数控加工中心是怎样进行刀具补偿的？

加（jiā）工中心用来加工形状复杂、工序多、精（jīng）度（dù）要求较高的零件，因而加工一个零件需用几把或（huò）十几（jǐ）把刀具甚至更多。由于每把刀具的直径（jìng）大小和长（zhǎng）度都是（shì）不同的，在对被加（jiā）工零件确定工件坐标系（xì）零点后，有必要（yào）引入刀具补偿功能，以保证在加工过（guò）程中各把刀下降到正确的高度和以正确的刀具路径进行切削加工。

刀具补偿（cháng）可分为刀具长度补偿和刀具半径补偿。长度补偿是指主轴轴向的补偿,也就是铣（xǐ）刀轴向（xiàng）的补（bǔ）偿（cháng），而对于铣刀径向的补偿,也就是（shì）每把铣刀直径大小不一样,在直径方向的补偿叫（jiào）半径补偿。

一、刀具半径补偿

1. 刀具半径补偿意（yì）义

数控加工中心在程序运行时将刀具当做一个点（diǎn）做轨迹运动。比如用刀具R3铣边长100的正方形凸台时，程（chéng）序按边长100的正方形尺寸输入（rù），而刀具轴心的轨迹是（shì）边长106的正方（fāng）形，则工（gōng）件上（shàng）铣（xǐ）削的是符（fú）合图纸（zhǐ）尺寸的100的正方形。假如不用刀具半径补偿功（gōng）能，则加工（gōng）时刀具轴心的轨迹是边长100的正方形（xíng），则工件上铣削出的是边长为94的正方形凸台，不符合图纸尺寸（cùn）的要求。

2. 指令格式

G17/G18/G19  G00/G01  G41/G42  IP_D_

G41：刀具半（bàn）径左补偿

G42：刀具半径右补偿（cháng）

半径补（bǔ）偿仅能在规定的坐标平面（miàn）内进行，使用平面选择指令G17、G18或G19可（kě）分别选择XY、ZX或YZ平面为补偿平面。半径补偿必须规定补偿号，由补偿号D存入刀具半径（jìng）值，则在（zài）执行上述指令时，刀具（jù）可自动左偏(G41)或右偏(G42)一个刀具半径补（bǔ）偿值（zhí）。由于刀补的建立必须在包含运动的程序段中完成，因此（cǐ）以上格式中，也写入了（le）G00(或G01)。在程序结束前应取消补偿。

3. 刀（dāo）具半径补偿的应用

刀具半（bàn）径补偿有（yǒu）B功能和C功（gōng）能两种补偿形式。由于（yú）B功能刀具半径补偿只根据本段程序进行刀补计算，不（bú）能解决程序段之（zhī）间的过渡问（wèn）题，要求将工件轮廓处理成圆角过渡，因此工（gōng）件尖角（jiǎo）处工艺性不好；C功能刀具半（bàn）径补偿能自动处理（lǐ）两程序段刀具中心轨迹的转接，可完全按照工件轮廓来编程，因此现代CNC数控机床几乎都采用C功能刀具半径补偿。

刀具半径补偿（cháng）的方向怎么样判断呢？判断的方法：“顺着刀具运行（háng）的方向”上看（kàn）去刀具在工件的左面为（wéi）左补偿，刀具在工件的（de）右面（miàn）为（wéi）右补（bǔ）偿。补偿可以为“负”，当刀具半径补偿取负值时，G41和G42的功能互换。

刀具的半径值预先存入存储器Dxx中，xx为存储器号，当一个程序需用到几把刀时（shí），建议刀具（jù）号Txx和存储器Dxx相对应，即T1号刀具半径补偿值相应地使（shǐ）用D01号存储器，这样加工时（shí）不（bú）容易搞错。执行刀具（jù）半径补偿后，数控系统自动（dòng）计算，并使刀具按照计算结果自动补偿。在加工的过程中，如果零件轮廓尺寸与图纸（zhǐ）尺寸（cùn）有差别，就可以通（tōng）过（guò）修（xiū）正存储器Dxx中的半径补偿值，再重新运行程序以达到要求。取（qǔ）消刀具半径补偿用G40，也可用D00取消刀（dāo）具半径补偿。

