数控车床刀具补偿功能的应用

实际刀具
图１刀具位置补偿
矢量方向是从刀位点指向基准点，车床的刀具位 置补偿，用坐标轴上的分量分别表示。当矢量分量与 坐标轴正向一致时，补偿量为正值，反之为负值。当基 准点设在换刀基准上时，为绝对值补偿，如图ｌａ所示， 补偿量等于刀具的实体长度，该值可以用机外对刀仪 测量。当基准点设在基准刀具的刀位点上时，为相对 值补偿，如图１ｂ所示，其补偿量是实际刀具相对于基 准刀具的差值。此值不直观，但有时较安全。
文献标识码：Ａ
Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ＣＮＣ Ｌａｔｈｅ Ｔｏｏｌ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ＰＵ Ｙａｎ．ｍｉｎ
（Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｓｈｉｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｆｕｓｈｕｎ １ １ ３００１）
（２）刀具几何形状补偿与刀具磨损补偿 刀具位置补偿可分为刀具几何形状补偿与刀具磨 损补偿两种，分别加以设定。几何形状补偿是对刀形 状的测量值，而磨损补偿是刀具实切后的变动值，如图 ２所示。
实际刀具
图２几何形状补偿与磨损补偿
有时把刀具形状补偿和刀具磨损补偿合在一起， 统称刀具偏置补偿，作为刀具磨损补偿量设定，如图１ 所示。则有
Ｌｘ＝Ｇｘ＋Ｗｘ
Ｌｚ＝Ｇｚ＋眈 （３）刀具位置补偿动作 ①磨损补偿动作 对于编程轨迹，只补偿Ｘ、ｚ的磨损补偿量，即用Ｔ 代码指定的补偿号相对应的补偿量，并与各程序段的终
点位置相加，也可用参数设定，使其相减，如图３所示。
偏置后轨迹
图３偏置矢量与补偿 例Ｎ１ Ｘ１００．０ Ｚ５０．０ Ｔ０２０２；启动补偿 Ｎ２ Ｚ２００．０补偿状态 Ｎ３ Ｘ２００．０ Ｚ２５０．０ Ｔ０２００取消补偿 在一个程序段中单独使用Ｔ功能指令，而没有移 动指令时，刀架移动磨损补偿量，如果是ＣＯＯ方式，刀 架则以快速移动，否则按切削进给移动。当在一个程 序段中单独使用Ｔ指令取消补偿时，刀架移动取消的 补偿量。此时应注意，若刀架在机床参考点位置，移动 磨损量后，有可能是坐标超程。 当Ｔ功能与Ｇ５０指令出现在同一程序段中，刀具 不移动。在设定了坐标细后，不是显示基准点的坐标 值，而是减去Ｔ指令指定的补偿号对应的磨损补偿值 后的刀位点的坐标值。 ②几何形状补偿动作 对于几何形状补偿量，系统有两种处理方法，一是 只变更坐标值，不移动刀具。将基准点的位置加上或 减去Ｔ指令指定的几何形状补偿号对应的补偿量，改 变为几何形状补偿的刀位点的坐标值，系统从该点移 动刀具。如图４所示。系统将基准点Ｂ的坐标，减去 Ｐ。Ｂ后，变更到Ｐ。点，当移动时，刀具从该点开始移 动。坐标值的变更，并不改变工件坐标系。
形界面实时操作系统，针对系统不同模块开发磊接口
（ＡＰＩ），构成系统软件平台。当系统控制功能发生变更 时，针对用户不同的需求，由系统集成工具选用相应的 控制模块，通过开放式控制系统平台的通讯系统进行 集成。控制器用户可以方便地开发和重构专用控制 器，或添加私有功能，构成特定功能的数控系统。
４ 结束语
当今日新月异的时代，市场对机电产品的品种、规 格、性能、质量及交货周期等方面提出了越来越高的要 求，传统的设计方法已难以满足这些要求。“模块化设 计”正是解决产品需求多样化、个性化、小批量、生产和 维修时间缩短等矛盾的有效措施。本文提出了以三要
ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ａｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ａｃｔｉｏｎｓ；．Ａｎｄ ｉｔ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓ ｔｏ ａｐｐｌｙ ｔｏｏｌ ｒａｄｉｕｓ ｃｏｍｐｅｎｓａ－
ｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｅｒｒｏｒｓ ｉｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｉｔ ｓｔｕｄｙｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｔｉｐ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｏｌ ｒａｄｉｕｓ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｇｒｅａｔ ｈｅｌｐ ｔｏ ｑｕｉｃｋｌｙ ｄｅａｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｓｓｕｅ ｏｆ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｏｎ－ｓｉｔｅ ｏｐｅｒａｔｏｒｓ ａｎｄ ｓｔａｆｆ ｏｆ ｓｔｕｄｙｉｎｇ ＣＮＣ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ
