​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（dāo）具的交換（huàn）

指令（lìng）格式一：T0101；

該指（zhǐ）令為FANUC係統轉（zhuǎn）刀（dāo）指令，前麵的T01表示換1號刀（dāo），後麵（miàn）的01表示使用1號刀具補償（cháng）。刀具號與刀（dāo）補號可以相同，也可以不同。

指令格式二： T04D01；

該指（zhǐ）令為SIEMENS係統轉刀指令，T04表示換4號刀，D01表示使用4號刀的1號刀沿作為刀具補償存儲器。

2. 換刀點

所謂換刀點是指刀架自動轉位時的位置（zhì）。

大部分數控（kòng）車床（chuáng），其換刀點的位置（zhì）是任意的，換刀（dāo）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（hái）有一些機（jī）床的換刀點位置（zhì）是一個（gè）固定點，通常情況（kuàng）下，這些點選在靠近機床參考點的位置，或者取機床的第二參考點來（lái）作為換刀點。

二、刀（dāo）具補償（cháng）功能

1. 刀具補償功能的定義

在數控編程過程中，為（wéi）使編程工作更加方便，通常將數控刀具的刀尖假想成一個點，該點（diǎn）稱為（wéi）刀位點或刀尖點。

數控機床根據（jù）刀具實際尺寸（cùn），自動改變機床坐標軸或刀具刀位點位置，使實際加工輪廓和編程軌（guǐ）跡完全一（yī）致的功能，稱為刀具補償（係統畫麵上為“刀具（jù）補（bǔ）正（zhèng）”）功能。

數控車床的刀（dāo）具補償（cháng）分為：

刀具偏移（也稱為刀具長度補償）

刀尖圓（yuán）弧（hú）半徑補償

2. 刀位點的概念

所（suǒ）謂刀位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（shù）控車刀的刀位點。尖（jiān）形車刀的刀位點通常（cháng）是指刀具的刀尖；圓（yuán）弧形車刀的刀位（wèi）點是指圓弧刃的（de）圓心；成形刀具的刀位點也（yě）通常（cháng）是指（zhǐ）刀尖。

三、刀具偏移補償

1. 刀（dāo）具偏移的含義

刀具（jù）偏移是用來補（bǔ）償假定刀具長度與基準刀具長度（dù）之長（zhǎng）度差的功能。車床數控係統規定X軸與Z軸可同時實（shí）現刀具偏移。

刀（dāo）具幾何偏移：由於刀具的（de）幾（jǐ）何形（xíng）狀不同和刀具安裝位置不同而產生的刀具偏移。

刀具磨損偏移：由刀具刀尖的磨損產生（shēng）的刀具偏移（yí）。

FANUC係統的刀具（jù）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]即可進入相應的（de）設置畫麵。

圖中的（de）代碼“T”指刀沿類型，不是指刀具號，也不是指刀補（bǔ）號。

2. 利用刀具（jù）幾何偏移（yí）進行對刀操作

（1）對刀（dāo）操作的定義

調整每（měi）把刀的刀位點，使其盡量重合於某（mǒu）一理想基準點，這（zhè）一過程稱為對刀。

（2）對刀操（cāo）作的過（guò）程

1）手動操作加工端麵，記錄下刀位點（diǎn）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，停機測量工件直徑，計算出主軸（zhóu）中心的機械坐標值。

 3）將X、Z值（zhí）輸入相（xiàng）應的刀具（jù）幾何偏移存儲（chǔ）器中。

（3）利用刀具（jù）幾（jǐ）何偏移進行對刀操作的實質

利用刀具幾何偏移（yí）進行對刀的（de）實質就（jiù）是（shì）利（lì）用刀具幾何偏移使工件坐標係原點與機床原點重（chóng）合。

3. 刀（dāo）具偏移（yí）的應用

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

例：加工外圓（yuán）表麵（miàn）時，如（rú）果（guǒ）外圓直徑比（bǐ）要求的尺寸大了（le）0.2mm，此時隻需將刀具偏移存儲（chǔ）器中的（de）X值（zhí）減（jiǎn）小0.2，並用原刀具及原程序重新加工該零件，即可（kě）修（xiū）整（zhěng）該加工誤差。同樣，如出現Z方（fāng）向的誤差，則其修整辦法相同。

四、刀尖圓弧半徑補償（G40、G41、G42）

1. 刀尖圓弧（hú）半徑（jìng）補償的定義

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

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

2. 假想（xiǎng）刀尖與刀尖圓弧半（bàn）徑

在理想狀態下，我們總是（shì）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）。

在對刀時也是以（yǐ）假想刀尖進行對刀。但實（shí）際加工中的車刀，由於工藝或其他要求，刀尖往往不（bú）是一個理想的點，而是一段圓（yuán）弧（如圖中的BC圓（yuán）弧）。

所謂刀尖圓弧半（bàn）徑是指車刀刀尖圓弧所（suǒ）構成的假想圓半徑（圖中的r）。實踐中，所有（yǒu）車刀（dāo）均有大（dà）小不等或近似的（de）刀尖圓弧，假想（xiǎng）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加工誤差分析

（1）加工（gōng）台階麵或端（duān）麵時，對加工表麵的尺寸和形狀影（yǐng）響不大，但在端麵的中（zhōng）心位置和台階的清（qīng）角位置會產生殘留（liú）誤差

（2）加工圓錐麵（miàn）時，對圓錐的錐度不會產生影響（xiǎng），但對錐麵的大小（xiǎo）端尺寸會產生較大的影響，通常情況下，會使外錐麵的尺（chǐ）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生影響。

加工外凸（tū）圓（yuán）弧時，會使加工後的圓（yuán）弧半徑（jìng）變小（xiǎo）

其值=理論（lùn）輪廓半徑R–刀尖（jiān）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（lǐ）論輪廓半徑R+刀尖圓弧半徑r，。

4. 進行刀具半徑補償時應注意的事項（xiàng）

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

（2）G41／G42不（bú）帶參數，其（qí）補償（cháng）號(代表所用刀具對應的（de）刀尖半徑補償值)由（yóu）T指令指定。該刀尖圓弧半徑（jìng）補償號與刀具偏置補償（cháng）號對應。

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

（4）為了防（fáng）止在刀具半徑補償建（jiàn）立與取消過程（chéng）中（zhōng）刀具產生（shēng）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（jù）補（bǔ）償模式下，一般不允許存在連續兩段以上（shàng）的補償平麵內非移動指令，否則刀具也會出現過切等危險動作。補償（cháng）平（píng）麵非移動指令通常指僅有G、M、S、F、T指令的程序段（duàn）（如G90、M05）及程序暫停程序段（G04 X10.0）。

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