一文（wén）搞懂數控車床加工刀具補償功能

一、數控車（chē）床用刀具的交換功能

1. 刀具的交換

指（zhǐ）令格式一：T0101；

該指令為FANUC係統轉刀指（zhǐ）令（lìng），前麵的T01表示換1號刀，後麵的（de）01表示使用1號刀具補償。刀具號與刀補號可（kě）以相同，也可以不同（tóng）。

指令格式二： T04D01；

該指令為SIEMENS係（xì）統（tǒng）轉刀指令（lìng），T04表示換4號刀，D01表示使用4號刀的1號刀（dāo）沿作（zuò）為刀具補償存儲器。

2. 換（huàn）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（zhì）是任意的，換刀點應選在刀具交換過程（chéng）中與（yǔ）工件或夾具不發（fā）生幹涉的位置。還有一些機床的換刀點位置（zhì）是一個固定點，通常情況下，這些點選在靠近機床參考點的位置，或者取機床的第（dì）二參考點來作為換刀點（diǎn）。

二、刀具補償功能

1. 刀具補償功能的定義

在數控編程過（guò）程中，為使編程工作更加（jiā）方便，通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（gǎi）變機床坐（zuò）標軸或刀具刀位點位置，使實際加工輪廓（kuò）和（hé）編程軌跡（jì）完全一致的功能，稱（chēng）為（wéi）刀具補（bǔ）償（係統畫麵上為“刀具補正”）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）

刀尖圓弧半徑補償

2. 刀位點（diǎn）的（de）概念

所謂刀位點是指編製程序和加工（gōng）時，用於表示刀具特征的點，也是對刀和加工的基準（zhǔn）點。  數控（kòng）車刀的刀位點（diǎn）。尖形車刀的刀（dāo）位點通常是指刀具的刀（dāo）尖；圓弧形車（chē）刀的刀（dāo）位點是指圓弧刃的圓心；成形刀具的刀位點也通常是指（zhǐ）刀尖。

三、刀具（jù）偏移（yí）補償

1. 刀具偏移的含義

刀具偏移是用來補償假定刀具長度（dù）與基準刀具長度（dù）之長度差的（de）功能。車床數控係統規定X軸與（yǔ）Z軸可同時實現刀具偏移。

刀具幾何偏移：由於刀具的幾何形狀不同（tóng）和刀具安裝位（wèi）置（zhì）不同而產生的刀具（jù）偏移。

刀具磨損偏（piān）移：由刀具刀尖的（de）磨損產生的刀（dāo）具偏（piān）移（yí）。

FANUC係統的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按下軟鍵[磨耗]即（jí）可進入相應的設置畫麵。

圖中的代碼“T”指刀沿類型，不是指（zhǐ）刀具號，也不是指刀補號。

2. 利用刀具幾何偏移進行對刀（dāo）操作

（1）對刀操作的定義

調（diào）整（zhěng）每把刀的刀位點，使其盡量重合於某一理想基準點，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（lù）下刀位點的Z向機械坐標值（zhí）。

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

 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（yí）進（jìn）行對刀操作的實質

利用刀具幾何偏移（yí）進行對刀（dāo）的實質就是利（lì）用刀（dāo）具幾何偏移使工件坐標係原點與機床原點重合。

3. 刀具偏移的應用（yòng）

利用刀具偏（piān）移功能（néng），可以修（xiū）整因對刀不正確（què）或刀具磨損等原因（yīn）造成的工件加工誤差（chà）。

例：加工外圓表（biǎo）麵時，如果外圓直徑比要（yào）求的尺寸大了（le）0.2mm，此時隻需將刀具偏移存儲器中的X值減小0.2，並用原刀具及（jí）原程（chéng）序重新加工該零（líng）件，即可修整該加工誤差。同樣，如出現Z方向的誤差，則（zé）其修整辦法相同。

四（sì）、刀尖圓弧半徑補償（G40、G41、G42）

1. 刀尖圓弧半徑補償的定（dìng）義

在實際加（jiā）工中，由於刀具產生磨（mó）損及精加工的需要，常將車刀的刀尖修磨成半徑較小的圓弧（hú），這時的刀位點為刀尖圓弧的圓心。

為確保工件輪廓形狀，加工時不允（yǔn）許刀具刀尖圓（yuán）弧的圓心運動軌跡與被加工工件輪（lún）廓重合，而應與工件輪（lún）廓偏移一個半徑值，這種偏移稱為刀尖圓弧半徑補償。圓弧（hú）形車刀的刀刃半徑偏移也與其相同。

2. 假想刀尖與刀尖（jiān）圓弧半徑（jìng）

在理（lǐ）想（xiǎng）狀態下（xià），我們總是將尖（jiān）形（xíng）車刀的（de）刀位點假想成（chéng）一個點，該點即為（wéi）假想刀尖（jiān）（圖中的A點）。

在對刀時也是以假（jiǎ）想刀尖進行對刀。但實際加工中的（de）車刀，由於工藝（yì）或其他要求，刀尖往往不是一（yī）個理想的點，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（dāo）刀尖圓弧所（suǒ）構成的假想圓半徑（圖中的r）。實（shí）踐中，所有車（chē）刀均有大小不等或近似的刀尖圓弧，假想刀尖在實際加工中是不存在的。

3. 未（wèi）使用刀尖圓弧半徑補償時的（de）加工誤差分析

（1）加工台階麵（miàn）或端麵（miàn）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階的清角位置會產生殘留誤差

（2）加工圓（yuán）錐麵（miàn）時，對圓（yuán）錐的錐度不會產生影響，但對錐麵的大小端尺寸會產生較大的影響，通（tōng）常情況（kuàng）下，會（huì）使外（wài）錐麵的尺寸變大，而使內錐麵的尺寸變小。

（3）加工圓弧時，會對圓弧的圓度和圓弧半徑產（chǎn）生影響。

加工外凸圓弧時（shí），會使加工後的圓弧半徑變小

其（qí）值=理論輪廓半徑（jìng）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（jìng）變大

其值=理論輪廓半（bàn）徑R+刀尖圓弧半徑r，。

4. 進行（háng）刀具半徑補償時應注意（yì）的事項

（1）刀具圓（yuán）弧半徑補償模式的建立（lì）與取消程序段隻能在G00或G01移動指令模式下才有（yǒu）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（zhǐ）令指定。該刀（dāo）尖圓弧半徑補償號與刀具偏置補（bǔ）償號對應。

（3）采用切線切入方式或法線切（qiē）入方式建（jiàn）立或取消刀補。對於不便於沿工件輪廓（kuò）線方向切向或法向切入切（qiē）出時，可根據情況增加一個過渡圓弧的輔助程序段。

（4）為了防止在刀具半徑（jìng）補償建立（lì）與取消過程中刀具產生過切（qiē）現象，在建立與取消補償時，程（chéng）序段的起始位置與終點（diǎn）位置最好（hǎo）與（yǔ）補償方向在同一側。

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

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