1、淺談數控車床的刀具補償摘要：在數控車床切削加工屮，為了提高刀尖的強度，降低加工 表面粗糙度，刀尖處成圓弧過度刃。在車削內孔、外圓或端面時，刀 尖圓弧不影響其尺寸、形狀；在切削錐血或圓弧時，就會造成過切或 少切現象。目前，較高級的車床控制系統，不僅具有刀尖圓弧半徑補 償功能，而且，可以根據刀尖的實際情況，選擇刀位點軌跡，編程和 補償都十分方便。但有些簡易數控系統不具備半徑補償功能，因此， 當零件精度要求較高且又有圓錐或圓弧表面時，要么按刀尖圓弧屮心 編程，要么在局部進行補償計算，來消除刀尖圓弧半徑引起的誤差。“刀具補償的作用”“刀具補償的方法” 一、不具備刀具半徑補償功能時的編程。1、按假想刀尖

2、編程數控車床總是按“假想刀尖”點來對刀，使刀尖 位置與程序中的起刀點(或換刀點)重合。圓頭刀假想刀尖是下圖中 的p點，相當于圖(a)中尖頭刀的刀尖點。如果按假想刀尖加工圖中的輪廓ab,則產生欠切的區域abcd, 在x方向和z方向分別產生誤差ax和az,其中：因此 可直接按假想刀尖軌跡p3p4編程，在x方向和z方向予 以補償ax和az即可。如圖所示。如果按假想刀尖編程加工半徑為r的凸凹圓弧ab時，圖中的粗 實線輪廓。應按圖中虛實線參數進行編程，但要求在加工前通過刀補 開關給x方向和z方向一個補償量ro2、軌跡編程不具備刀具半徑補償功能的數控系統，除按假想刀尖 軌跡數據編程外，還可以按刀心軌跡編程

3、。如圖所示的手柄零件由3 段圓弧組成，可按輪廓軌跡的等距線，即按丿j心軌跡編程。用假想的 刀尖軌跡和刀心軌跡編程方法的共同缺點是當刀具磨損或重磨后，需 要重新計算編程參數，否則會產生加工誤差。二、具備刀具半徑補償功能時的編程。數控車床一般均有刀具補償功能，這是因為車床通常連續實行各 種切削加工，刀架在換刀時前一刀具刀尖位置和換新刀具位置之間會 產生差異，以及刀具安裝誤差、刀具磨損和刀尖圓弧半徑的存在等， 若不利用刀具補償功能予以補償，就切削不出符合圖紙形狀要求的零 件。此外，合理地利用刀具補償還可以簡化編程。數控車床的刀具補償可分為兩大類，即刀具長度補償和刀具半徑 補償，其中刀具長度補償亦稱為

4、刀具幾何位置及磨損補償。1、刀具長度補償（由t功能實現）加工一個零件往往需要多把刀具，而每把刀具在轉至切削位置 時，其刀尖所處的位置并不相同。而系統要求在加工一個零件時，無 論使用哪一把刀具，其刀尖位置在切削前應處于同一點，否則，零件 加工程序很難編制。在編程時一般以其中一把刀具為基準。為使零件 加工程序不受刀具安裝位置而給切削帶來影響，必須在加工程序執行 前，對刀具偏移量ax、az進行補償，使刀架轉位后，每把刀的刀 尖位置都能重合在同一點。當刀具磨損后或工件尺寸有誤差吋，只要修改每把刀具相應存儲 中的數值即可。刀具補償功能是由程序中提供的t代碼實現的ot0102 表示調用1號刀具，選用2號刀

5、具補償。有些數控車床設有對刀顯微鏡或紅外線對刀儀，可以實現口動對 刀而不需要試切工件。對刀顯微鏡分劃板十字中心的坐標系中是一個 i古i定值，對刀時只要將刀具的刀尖對準對刀顯微鏡分劃板中心，則該 刀具刀尖的偏置值已確定，并由系統口動存入該刀為補償號寄存器 中。2、刀具半徑補償（g41、g42、g40）在通常的編程中，將刀尖看作是一點。然而實際上刀尖是有圓弧 的，在切削內孔、外園及端面時，刀尖圓弧不影響加工尺寸和形狀， 但在切削錐面和圓弧時，則會造成過切或少切現象。此時，可用刀尖 半徑補償功能來消除誤差。（1）、刀具半徑補償在實際加工中，一般數控裝置都有刀具半徑補償功能，為編制程 序提供了方便。有

