xiǎng），通常情況下，會（huì）使外錐麵的尺寸變大，而使內錐麵的尺寸變小（xiǎo）。

（3）加工圓弧時，會對圓弧的圓度和圓弧半徑（jìng）產生影響。

加工外（wài）凸圓弧時，會使加工後的圓弧半徑變小

其值=理論輪（lún）廓半徑R–刀尖圓弧半徑r，。

加工內凹圓（yuán）弧時，會使（shǐ）加工後的圓弧（hú）半徑變大

其值=理論（lùn）輪廓半徑R+刀尖圓弧半徑（jìng）r，。

4. 進行刀具半（bàn）徑補償時應（yīng）注（zhù）意的事項

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

（2）G41／G42不帶參數，其補償號(代表所用刀具對應的刀尖半徑補償值)由T指令指定（dìng）。該刀尖圓弧半徑（jìng）補償號與刀具偏（piān）置補償號對應。

（3）采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（xiàn）方向切向或法向切入（rù）切出時，可根據情況增加一個過渡圓弧的輔助程序段（duàn）。

（4）為了防止在刀具半徑補償（cháng）建立（lì）與取消過程（chéng）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最好與補償方向在同一側。

 （5）在刀具補償模式下，一般不（bú）允許存（cún）在連續兩段以上的補償平麵內非移動指令，否則刀具也會出現（xiàn）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（de）程序段（duàn）（如G90、M05）及程序（xù）暫停程序段（G04 X10.0）。

 （6）在選擇刀尖圓（yuán）弧偏置方向和刀沿位置時（shí），要特別注意前置刀架（jià）和後置刀架的區別。