一文搞懂?dāng)?shù)控車床加工刀具補(bǔ)償功能

一、數(shù)控車床用刀具的交換功能

1. 刀具的交換

指令格式一：T0101；

該指令為FANUC系統(tǒng)轉(zhuǎn)刀指令，前面的T01表示換1號刀，后面的01表示使用1號刀具補(bǔ)償。刀具號與刀補(bǔ)號可以相同，也可以不同。

指令格式二： T04D01；

該指令為SIEMENS系統(tǒng)轉(zhuǎn)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(bǔ)償存儲器。

2. 換刀點(diǎn)

所謂換刀點(diǎn)是指刀架自動轉(zhuǎn)位時的位置。

大部分?jǐn)?shù)控車床，其換刀點(diǎn)的位置是任意的，換刀點(diǎn)應(yīng)選在刀具交換過程中與工件或夾具不發(fā)生干涉的位置。還有一些機(jī)床的換刀點(diǎn)位置是一個固定點(diǎn)，通常情況下，這些點(diǎn)選在靠近機(jī)床參考點(diǎn)的位置，或者取機(jī)床的第二參考點(diǎn)來作為換刀點(diǎn)。

二、刀具補(bǔ)償功能

1. 刀具補(bǔ)償功能的定義

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

數(shù)控機(jī)床根據(jù)刀具實(shí)際尺寸，自動改變機(jī)床坐標(biāo)軸或刀具刀位點(diǎn)位置，使實(shí)際加工輪廓和編程軌跡完全一致的功能，稱為刀具補(bǔ)償（系統(tǒng)畫面上為“刀具補(bǔ)正”）功能。

數(shù)控車床的刀具補(bǔ)償分為：

刀具偏移（也稱為刀具長度補(bǔ)償）

刀尖圓弧半徑補(bǔ)償

2. 刀位點(diǎn)的概念

所謂刀位點(diǎn)是指編制程序和加工時，用于表示刀具特征的點(diǎn)，也是對刀和加工的基準(zhǔn)點(diǎn)。 數(shù)控車刀的刀位點(diǎn)。尖形車刀的刀位點(diǎn)通常是指刀具的刀尖；圓弧形車刀的刀位點(diǎn)是指圓弧刃的圓心；成形刀具的刀位點(diǎn)也通常是指刀尖。

三、刀具偏移補(bǔ)償

1. 刀具偏移的含義

刀具偏移是用來補(bǔ)償假定刀具長度與基準(zhǔn)刀具長度之長度差的功能。車床數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定X軸與Z軸可同時實(shí)現(xiàn)刀具偏移。

刀具幾何偏移：由于刀具的幾何形狀不同和刀具安裝位置不同而產(chǎn)生的刀具偏移。

刀具磨損偏移：由刀具刀尖的磨損產(chǎn)生的刀具偏移。

FANUC系統(tǒng)的刀具幾何偏移參數(shù)設(shè)置，如要進(jìn)行刀具磨損偏移設(shè)置則只需按下軟鍵[磨耗]即可進(jìn)入相應(yīng)的設(shè)置畫面。

圖中的代碼“T”指刀沿類型，不是指刀具號，也不是指刀補(bǔ)號。

2. 利用刀具幾何偏移進(jìn)行對刀操作

（1）對刀操作的定義

調(diào)整每把刀的刀位點(diǎn)，使其盡量重合于某一理想基準(zhǔn)點(diǎn)，這一過程稱為對刀。

（2）對刀操作的過程

1）手動操作加工端面，記錄下刀位點(diǎn)的Z向機(jī)械坐標(biāo)值。

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

3）將X、Z值輸入相應(yīng)的刀具幾何偏移存儲器中。

（3）利用刀具幾何偏移進(jìn)行對刀操作的實(shí)質(zhì)

利用刀具幾何偏移進(jìn)行對刀的實(shí)質(zhì)就是利用刀具幾何偏移使工件坐標(biāo)系原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)重合。

3. 刀具偏移的應(yīng)用

利用刀具偏移功能，可以修整因?qū)Φ恫徽_或刀具磨損等原因造成的工件加工誤差。

例：加工外圓表面時，如果外圓直徑比要求的尺寸大了0.2mm，此時只需將刀具偏移存儲器中的X值減小0.2，并用原刀具及原程序重新加工該零件，即可修整該加工誤差。同樣，如出現(xiàn)Z方向的誤差，則其修整辦法相同。

四、刀尖圓弧半徑補(bǔ)償（G40、G41、G42）

1. 刀尖圓弧半徑補(bǔ)償?shù)亩x

在實(shí)際加工中，由于刀具產(chǎn)生磨損及精加工的需要，常將車刀的刀尖修磨成半徑較小的圓弧，這時的刀位點(diǎn)為刀尖圓弧的圓心。

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

2. 假想刀尖與刀尖圓弧半徑

在理想狀態(tài)下，我們總是將尖形車刀的刀位點(diǎn)假想成一個點(diǎn)，該點(diǎn)即為假想刀尖（圖中的A點(diǎn)）。

在對刀時也是以假想刀尖進(jìn)行對刀。但實(shí)際加工中的車刀，由于工藝或其他要求，刀尖往往不是一個理想的點(diǎn)，而是一段圓?。ㄈ鐖D中的BC圓弧）。

所謂刀尖圓弧半徑是指車刀刀尖圓弧所構(gòu)成的假想圓半徑（圖中的r）。實(shí)踐中，所有車刀均有大小不等或近似的刀尖圓弧，假想刀尖在實(shí)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）加工臺階面或端面時，對加工表面的尺寸和形狀影響不大，但在端面的中心位置和臺階的清角位置會產(chǎn)生殘留誤差

（2）加工圓錐面時，對圓錐的錐度不會產(chǎn)生影響，但對錐面的大小端尺寸會產(chǎn)生較大的影響，通常情況下，會使外錐面的尺寸變大，而使內(nèi)錐面的尺寸變小。

（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，會使加工后的圓弧半徑變小

其值=理論輪廓半徑R–刀尖圓弧半徑r，。

加工內(nèi)凹圓弧時，會使加工后的圓弧半徑變大

其值=理論輪廓半徑R+刀尖圓弧半徑r，。

4. 進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償時應(yīng)注意的事項

（1）刀具圓弧半徑補(bǔ)償模式的建立與取消程序段只能在G00或G01移動指令模式下才有效。

（2）G41／G42不帶參數(shù)，其補(bǔ)償號(代表所用刀具對應(yīng)的刀尖半徑補(bǔ)償值)由T指令指定。該刀尖圓弧半徑補(bǔ)償號與刀具偏置補(bǔ)償號對應(yīng)。

（3）采用切線切入方式或法線切入方式建立或取消刀補(bǔ)。對于不便于沿工件輪廓線方向切向或法向切入切出時，可根據(jù)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補(bǔ)償建立與取消過程中刀具產(chǎn)生過切現(xiàn)象，在建立與取消補(bǔ)償時，程序段的起始位置與終點(diǎn)位置最好與補(bǔ)償方向在同一側(cè)。

（5）在刀具補(bǔ)償模式下，一般不允許存在連續(xù)兩段以上的補(bǔ)償平面內(nèi)非移動指令，否則刀具也會出現(xiàn)過切等危險動作。補(bǔ)償平面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，要特別注意前置刀架和后置刀架的區(qū)別。

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