使用中需注意：建立、取消刀（dāo）补时（shí），G41、G42、G40指令必须与G00或G01指令共段，即使（shǐ）用G41、G42、G40指令的程序段中必须（xū）同时使用G00或G01指令，而不得同时使用G02或G03，并且建立、取消刀补时所运行的直线段的长度（dù）要大于所要补偿（cháng）的刀具半径值，否则补偿功能不起作用；而在补（bǔ）偿方式中，写入2个或更多（duō）刀具不移动的程序段（辅助功能（néng），暂停等等（děng）），刀具将（jiāng）产生过切或欠削。

二、刀具长度补偿

1. 刀具长度（dù）补偿的意义

例如，要镗一个φ40mm的（de）孔，确定要（yào）用到两把刀,先用钻（zuàn）头钻到φ38，再用镗刀镗到φ50mm，此时机床已经设定工件零点，而编程时一般都是让刀具快速下降到Z3.的高度开始切（qiē）削,若是以钻头对刀确定工件座标系的Z原点（diǎn），则钻头钻削时不会撞（zhuàng）刀。当换上镗刀时，如果没有设定刀具长度补偿而程序中同样设定快（kuài）速下降到Z3.这（zhè）时当镗刀比（bǐ）钻头短时，就会出现镗（táng）孔镗不通的现象，而当镗刀比钻头长时就会出现撞刀。

不设定刀（dāo）具长度补偿而在程序中通过修改Z地址值来保证加工零点的正确将会很容易出错，因为程序长了各段地址代码（mǎ）值不统一是（shì）很难检查出错误的，而且在加工的过程中若刀具磨损了需要修（xiū）改程序，若一个零件加工过程中同一把（bǎ）刀要加工几个不同的面，那当这把刀磨损之（zhī）后则要修改所有与这把刀相关的程序。而在编制程序中用上了刀具长度补偿指令之后，当刀具磨损后，只需在相应的刀具长（zhǎng）度（dù）补偿号中修改长度补偿值就可以了（le），不需要再修改程序，提高了工作效率，也保证了程序的安全运行。

2. 刀（dāo）具长度补偿G43、G44、G49

系统规定除Z轴之外，其他轴也可以使用刀具长度补（bǔ）偿，但同时（shí）规（guī）定长度补偿只能同时加在一个轴上，要对补偿轴进行切换，必须先取消对前面轴的补偿。

（1）指令（lìng）格式：

G43α___H___；(α指X、Y、Z任意一轴（zhóu）)，刀具长度补偿“＋”。

G44α___H___；刀具长（zhǎng）度补偿“－”。

G49或H00：取消刀（dāo）具长度补偿。

指令中用G43、G44指令（lìng）偏移的方向，用H指令偏置量存储器的偏置号；G43指令叫（jiào）正向补偿，即当用G43对刀具长度补偿值指定一个正值时，刀具按照正向移（yí）动（dòng）。G44指令叫负向补偿，即当用G44对刀具长度补偿值指定一个正值时，刀具按照负向移动。G43和G44是模态G代码。它们一直（zhí）有（yǒu）效，直到指（zhǐ）定同组的（de）G代码为止。执行程序前，需在与（yǔ）地址H所对应的偏置量存储器中，存入相应的偏置值。以z轴补偿为例，若指令 GOO G43 Z100.0  H01；并于H01中（zhōng）存入“-200.0”，则执行该指令时，将用（yòng）Z坐标值100.与H01中所存（cún）“-200.”进行“+”运算（suàn），即100.0+(-200.0)=-100，并将所求结果作为Z轴移动值。加工程序每（měi）调用不同的刀具的时候，都（dōu）要先取消掉原先的刀具补偿，再把新（xīn）调用的刀具长度补偿进去；而在程序结束前（qián）也要记得插入取消指（zhǐ）令Ｇ49或（huò）H0.

3. CNC系统中刀（dāo）具（jù）长度补偿功能与其他指令的关（guān）系

（1）刀具长度补偿与半径补偿（cháng）功能的关系

如果在（zài）零件的数控加工程序中，既有刀具长度补偿又有刀具半径补偿(在控制器中补偿)指令时，必须把含有（yǒu）长度补偿的程序段写在（zài）含有半径补（bǔ）偿的程序段前面，否则半径补（bǔ）偿无（wú）效

