刀具補(bǔ)償

在數(shù)控加工中，由于程序所控制的刀具刀位點(diǎn)的軌跡和實(shí)際刀具切削刃口切削出的形狀并不重合，它們在尺寸大小上，存在一個刀具半徑和刀具長短的差別，為此就需要根據(jù)實(shí)際加工的形狀尺寸，算出刀具刀位點(diǎn)的軌跡坐標(biāo)，據(jù)此來控制加工。

數(shù)控加工刀具補(bǔ)償?shù)膬煞N類型：刀具半徑補(bǔ)償 (補(bǔ)償?shù)毒甙霃綄ぜ喞叽绲挠绊?；刀具長度補(bǔ)償 (補(bǔ)償?shù)毒唛L度方向尺寸的變化)。

數(shù)控加工刀具補(bǔ)償?shù)膬煞N方法：人工預(yù)刀補(bǔ) (人工輸入CAM 軟件的刀補(bǔ)量進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)刀補(bǔ))；數(shù)控系統(tǒng)具有自動刀具補(bǔ)償功能(程序調(diào)用刀具列表參數(shù)進(jìn)行刀補(bǔ))。經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐證明，如果能靈活應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償和長度補(bǔ)償功能，合理設(shè)置刀具半徑補(bǔ)償值及長度補(bǔ)償值，對數(shù)控加工將有重要的意義。

下面重點(diǎn)討論刀具的半徑補(bǔ)償和刀具的長度補(bǔ)償。

1.刀具的半徑補(bǔ)償

若數(shù)控裝置不具備刀具半徑自動補(bǔ)償功能，要想加工出合格的零件，則只有按刀具中心軌跡進(jìn)行編程，在編程時就要把刀具的半徑計算到每一步的程序中，那么數(shù)據(jù)計算就很復(fù)雜。特別是當(dāng)?shù)毒吣p后，刀具直徑發(fā)生變化，必須重新計算刀具中心軌跡，修改程序，這樣很難保證加工的精度。如果數(shù)控系統(tǒng)具備刀具半徑補(bǔ)償功能，則編程時只需按工件實(shí)際輪廓線進(jìn)行。數(shù)控系統(tǒng)會自動計算刀具中心軌跡坐標(biāo)，使刀具

偏離工件輪廓一個半徑值，即進(jìn)行半徑補(bǔ)償。

1.1 刀具半徑補(bǔ)償?shù)姆椒?/p>

根據(jù)ISO 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，工件假定不動，刀具運(yùn)動。沿刀具的運(yùn)動方向看，當(dāng)?shù)毒咛幵诠ぜ邢鬏喞髠?cè)時，稱為刀具半徑左補(bǔ)償，用G41 表示；當(dāng)?shù)毒咛幵诠ぜ邢鬏喞覀?cè)時，稱刀具半徑右補(bǔ)償，用G42 表示。如圖所示。

1.2 刀具半徑補(bǔ)償?shù)墓ぷ鬟^程

刀具半徑補(bǔ)償?shù)墓ぷ鬟^程分三步：即刀補(bǔ)的建立、刀補(bǔ)進(jìn)行和刀補(bǔ)的取消。

(1)刀補(bǔ)的建立。刀補(bǔ)的建立，就是指刀具從起點(diǎn)接近工件時，刀具中心從與編程軌跡重合過渡到與編程軌跡偏離一個偏置量的過程。G41、G42 只能在含有G00 或GO1 的程序段有效。

(2)刀補(bǔ)的進(jìn)行。刀補(bǔ)一旦建立，便一直有效，即刀具中心與編程軌跡始終相距一個偏置量，直到刀補(bǔ)取消。此時半徑補(bǔ)償在G00、G01 情況下均有效。

(3)刀補(bǔ)取消。使用G40 取消刀具半徑補(bǔ)償，使用該指令后，G41、G42 指令無效。

1.3 刀具半徑補(bǔ)償功能在數(shù)控銑削和加工中心編程中應(yīng)用

(1)避免計算刀具中心軌跡，可直接用零件輪廓尺寸編程。計算復(fù)雜形狀工件刀具中心軌跡是比較麻煩的，只要采用刀具半徑補(bǔ)償，銑刀自動向被加工工件輪廓外側(cè)位移一個刀具半徑，不必再計算銑刀中心軌跡，

(2)利用同一個程序、同一把刀具，通過設(shè)置不同大小的刀具補(bǔ)償半徑值，而逐步減少切削余盈的方法，來達(dá)到粗、精加工的目的。如采用半徑為R 的刀具，在粗加工時．設(shè)置刀其半徑值為R+d (d 為精加工余量)．在精加工時，設(shè)置刀具半徑值為R，就可以用同一加工程序，完成工件的粗加工與精加工。

(3)刀具因磨損、重磨、換新刀而引起直徑改變后，不需修改程序．只需更改刀具參數(shù)的刀補(bǔ)值。在生產(chǎn)中，刀具磨損或更換新刀具時，會發(fā)生刀具半徑尺寸變化，采用刀具半徑補(bǔ)償，只要重新設(shè)置刀具半徑值，不必改變加工程序．就可以解決刀具半徑變化同題。

