​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（zhǐ）令為FANUC係統轉刀（dāo）指令，前麵的（de）T01表示換（huàn）1號刀，後麵（miàn）的01表示（shì）使（shǐ）用1號刀具補償。刀具號與（yǔ）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（shì）使用（yòng）4號（hào）刀的1號（hào）刀沿作為刀具補償存儲（chǔ）器。

2. 換刀點

所謂換刀點是指刀架自動轉（zhuǎn）位時的位置。

大部分數控車床，其換刀點的位置是任意的，換刀點（diǎn）應選在刀具交（jiāo）換過程中與工件或夾具不發生幹涉的位置。還有（yǒu）一些機床的換刀點位置是一個固定點，通常（cháng）情況下，這些點選在靠（kào）近機床參考點（diǎn）的位置，或者取機床的第二參（cān）考點來作（zuò）為換刀點。

二、刀具補償功能

1. 刀（dāo）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（tōng）常將數控刀具的刀尖（jiān）假想成（chéng）一個點，該點稱為刀位點或刀尖點。

數控機床（chuáng）根（gēn）據刀具實際尺寸，自動改（gǎi）變機床（chuáng）坐標軸或刀具（jù）刀位點位置，使（shǐ）實際加（jiā）工輪廓和編程軌跡完全一致的功（gōng）能，稱為刀具補償（cháng）（係統畫麵上為“刀具（jù）補正”）功能。

數控車床的刀具補償（cháng）分為：

刀具偏移（也稱（chēng）為刀具長度補償）

刀尖圓弧半徑補償

2. 刀位點（diǎn）的概念

所謂刀位點是指編製程序和加工時，用於（yú）表（biǎo）示刀具特征的點，也是對刀和加工（gōng）的基準點。  數控車刀（dāo）的刀位點（diǎn）。尖形車刀的刀位點通常（cháng）是指刀具（jù）的刀尖；圓弧形車（chē）刀（dāo）的刀位點是指圓弧（hú）刃的圓心；成形（xíng）刀（dāo）具的刀位點也通常是（shì）指刀尖。

三、刀具偏移補償

1. 刀具偏移的（de）含義

刀具偏移（yí）是用來補償（cháng）假定刀（dāo）具長度（dù）與基（jī）準刀具長度之長度差（chà）的功能。車床數控係統規定X軸與Z軸可（kě）同時實現刀具（jù）偏移。

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

刀具（jù）磨損偏移：由刀具（jù）刀尖的磨損產生的刀具偏移（yí）。

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

圖（tú）中的代碼“T”指刀沿類型（xíng），不是指刀具號，也不是指刀（dāo）補號。

2. 利用刀具幾何偏移進行對刀操作

（1）對刀操（cāo）作的定義

調整每把（bǎ）刀的刀位點，使（shǐ）其盡量重合於（yú）某一理想基準點，這一過程稱（chēng）為對刀。

（2）對刀（dāo）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）手動操作加工（gōng）外圓，記錄下刀位點的X向機械坐標值，停機測量工件直徑（jìng），計算（suàn）出主軸中（zhōng）心的機械坐標值（zhí）。

 3）將X、Z值輸入相應的刀（dāo）具幾（jǐ）何（hé）偏移存儲器中。

（3）利（lì）用刀具（jù）幾何偏移進行對刀操作的實質

利用刀具幾何（hé）偏移進行對刀的實質就（jiù）是利用刀具幾何偏移使工件坐標（biāo）係原點與機床（chuáng）原點重合。

3. 刀具偏移的應用

利用刀具偏移功能（néng），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，如果外圓直徑（jìng）比要求的尺寸大了（le）0.2mm，此時隻需（xū）將刀具偏移存儲器中的X值減小0.2，並用原刀具及原程序重新加工該零件（jiàn），即可（kě）修整該加工誤差。同樣，如（rú）出現Z方向的誤差，則其（qí）修整辦法相同。

四、刀尖圓弧半徑（jìng）補償（G40、G41、G42）

1. 刀（dāo）尖圓弧半徑補償的定義

在實（shí）際加工中（zhōng），由於刀具產生磨損及精加工的需（xū）要，常將車刀的刀尖修磨成（chéng）半徑較小的（de）圓（yuán）弧，這時的刀位點為刀尖圓（yuán）弧的圓心。

為（wéi）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（guǐ）跡與被加工工件（jiàn）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（dāo）尖圓弧半徑補償。圓弧形車刀的刀刃半徑（jìng）偏移也與其相同。

2. 假想刀尖與刀尖圓弧半徑

在理（lǐ）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（dāo）尖（圖中的A點）。

在對刀時也是以假想刀尖進行（háng）對刀。但（dàn）實際加工中的車刀，由於工藝（yì）或其他要求，刀尖往往不是一個理想的點，而是（shì）一段圓（yuán）弧（如圖中的BC圓弧）。

所謂刀尖圓弧半徑是指（zhǐ）車刀刀尖（jiān）圓弧（hú）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，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）加工台階麵或端麵時，對加工表麵的尺寸和形狀影響不大，但（dàn）在端麵的中心（xīn）位置和台階的清角位置（zhì）會產生殘（cán）留誤差

（2）加工圓錐麵時，對圓錐（zhuī）的錐度不會（huì）產生（shēng）影響，但（dàn）對錐（zhuī）麵的（de）大小端尺寸會（huì）產生較大的影響，通常情況下，會使外錐麵的尺寸變大，而使內錐麵（miàn）的（de）尺寸變小。

（3）加工圓弧時，會對圓（yuán）弧的圓度和（hé）圓弧半徑產生影響。

加工外凸圓弧時，會使加（jiā）工後的圓弧（hú）半徑變小

其（qí）值（zhí）=理論輪（lún）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+刀尖圓弧半徑（jìng）r，。

4. 進行刀具半徑補償時應注意的事項

（1）刀具圓弧半（bàn）徑補（bǔ）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。該刀尖（jiān）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（fāng）式建立或取消刀補。對於不（bú）便於沿工件輪廓線方向切向或法向切入切出時，可根據情況增加一個過渡圓弧的輔助程序（xù）段。

（4）為了防止在刀（dāo）具半徑補償建立與取消過程中刀具（jù）產生過切現象，在建立與取消補償時，程序段（duàn）的（de）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（mó）式下（xià），一般不允許存在連續兩（liǎng）段以上的補償（cháng）平（píng）麵內非移動指令，否則刀具（jù）也會出現過切等危險動作。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（chéng）序段（G04 X10.0）。

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