分析了刀尖圆弧在加工中产生误差，从而确定在数控加工中必须进行刀尖圆弧半径补偿。同时研究了 刀尖方位的确定和刀尖圆弧半径补偿指令的应用。此项研究为现场操作人员和学习数控操作和编程的
人员快速处理加工中补偿问题提供了很大的帮助。
关键词：数控车床；刀具补偿；刀具位置补偿；刀尖圆弧半径补偿；应用
中图分类号：ＴＨｌ６；ＴＧ６５
Ｚ 掳释 勘详
圈７刀具半径补偿
②刀尖方位的确定 车刀假想刀尖相对于刀尖圆弧中心的方位是刀尖 方位，如图５即Ｃ点相对于０点的位置。在使用刀具 半径补偿中，这个位置直接影响刀具半径补偿的运算 结果。车刀假想刀尖相对于车刀圆弧中心的位置共有 八个位置代码，分别为１号、２号、…、８号。假定刀尖 取车刀圆弧中心位置代码为０号或９号，这时可理解 为没有刀具半径补偿。 以ＣＫＡ６１５０数控车为例，刀尖方位代码如图８所示。
［参考文献］ ［１］［美］斯密德（Ｓｍｉｄ，Ｐ．）著，罗学科，等，译．数控编程手册
［Ｍ］．北京：化学工业出版社。２００５．
［２］付承云，等．数控车床编程与操作应知应会【Ｍ］．北京：机
械工业出版社．２００７．
［３］孙德茂．数控机床车削加工直接编程技术［Ｍ］．北京：机械 工业出版社，２００５．
［４】罗学科，张超英．数控机床编程与操作实训［Ｍ］．北京：化 学工业大学出版社，２００４．
［５］刘玉敏，等。数控车刀尖Ｒ补偿的分析和应用［Ｊ】．现代制
造工程，２００６（５）． ［６］丁跃浇．数控铣床加Ｔ中的过切现象浅析［Ｊ］．机械设计
与制造，２００３（４）． ［７］朱玉红．数控加工中刀具半径补偿指令的应用［Ｊ］．机械
研究与应用，２００２（１２）．
［８】马有良．数控机床中刀具半径补偿的编程技巧［Ｊ］．机床
与ｉ覆Ｅ－，２００６（２）． ［９］张超英．数控车床［Ｍ］．北京：化学工业出版社．２００３． ［１０］刘玉敏，张善青．数控车刀尖Ｒ补偿的分析和应用［Ｊ】．
现代制造丁程，２００６（５）．
（编辑李秀敏）
（上接第１０５页） （３）数控软件开发以通用的Ｗｉｎｄｏｗｓ ＮＴ操作系统
为基础，利用其多任务管理机制，通信系统及友好的图
厂１
喊９号
，刘ｃ 垮◇ ７号 Ｄｃ 。号６
４门ｃ
供胁
ｃ匝
５９－
晦ｄｃ
图８ ＣＫＡ６１５０数控车床刀尖方位图 ③刀具半径补偿必须遵循以下规则： Ｇ４０、Ｃ，４１、Ｇ４２只能用Ｃ００、Ｃ０１结合编程．不允许 与Ｇ０２、Ｇ０３等其他指令结合编程，否则将报警。 在编入Ｇ４１、Ｇ４２的Ｃ００与Ｃ０１的程序段，其以后 两个程序段中，坐标值Ｘ、Ｚ要有变化，否则报警。 在调用新的刀具前，必须取消刀具补偿，否则也产 生报警。 ④应用刀具半径补偿的实例 精车如图９所示零件的一段圆锥外表面，使用０２
几何形状 偏置矢量值
Ｐｏ
围４几何补偿偏置
万方数据
·工艺与装备·
组合机床与自动化加工技术
还有一种，用参数设定，使几何形状补偿与磨损补 偿一样，在各程序段的终点加上或减去补偿量来进行 补偿。 ２刀尖圆弧半径补偿
作为数控车床的车刀在进行加工时都以刀尖为基 准进行对刀，进行切削加工。为了提高刀具寿命，降低 加工表面的粗糙度，实际加工中的车刀不是理想的尖 锐的一个点，而是一个半径不大的圆弧。由于切削点 沿着圆弧不断在变化，加工会产生尺寸误差。作为尺 寸精度要求高的产品，这种误差是不允许的，必须对因 车刀刀尖圆弧引起的误差进行补偿，才能加工出高精 度的零件。
工件坐标系设定是以刀具基准点为依据的，零件 加工程序中的指令值是刀位点的值。刀位点到基准点 的矢量，即刀具位置补偿。用刀具位置补偿后，改变刀
具，只需改变刀具位置补偿值，而不必改变零件加工程 序，以简化编程。
（Ｉ）刀具位置补偿的设定 当系统执行过返回参考点操作以后，刀架位于参 考点上。此时刀具基准点与参考点重合。刀具基准点 在刀架上的位置，由操作者设定。一般可以设在刀夹 更换基准位置或基准刀具刀位点上。有的机床刀架上 由于没有自动更换刀夹装置，此时基准点可以设在刀 架边缘。有时用第一把刀具作基准刀具，此时基准点 设在第一把刀具的刀位点上，如图ｌ所示。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ＣＮＣ ｌａｔｈｅ ｔｏｏｌ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｔｏｏｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ａwenku.baidu.comｄ ｔｏｏｌ ｒａｄｉｕｓ ｃｏｍｐｅｎｓａ－
ｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＣＮＣ Ｌａｔｈｅ Ｔｏｏｌ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｂｊｅｃｔ，ｉｔ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｏｏｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎ，ａｃｔｉｏｎ ｓｔｅｐｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ａｎｄ Ｄｅｔａｉｌｅｄ ｓｔｕｄｙｓ ｔｈｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｗｅａｒ
·工艺与装备·
组合机床与自动化加工技术
文章编号：ｌＯＯｔ一２２６５（２００９）０７—０１０６—０４
数控车床刀具补偿功能的应用
浦艳敏 （辽宁石油化工大学职业技术学院，辽宁抚顺 １１３００１）
摘要：数控车床刀具补偿包括刀具位置补偿和刀尖圆弧半径补偿。文章是以数控车床刀具补偿为研究
对象，分析了刀具位置补偿的原理和应用，详细的研究磨损补偿动作和几何形状补偿动作的实施；并且
２００９年第７期
·工艺与装备·
号车刀，刀尖圆角半径为０．８ｍｍ，０２号车刀的刀具半 径补偿值见表１。
Ｎ５０ Ｚ—１５５ Ｎ６０ Ｇ４０ ＧｏＯ Ｘ１５０ Ｚ１００
图９应用刀具半径补偿的实例 袭ｌ ０２号车刀的刀具半径补偿值
刀具补偿号
Ｘ
０２
Ｚ
Ｒ／ｍｍ
７＇
０．８
３
数控加工程序：
００００ｌ ；
刊１０ Ｇｏｏ Ｘ１５０ Ｚ１００ Ｔ０２０２ Ｎ２０ Ｇ４２ Ｘ４５ Ｚ０ Ｎ３０ ＣＯｌ Ｘ６０ Ｚ一１００ Ｎ４０ Ｘ１１０ Ｚ一１３０
收稿日期：２００９—０２—１３ 作者简介：浦艳敏（１９７６一），女．辽宁鞍山人，辽宁石油化工大学职业技术学院机电系讲师，硕士．主要从事机电、数控等研究，（Ｅ—ｍａｉｌ）
ｐｕｙａｎｍｉｎ２００３＠１６３．ｃｏｒｎｏ
·１０６·
万方数据
２００９年第７期
·工艺与装备·
口毒准点
Ｐ－刀位点
罐 蕊
厶
（ａ潍对值补偿彻相对值补偿
ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｈｅ ＣＮＣ ｌａｔｈｅ；ｔｏｏｌ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ｔｏｏｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ｔｏｏｌ ｒａｄｉｕｓ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ａｐｐｌｉ· Ｃａｔｉｏｎ
Ｏ 引言 数控车床刀具补偿功能包括刀具位置补偿和刀尖
圆弧半径补偿两方面。在加工程序中用Ｔ功能指定， ＴＸＸＸＸ中前两个ＸＸ为刀具号，后两个ＸＸ为刀具补偿 号，如Ｔ０２０２。如果刀具补偿号为００，则表示取消刀补。 ｌ 刀具位置补偿
（１）车刀刀尖圆弧引起加工误差的原因 如图５所示为一个刀尖的放大图形。在数控编程 中，我们常常把刀尖Ｃ看作一个尖点，工件轮廓上每个 点都被看作刀尖到达的位置。在实际对刀时，我们把 刀具的Ａ点作为端面切削点，Ｂ点作为外径切削点。 在切削加工中，切削斜面或圆弧时，切削点是在ＡＢ之 间变化的，而不是那个刀尖的假想点。由于实际运动 轨迹和假想刀尖运动轨迹不一致，就造成了加工时可 能出现的误差，如图６所示。
图５刀尖的放大图
图６车刀刀尖圆弧引起的误差
从图６可见，用带有刀尖圆弧的车刀在车削端面 和外径、内径与轴线平行的表面时，是不会产生误差 的。但在进行倒角、锥面及圆弧的切削时则会产生误 差。图中Ａ２一Ａ３、Ａ４一Ａ５发生少切现象，而在Ａ６＿Ａ７ 出现过切现象。
（２）使用刀具半补偿指令
·１０８·
万方数据
①刀具半补偿指令 Ｇ４０：取消刀具半径补偿 Ｇ４１：刀具半径左补偿，即沿刀具前进方向看，刀具 位于工件的左侧。 Ｇ４２：刀具半径右补偿，即沿刀具前进方向看，刀具 位于工件的右侧。 以上规定适用于后置刀架的数控车床。如果是前 置刀架的机床，Ｇ４１、Ｇ４２的定义正好相反，如图７所 示。