​一文（wén）搞懂數控車床加工刀具補償功能

一、數控（kòng）車床用刀具的交換功能

1. 刀具的交換（huàn）

指令（lìng）格式（shì）一（yī）：T0101；

該指令（lìng）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。刀具號與刀補號可以相同，也可以不（bú）同。

指（zhǐ）令（lìng）格式二： T04D01；

該（gāi）指令為SIEMENS係統轉刀指令，T04表示換4號刀，D01表（biǎo）示使用4號刀的1號刀沿作為刀具補償存儲（chǔ）器。

2. 換刀點

所謂換刀點是（shì）指刀架自動轉位（wèi）時的位置。

大部分數控車床（chuáng），其換刀點的位置（zhì）是任（rèn）意的，換刀點應選在刀具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（de）換刀點位置是（shì）一個（gè）固定點，通常情況下（xià），這些點選在靠近機床（chuáng）參考點（diǎn）的位置，或者（zhě）取機床的（de）第二參考點來作為換（huàn）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（guò）程中（zhōng），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刀具刀位點位置，使實際（jì）加工輪廓（kuò）和編程軌跡完全一致（zhì）的功能，稱為刀具補償（cháng）（係統畫（huà）麵上（shàng）為“刀具補正”）功能。

數控車床（chuáng）的刀具補（bǔ）償分為：

刀具偏移（yí）（也稱為刀（dāo）具長度補（bǔ）償（cháng））

刀尖圓弧半徑（jìng）補償（cháng）

2. 刀位點的概念

所謂刀位（wèi）點是指編製程序和加工時，用於表示刀具特征的點，也是對刀和加工的基準點。  數控車（chē）刀的刀位點。尖形車刀的刀位點（diǎn）通（tōng）常是指刀具的刀尖；圓（yuán）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

刀具偏移是用來補（bǔ）償假定刀具長度（dù）與基（jī）準刀具長度之長度差的功（gōng）能。車床數控係統規定X軸與Z軸可同時實現刀（dāo）具偏移。

刀具幾何偏移：由於刀具的（de）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（sǔn）偏移：由刀具刀尖（jiān）的磨損產生的刀具偏移。

FANUC係統（tǒng）的刀具幾何偏移參數設置，如要（yào）進行刀具磨損偏移設（shè）置則隻需按（àn）下軟鍵[磨耗]即可（kě）進入相應的設置（zhì）畫麵。

圖中的代碼“T”指（zhǐ）刀沿類型，不是指刀具號，也不是指刀補號。

2. 利用刀具幾（jǐ）何偏移進行對刀操作

（1）對刀操（cāo）作（zuò）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（zhè）一過程稱為對刀。

（2）對刀操（cāo）作的過程

1）手（shǒu）動操作加工端麵，記錄下刀位（wèi）點的Z向機械坐標（biāo）值。

2）手動（dòng）操作加工（gōng）外圓，記錄下（xià）刀位點的X向機械坐標值，停機測量（liàng）工件直徑（jìng），計算（suàn）出主軸中心的機械坐標值（zhí）。

 3）將X、Z值輸入相應的刀具幾（jǐ）何偏（piān）移存儲器中（zhōng）。

（3）利用刀具幾何偏移（yí）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與機床原點（diǎn）重合。

3. 刀具（jù）偏移的應用

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

例：加工外圓表麵時，如果外圓（yuán）直徑比要求的尺寸大了0.2mm，此時隻需將刀具偏移存儲器中的X值減小0.2，並用原刀（dāo）具及原程序（xù）重（chóng）新加工該零件，即可（kě）修整該加工誤差（chà）。同樣，如出現Z方向的誤差，則其修整辦法相同。

四、刀（dāo）尖圓弧半（bàn）徑補（bǔ）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（dāo）具產生磨損及精加工的需要，常將車刀的刀尖修磨成半徑較小（xiǎo）的圓弧，這時的刀位（wèi）點為（wéi）刀尖圓弧的圓心。

為確保工件輪廓形狀，加工時不允許刀具刀（dāo）尖圓弧的圓心運動軌跡與被（bèi）加工工件輪廓重合，而（ér）應與工件輪廓偏移一個半徑值，這種偏（piān）移稱為刀尖圓弧半徑補償。圓弧形（xíng）車刀的刀刃半徑偏（piān）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想成一個點，該點即為假想刀尖（圖中的A點（diǎn））。

在對刀時也是（shì）以假想刀尖進行（háng）對刀。但實際加工中的車刀，由於工藝或其他要求，刀尖往（wǎng）往不是一個理想的點，而（ér）是一段圓弧（如圖中的BC圓弧）。

所謂（wèi）刀尖圓弧半（bàn）徑是指車刀刀尖圓弧所構（gòu）成的假想（xiǎng）圓半徑（jìng）（圖中的r）。實踐中，所有車刀均有大小（xiǎo）不等或近似的刀（dāo）尖圓弧，假想刀尖在實際加工中是不存在的。

3. 未使用刀（dāo）尖圓弧（hú）半徑補償時的加工誤差分析

（1）加工台（tái）階麵或端（duān）麵時，對加（jiā）工表麵的尺寸和形狀影響不大，但在端麵的中心位置和台（tái）階的清角位置會（huì）產（chǎn）生殘留誤差

（2）加工圓錐麵時，對圓錐的錐度不（bú）會產（chǎn）生影響，但對錐麵的（de）大小端尺寸會產生較大的影響，通（tōng）常（cháng）情況下，會使（shǐ）外錐麵的尺寸變大，而使（shǐ）內錐麵的尺寸變小。

（3）加工（gōng）圓（yuán）弧（hú）時，會對圓弧的圓度和圓弧半徑產（chǎn）生影響。

加工外凸圓弧時，會使（shǐ）加工後的圓弧半徑變小

其值=理（lǐ）論輪廓半徑R–刀尖圓弧半徑（jìng）r，。

加工內凹圓弧時，會使加（jiā）工後的圓弧半徑（jìng）變大

其值=理論輪廓半（bàn）徑R+刀尖圓弧半徑r，。

4. 進行刀具半徑補償時應注意的事項

（1）刀具（jù）圓弧半徑補償模式的建立與取消（xiāo）程序段隻能在G00或G01移動指令模（mó）式下（xià）才有效。

（2）G41／G42不帶參數，其補償號(代表所用刀具對（duì）應的刀尖半徑補償值)由T指令指定（dìng）。該刀尖圓弧半徑補償號（hào）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式建立（lì）或取消刀補。對於不便於沿工件輪廓（kuò）線方向切向或法向（xiàng）切入切出時，可根據（jù）情況增加（jiā）一個過渡圓弧的（de）輔助程序（xù）段。

（4）為了（le）防止（zhǐ）在刀具半徑補償（cháng）建立與取消過程（chéng）中刀具產（chǎn）生過切現象，在建立（lì）與取消補償時，程序（xù）段的起始位置與終點位置最好（hǎo）與（yǔ）補償（cháng）方（fāng）向在同一（yī）側。

 （5）在刀具（jù）補償（cháng）模式下，一般不允許存在連續兩段以上的補償平（píng）麵內非移動（dòng）指令，否則刀（dāo）具也會出現過切等危（wēi）險動作。補償平麵非移（yí）動指令通常（cháng）指僅有G、M、S、F、T指令的程序段（如G90、M05）及程序暫停程序段（G04 X10.0）。

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