第八节 数控车床的刀具补偿功能

第八节数控车床的刀具补偿功能

一、数控车床用刀具的交换功能1．刀具的交换指令格式一：T0101；该指令为FANUC系统转刀指令，前面的T01表示换1号刀，后面的01表示使用1号刀具补偿。指令格式二：T04D01；该指令为SIEMENS系统转刀指令，T04表示换4号刀，D01表示使用4号刀的1号刀沿作为刀具补偿存储器。2．换刀点所谓换刀点是指刀架自动转位时的位置。二、刀具补偿功能1．刀具补偿功能的定义

定义：数控机床根据刀具实际尺寸，自动改变机床坐标轴或刀具刀位点位置，使实际加工轮廓和编程轨迹完全一致的功能。分类：刀具偏移（也称为刀具长度补偿）、刀尖圆弧半径补偿。2．刀位点的概念

概念：指编制程序和加工时，用于表示刀具特征的点，也是对刀和加工的基准点。数控车刀的刀位点三、刀具偏移补偿

1．刀具偏移的含义含义：用来补偿假定刀具长度与基准刀具长度之长度差的功能。车床数控系统规定X轴与Z轴可同时实现刀具偏移。分类：刀具几何偏移、刀具磨损偏移。刀具偏移补偿功能示例

刀具项目T01（基准刀具）T02T04X（直径）ZX（直径）ZX（直径）Z长度差值00-1051010刀具移动距离203030251020图中的代码“T”指刀沿类型，不是指刀具号，也不是指刀补号。FANUC系统的刀具几何偏移补偿参数设置2．利用刀具几何偏移进行对刀操作（1）对刀操作的定义定义：调整每把刀的刀位点，使其尽量重合于某一理想基准点。（2）对刀操作的过程1）手动操作加工端面，记录下刀位点的Z向机械坐标值。2）手动操作加工外圆，记录下刀位点的X向机械坐标值，停机测量工件直径，计算出主轴中心的机械坐标值。3）将X、Z值输入相应的刀具几何偏移存储器中。数控车床的对刀过程

（3）利用刀具几何偏移进行对刀操作的实质利用刀具几何偏移进行对刀的实质就是利用刀具几何偏移使工件坐标系原点与机床原点重合。3．刀具偏移的应用利用刀具偏移功能，可以修整因对刀不正确或刀具磨损等原因造成的工件加工误差。例加工外圆表面时，如果外圆直径比要求的尺寸大了0.2mm，此时只需将刀具偏移存储器中的X值减小0.2，并用原刀具及原程序重新加工该零件，即可修整该加工误差。同样，如出现Z方向的误差，则其修整办法相同。四、刀尖圆弧半径补偿（G40、G41、G42）1．刀尖圆弧半径补偿的定义为确保工件轮廓形状，加工时不允许刀具刀尖圆弧的圆心运动轨迹与被加工工件轮廓重合，而应与工件轮廓偏移一个半径值，这种偏移称为刀尖圆弧半径补偿。圆弧形车刀的刀刃半径偏移也与其相同。2．假想刀尖与刀尖圆弧半径在理想状态下，我们总是将尖形车刀的刀位点假想成一个点，该点即为假想刀尖（图中的A点）。假想刀尖示意图所谓刀尖圆弧半径是指车刀刀尖圆弧所构成的假想圆半径（图中的r）。实践中，所有车刀均有大小不等或近似的刀尖圆弧，假想刀尖在实际加工中是不存在的。假想刀尖示意图3．未使用刀尖圆弧半径补偿时的加工误差分析（1）加工台阶面或端面时，对加工表面的尺寸和形状影响不大，但在端面的中心位置和台阶的清角位置会产生残留误差，如图所示。（2）加工圆锥面时，对圆锥的锥度不会产生影响，但对锥面的大小端尺寸会产生较大的影响，通常情况下，会使外锥面的尺寸变大，而使内锥面的尺寸变小，如图所示。（3）加工圆弧时，会对圆弧的圆度和圆弧半径产生影响。加工外凸圆弧时，会使加工后的圆弧半径变小，其值=理论轮廓半径R–刀尖圆弧半径r，如图所示。加工内凹圆弧时，会使加工后的圆弧半径变大，其值=理论轮廓半径R+刀尖圆弧半径r，如图所示。4．刀尖圆弧半径补偿指令（1）指令格式G41G01/G00X

Y

F

；（刀尖圆弧半径左补偿）G42G01/G00X

Y

F

；（刀尖圆弧半径右补偿）G40G01/G00X

Y

；（取消刀尖圆弧半径补偿）（2）指令说明刀尖圆弧半径补偿偏置方向的判别：刀尖圆弧半径补偿偏置方向的判别a）后置刀架，+Y轴向外b）前置刀架，+Y轴向内5．圆弧车刀刀沿位置的确定数控车刀的刀沿位置a）后置刀架，+Y轴向外b）前置刀架，+Y轴向内c）具体刀具的相应刀沿号P–假想刀尖点S–刀沿圆心位置r–刀尖圆弧半径部分典型刀具的刀沿号a）后置刀架的刀沿位置号b）前置刀架的刀沿位置号6．刀尖圆弧半径补偿过程刀尖圆弧半径补偿的过程分为三步：即刀补的建立，刀补的进行和刀补的取消。刀尖圆弧半径补偿过程FC—刀补建立CDE—刀补执行EF—刀补取消O0010；N10G99G40G21；（程序初始化）N20T0101；（转1号刀，执行1号刀补）N30M03S1000；（主轴按1000r/min正转）N40G00X85.0Z10.0；（快速点定位）N50G42G01X40.0Z5.0F0.2；（刀补建立）N60Z－18.0；（刀补进行）N70X80.0；（刀补进行）N80G40G00X85.0Z10.0；（刀补取消）N90G28U0W0；（返回参考点）N100M30；补偿过程加工程序如下：7．进行刀具半径补偿时应注意的事项（1）刀具圆弧半径补偿模式的建立与取消程序段只能在G00或G01移动指令模式下才有效。（2）G41／G42不带参数，其补偿号(代表所用刀具对应的刀尖半径补偿值)由T指令指定。该刀尖圆弧半径补偿号与刀具偏置补偿号对应。（3）采用切线切入方式或法线切入方式建立或取消刀补。对于不便于沿工件轮廓线方向切向或法向切入切出时，可根据情况增加一个过渡圆弧的辅助程序段。（4）为了防止在刀具半径补偿建立与取消过程中刀具产生过切现象，在建立与取消补偿时，程序段的起始位置与终点位置最好与补偿方向在同一侧。（5）在刀具补偿模式下，一般不允许存在连续两段以上的补偿平面内非移动指令，否则刀具也会出现过切等危险动作。（6