6、刀具半徑補償功能的數控系統，編程時不需要計算 刀具中心的運行軌跡，只按零件輪廓編程。使用刀具半徑補償指令， 并在控制面板上手工輸入刀具半徑，數控裝置便能口動地計算出刀具 中心軌跡，并按刀具中心軌跡運動。即執行刀具半徑補償后，刀具口 動偏離工件輪廓一個刀具半徑值，從而加工出所要求的工件輪廓。g41為刀具半徑左補償，即刀具沿工件左側運動方向時的半徑補 償；g42為刀具半徑右補償，即刀具沿工件右側運動時的半徑補償； g40為刀具半徑補償取消，使用該指令后，g41、g42指令無效。g40 必須和g41或g42成對使用，如圖所示。3、刀具半徑補償的過程分為以下三步。(a) 刀補的建立。刀具中心從與編程軌

7、跡重合過渡到與編程軌跡 偏離一個偏置量的過程。(b) 刀補進行。執行有g41、g42指令的程序段后,刀具中心始終 與編程軌跡相距一個偏置量。(c) 刀具的取消。刀具離開工件，刀具中心軌跡要過渡到與編程 重合的過程。圖所示為刀具半徑補償的建立與取消過程。4、刀具半徑補償編程時的注意事項： 加刀具半徑補償或去除刀具半徑補償最好在工件輪廓線以外，未 加刀補點至加工刀補點的距離應大于刀具(尖)半徑；未去除刀 補點至去除刀補點的距離應大于刀具(尖)半徑。 g42、g41不能重復使用，即在程序中前面有了 g41指令后，不能 再直接使用g42 。若想使用，則必須先用g40取消原補償狀后， 再使用g41或g4

8、2,否則補償就不止常。 g41、g42指令可與g00或g01指令寫在同一個程序段內，在這個 程序段的下一個程序開始點位置，與程序中工具路徑垂直的方向 線通過刀尖圓心。 用g40指令取消刀具半徑補償，在指令g40程序段的前一個程序 段的終點位置，與程序中刀具路徑垂直的方向線通過刀尖圓弧中 心。在使用g41或g42指令吋，不允許有兩句連續的非移動指令，否 則刀具就會在前面程序段的終點的垂直位置停止，且產生過切削 或欠切削現象。非移動指令包括：m代碼、s代碼、暫停指令g04、某些g代碼（如 g50、g96）、移動量為零的切削指令（如g01 uo w0）。（2）、刀尖方位的確定具備刀具半徑補償功能的數

9、控系統，除利用刀具半徑補償指令 外，還應根據刀具在切削時所擺的位置，選擇假想刀尖的方位。按假 想刀尖的方位，確定補償量。假想刀尖的方位有10個位置可以選擇 見圖。箭頭表示刀尖方向，如果按刀尖圓弧中心編程，則選用0或9。（3）、刀具補償量的確定對應每一個刀具補償號，都有一組偏置量x、z、刀尖半徑補償 量r和刀尖方位號t。根據裝刀位置、刀具形狀確定刀尖方位號。通 過機床面板上的功能鍵offset分別設定、修改這些參數，數控加工 中，根據相應的指令進行調用，提高零件的加工精度。圖所示為控制 面板上的刀具偏置與刀具方位畫面。三、刀具（尖）半徑補償實例根據下圖中利用刀具（尖）半徑補償做出的刀具路徑，完成

10、程序編制。 刀尖r為0. 4mm。程序：00012；g54 x150. 0 z200. 0；goo g40g97 g99 t0101 m03 fo. 2；g42 x20. 0 z2. 0；g01 zo；x60. 0 c-2. 0；z-12.0；g02 x80. 0 z-22. 0 110.0 ko；g01 x94. 0 c-2. 0；z-35. 0；g40 x115. 0；goo x150. 0 z200. 0；g28 uo wo to m05；g40 g97 g99 s500 m03 fo. 2 t0202；goo g41 x50. 93 z2. 0；g01 x36. 0 z-30. 0；goo g40 x20. 0 z-25. 0 1-7.0 k-30. 0；g01 g42 z-30. 0；x36. 0；goo g40 z2. 0 17.0 k30. 0；goo x150. 0 z200. 0；g28 uo wo to m05；m30；參考文獻：1.