数控加工刀具的补偿
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数控加工刀具的补偿
发布时间：2023-01-17T01:39:52.059Z 来源：《中国科技信息》2022年18期 作者： 高杨
[导读] 使用数控车床进行编程与加工工件时，必须真正地理解和掌握好刀具补偿功能的原理及分类
高杨 32090219851003****
摘要：使用数控车床进行编程与加工工件时，必须真正地理解和掌握好刀具补偿功能的原理及分类。才能合理地将刀具补偿功能应用于数控车床的编程与加工中。加工出符合零件技术要求的工件。
关键词：数控机床；刀具补偿； 一、刀具补偿概述
目前大多数数控机床都具备刀具自动补偿的功能。编程人员只需将需要补偿的数值输入NC系统中，数控系统便以自动进行刀具补偿?。编程人员可以将更多的精力分配给如何加工出符合设计轮廓的程序，刀尖圆弧半径、刀具的磨损情况及刀具的坐标变化都无需编程人
员的考虑。大大提高了编程效率与加工精度。数控加工中主要有四种补偿方式：刀具长度补偿、刀具半径补偿、夹具偏置补偿、夹角补偿
（主要用于加工中心和数控铣床）。
二、刀具长度补偿。
使用刀具长度补偿是通过执行含有G43（刀具位置正补偿）、G44（刀具位置负补偿）和H指令来实现的，同时我们给出一个Z坐标值，这样刀具在补偿之后移动到离工件表面距离为Z的地方。另外一个指令G49（取消刀具位置补偿）是取消G43（G44）指令的，其实我
们不必使用这个指令，因为每把刀具都有自己的长度补偿，当换刀时，利用G43（G44）H指令赋予了自己的刀长补偿而自动取消了前一把
刀具的长度补偿。刀具长度的概念刀具长度是一个很重要的概念。我们在对一个零件编程的时候，首先要指定零件的编程中心，然后才能
建立工件编程坐标系，而此坐标系只是一个工件坐标系，零点一般在工件上。长度补偿只是和Z坐标有关，它不象X、Y平面内的编程零
点，因为刀具是由主轴锥孔定位而不改变，对于Z坐标的零点就不一样了。每一把刀的长度都是不同的，例如，我们要钻一个深为50mm的
孔，然后攻丝深为45mm，分别用一把长为250mm的钻头和一把长为350mm的丝锥。先用钻头钻孔深50mm，此时机床已经设定工件零点，
当换上丝锥攻丝时，如果两把刀都从设定零点开始加工，丝锥因为比钻头长而攻丝过长，损坏刀具和工件。此时如果设定刀具补偿，把丝
锥和钻头的长度进行补偿，此时机床零点设定之后，即使丝锥和钻头长度不同，因补偿的存在，在调用丝锥工作时，零点Z坐标已经自动向
Z+（或Z）补偿了丝锥的长度，保证加工零点的正确。 刀具半径补偿的过程分为三步：
1)刀补的建立，刀补中心从与编程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏离—个偏置量的过程，刀具到所移动点的距离一定要大于刀具半径。这个过程只能在G01或G00的指令下进行。G41／G42半径补偿量不能大于零件轨迹间距，否则会引起过切。
2)刀补的进行，执行有G41、G42指令的程序段后，刀具中心始终与编程轨迹相距—个偏置量。
3)刀补的取消，刀具离开工件，刀具中心轨迹要过渡到与编程重合的过程。
三、刀具半径补偿
在实际的加工中，一般数控装置都有刀具补偿功能，有刀具半径补偿功能的数控系统，编程的时候不需要计算刀具中心的运动轨迹，只按零件轮廓编程。使用刀具半径补偿指令，并在控制面板上手工输入刀具半径，数控装置便能自动地计算出刀具中心轨迹，并按刀具中
心轨迹运动。即执行刀具半径补偿后，刀具自动偏离工件轮廓一个刀具半径值，从而加工出所要求的工件轮廓。
1、刀具半径补偿功能的应用主要有：
1) 实现按工件轮廓编程
编程有两种最基本方法，按刀位点编程和按轮廓编程，按刀位点编程时必须根据刀具大小与工件轮廓算出刀位点的坐标，再进行编程；所以刀具磨损、更换都要调整程序，加工精度也难以控制；数控系统具有刀补功能，实现了直接按轮廓编程，在编程时不必再考虑刀
具的大小和磨损，在数控加工时，输入刀具半径，数控系统自动算出偏置编程轨迹半径距离的刀具轨迹，给编程带来很大的方便。
