数控加工刀具的补偿

数控加工刀具的补偿

小丫头

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；

Abstract:When use the CNC lathe to compile programs and process the work pieces，must truly understand and master the principle，types of the function of the recompense of cutting tools，then will applicate it to compile programs and process the work pieces proply to process the accurating work pieces．

Key Words：CNC machine tool; Cutter compensation.

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。

5）同一程序加工配合面

一个程序刀补值不仅可以设置为正值，也可设置为负值，正、负值刀补使刀具偏离轮廓的方向恰好相反，若一个加工的是外轮廓，则另一个加工的就是内轮廓，且公称尺寸相同，故采用正、负刀补值可加工出配合面，即外轮廓和内轮廓两个形状，这在配合件加工中经常使用。

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