例如:在下面的程序段中（zhōng）：

N50 GOOG41X20Y20D02

N60 GOOG43Z10

数控系统不执行刀具半径（jìng）补偿若改为：

N50  GOOG43Z10

N60  GOOG41X20Y20D02

则数控（kòng）系统既执行（háng）刀具半径系统又（yòu）执（zhí）行（háng）刀具长度补偿（cháng）指令。

（2）刀具长度补偿与（yǔ）其它指令的关系

a.G43,G44指令只（zhī）能用于直线运动之中，在非直线运动语句中使用时会产生报警；

b.G43,G44为同组模态指（zhǐ）令，它们会自动取消上次刀具长（zhǎng）度补偿而不需要用专门的（de）G49指令，为了安全起见，在一把（bǎ）刀加（jiā）工（gōng）结束或程序段结束时，都应取消刀具长度补偿；

c.刀具长度补偿必须伴随独立的插补运动(GOO,GO1,G81,G83等)才能有效。

4. 刀具长度补偿值的确（què）定

不同的设备系统，有（yǒu）不同的对刀（dāo）方式，而不同的对刀方式，刀具长度补偿的含意是不一样的。如某加工中心系统，配上自动测量仪，它的长（zhǎng）度补偿是补偿刀具（jù）的真（zhēn）正（zhèng）长度，即主轴锥孔端面中心（xīn）至刀具刃口最（zuì）底端的长度；而某系统中机（jī）上（shàng）手动对刀（dāo）时长度补偿是指补偿刀具从某一Z轴（zhóu）向基准（zhǔn）高度下降到工件座标原点的距离，它补偿的不是刀具的真正长度，而是刀具下降的距离。不同的刀具有不同的长度补偿值；而机内手动对刀时同一（yī）把刀加工不（bú）同工件编程原点的零件（jiàn）时也有不（bú）同（tóng）的长度补偿（cháng）值，这（zhè）些不同的补偿值可（kě）以分别（bié）寄存在（zài）不（bú）同的长度补偿号H里面, 以备机床运行时（shí）程（chéng）序（xù）随时调用。

（1）机内手动（dòng）对刀测量方式（shì）

让Z轴回到（dào）机床参考点，这时机床座（zuò）标系中X，Y，Z轴数值都为零，选择一个工件座标系（G54～G59任（rèn）选一个（gè）都可），这时把Z值输为零，再把（bǎ）刀具装入主轴依次确（què）定每把刀具与工件（jiàn）在机床坐标系中的Zo平面相接触，即利用刀尖(或刀具前端)在Z方向上与工件坐标系原点的距离值作为长度补偿值，即主轴下降后此时机床坐标系的Z坐标值直接作为每把刀的刀具长（zhǎng）度补偿值，注意数值的正（zhèng）负号不能漏。

（2）机外刀具自动预调仪测量方式

是在刀具预调仪上（shàng）测出（chū）的主轴端面至刀尖的距（jù）离，输入CNC的刀具长度偏置寄存器中作为刀长补偿值，此时的刀长补偿值是刀具的真正长度，是正值（zhí）。

（3） 自动测长装（zhuāng）置十机内对（duì）刀方式

设标准刀（dāo）具的长度补偿值为（wéi）零，把在刀具预调仪上测出的各刀具长度（dù）与标准刀具的长度之（zhī）差分（fèn）别作为每把刀的刀具长（zhǎng）度补偿值.其中，比标准刀具长的记为正值，比标准刀（dāo）具短的补偿值记为负值。

先通过机内对刀法测（cè）量出基（jī）准刀在返回机床参考点时刀位（wèi）点在Z轴方向与工（gōng）件坐标系原点的距离，并输入工件编程（chéng）座标系中（zhōng）。

5. 刀具长度补偿值测量方式的比较

用机上手动测量方法测量刀具长度补（bǔ）偿值麻烦且需要很多占机调试时间，因此效率低，但投资少. 当用（yòng）同一把刀加工其它的工件时就要重新设置刀具长度补（bǔ）偿值（zhí）。

用机外（wài）刀具预（yù）调仪或自动测长装置测量不占用有效机时，把刀具调整工作事先在刀具预调仪上完成，而且机床在（zài）加工运行时（shí），还可在对刀仪上测量其（qí）它刀具的长度（dù），不必（bì）因为在机床上对（duì）刀而占用机床运行时间，提高效率，充分（fèn）发挥（huī）加工中心的作用，但是（shì）需添置刀具预调仪设备，成本较高。使用刀具长度作为刀长补偿，可以同一把刀具加（jiā）工不同工件而不需修改刀具长度补（bǔ）偿值。