2) 同一程序进行粗／精加工
铣削加工时为了保证零件精度，一般都分粗加工和精加工，粗铣时，应选取尽可能大的吃刀量，一般情况，精加工余量△=0．2—0．
5mm，其余的余量可作为粗铣吃刀量，尽量一次切除。
3）用刀补功能去除余量
在加工零件时，经常要去除余量，去除余量方法也较多，用刀补功能去除是常用的方法。刀补值的广义含义是刀具与对应轮廓的距离，刀补值越大，刀具偏离轮廓距离越远，根据这个原理，可以实现余量去除。
4）用刀补控制尺寸精度
零件尺寸精度涉及到工艺、设备和刀具等多方面因素，因磨损、重磨或换新刀引起刀具直径改变后，机床只要具有刀补功能，就不必修整程序，只调整刀补值即可。要保证尺寸精度，在工艺上应安排粗／精加工，并充分利用刀补功能，根据加工过程工件测量值来调整刀
补值和工艺参数，以达到零件精度要求。以下说明精度控制方法。
2、常用的刀具补偿编程指令主要有：
G39 ：拐角补偿圆弧插补。
G40 ：取消刀具半径补偿。
G41 ：刀具半径补偿左。 G42 ：刀具半径补偿右。 四、夹具偏置补偿
在数控铣床( 或加工中心) 上加工较小的工件时, 工装上一次可以装夹几个工件。一般使用G92指令设定工件坐标系[ 6] , 当一个工件加工完成后, 加工下一个工件时使用G92来重新设定新的工件坐标系, 这样操作繁琐且费时, 严重影响了加工效率。若使用夹具偏置指令编程可以
使操作者减少工作量。夹具偏置( c lamp offset)是通过G54 ~ G59指令来实现的, 该指令通常也称为多工件坐标系设定。这6个预定的工件坐标
系的坐标原点在机床参考坐标
系中的值(工件零点偏置值)通过CRT /MDI方式输入, 数控系统自动记忆。工件坐标系一旦选定, 后续程序段中的绝对坐标值均为相对此工件
坐标系原点的坐标值。由此可见, 编程者只需按照每一个工件各自的编程零点进行编程, 然后使用夹具偏置指令来移动机床在每一个工件上
的编程零点; 而操作者也只需设置一次起刀点。
五、夹角补偿
夹角补偿 （G39） 两平面相交为夹角，可能产生超程过切，导致加工误差，可采用夹角补偿（G39)来解决。使用夹角补偿(G39)指令时需注意，本指令为非模态的，只在指令的程序段内有效，只能在G41和G42指令后才能使用。
六、利用刀具补偿在数控车库中的注意点
1)在建立、取消刀补时所使用的G40、G41、G42指令的程序中，必须同时使用G00或G01指令，不能使用G02或G03指令
2)当刀具半径补偿取负值叫，G41和G42的功能互换。
3)快速定位点与直线或圆弧差补点不能太近，否则会出现P／S报警。
4)对于内边倒角和内边拐角R．如果倒角值或拐角值R小于刀尖半r，会出现过度切削，产生P／S报警，刀具停止。
5)有螺纹指令时，补偿被暂时取消。 七、展望
随着科技的不断进步，我国的数控车床也必将会不断地改进与创新，虽然相对于德国DMG数控车床我国还有很大的差距，但相信外国能达到的高度我国也必将达到。从1950年到2011年我国的数控车床精度提高了100多倍。随着我国科技人员不断的创新，刀具补偿在数控车
床上面应用越来越广。相信我国的数控车床一定能够在十年内到达世界领先水平。
八、结语
大多数数控机床都具备刀具自动补偿的功能，真正地理解和掌握好刀具补偿功能的原理及分类。已经成为使用数据车床的前提。是从事数控车床工作者必修课。
参考文献
【1】 杨齐.王东．李岩．沈章锁. “刀具补偿”在数控车床加工过程中的应用 国防制造技术 2010(1)
【2】 李伟. 刀具补偿功能在数控加工中的应用，2011，02
【3】 陈小红，顾其俊，孟庆波. 刀具补偿应用研究 现代制造工程，2009，03
【4】 李大胜，石怀荣. 基于不同数控系统数控车床刀具补偿的实现 安庆师范学院学报，2011(11)，16——04
【5】 浦艳敏. 数控车床实用对刀方法及刀具补偿的应用 工具技术.自然科学版，2009,43(11)
【6】 肖琳娜. 数控机床系统刀具补偿的分析 大众商务，2009，04