(4)改變刀具補(bǔ)償值對零件進(jìn)行加工修正。

(5)補(bǔ)償?shù)陌霃街悼赏ㄟ^波龍BLUM 激光對刀儀自動測量得出。

1.4 刀具半徑補(bǔ)償在實(shí)際應(yīng)用中的注意事項

以上闡述了靈活應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償功能、合理設(shè)置刀具半徑補(bǔ)償值，在數(shù)控加工中的重要意義。然而在實(shí)際使用時，還必須注意以下幾點(diǎn)：

(1)使用刀具半徑補(bǔ)償和去除刀具半徑補(bǔ)償時，刀具必須在所補(bǔ)償?shù)钠矫鎯?nèi)移動（也就是只適合等高加工），且移動距離應(yīng)大于刀具半徑補(bǔ)償值。若加工半徑小于刀具半徑的內(nèi)圓弧．進(jìn)行半徑補(bǔ)償將會產(chǎn)生過切現(xiàn)象．只有過渡圓角半徑大于等于刀具半徑與精加工余量的和的情況下，才能正常切削。

(2)建立或撤消刀補(bǔ)，必須在刀具移動指令GOO 或G01 模式下使用．不可用于圓弧切削指令G02，G03 中．且G41、G42 不能重復(fù)使用。

(3)D00-D99 為刀具補(bǔ)償號，D00 意味著取消刀具補(bǔ)償，刀具補(bǔ)償值在加工或運(yùn)行之前，必須設(shè)定在補(bǔ)償存儲器中。

(4)若程序中沒有G41，G42 指令，即使波龍BLUM 激光對刀儀測量出了半徑值也是不會進(jìn)行補(bǔ)償?shù)摹?/p>

2， 刀具長度補(bǔ)償

數(shù)控銑床的軸內(nèi)孔為標(biāo)準(zhǔn)莫氏錐孔，刀柄為標(biāo)準(zhǔn)莫氏外圓錐。安裝時．以數(shù)控銑床的錐孔作為定位基準(zhǔn)面．把主軸的端面與刀柄軸線的交點(diǎn)，定為刀具的零點(diǎn)。刀頭的端面到刀柄的端面(刀具零點(diǎn))的距離，叫刀具的長度(如圖所示)。其值可用波龍BLUM 對刀儀自動測出，并自動輸入數(shù)控系統(tǒng)的刀具列表中。

2.1 刀具長度補(bǔ)償?shù)幕靖拍?/p>

數(shù)控加工中心所使用的刀具，每把刀具的長度不一定相同，同時由于刀具的磨損或其他原因，引起刀具長度發(fā)生變化，使用刀具長度補(bǔ)償指令，可以不必通過手動重新調(diào)整刀具或手動重新對刀，而是通過BLUM 對刀儀自動測出刀具長度來補(bǔ)償長度方向的誤差。

2.2 刀具長度補(bǔ)償?shù)姆椒?/p>

長度補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ捎米詣友a(bǔ)償。將不同長度的刀具，通過波龍BLUM 對刀儀測出長度。對刀儀會自動把刀具長度數(shù)值輸人刀具參數(shù)表，避免人工對刀并抄數(shù)輸入時產(chǎn)生的人為錯誤。

刀具長度補(bǔ)償指令為G43，G44, G49。

刀具長度補(bǔ)償?shù)木幊谈袷?G43/G44/G49 G00/G01 Z_H_;

其中，

G43 為刀具長度正向補(bǔ)償指令;

G44 為刀具長度負(fù)向補(bǔ)償指令;

G49 為撤銷刀具長度補(bǔ)償指令Z 為指令中指定的終止位置;

H 后面為00 至99 的任意兩位數(shù)字，該數(shù)字為長度補(bǔ)償值的補(bǔ)償號，補(bǔ)償量要預(yù)先手動輸入或通過波龍BLUM 對刀儀自動輸入機(jī)床控制器的對應(yīng)刀具列表中。當(dāng)數(shù)控裝置讀到該程序段時.數(shù)控裝置會到H 所指定的刀具長度補(bǔ)償?shù)刂穬?nèi)讀取長度補(bǔ)償值，并自動進(jìn)行補(bǔ)償。

2.3 刀具長度補(bǔ)償?shù)墓ぷ鬟^程

當(dāng)執(zhí)行G 長度補(bǔ)償指令時，刀具刀位點(diǎn)實(shí)際到達(dá)點(diǎn)位置，等于指令中指定點(diǎn)的位置與長度補(bǔ)償寄存器中的補(bǔ)償值相加，相當(dāng)于把刀具抬起一個長度補(bǔ)償值的高度(z 實(shí)際值=Z 指令值+(H？？)。同理，當(dāng)執(zhí)行G44 長度補(bǔ)償指令時，刀具刀位點(diǎn)實(shí)際到達(dá)點(diǎn)位置，等于指令中指定點(diǎn)的位置與長度補(bǔ)償寄存器中的補(bǔ)償值相減，相當(dāng)于把刀具向下伸長一個長度補(bǔ)償值的高度(Z 實(shí)際值二Z 指令值-(Hxx)。另外，長度補(bǔ)償值也可以設(shè)負(fù)值，當(dāng)用G43 指令中對應(yīng)的補(bǔ)償值設(shè)為負(fù)值，相當(dāng)于G44 指令中對應(yīng)的補(bǔ)償值設(shè)為正值的效果，同理，當(dāng)用G44 指令中對應(yīng)的補(bǔ)償值設(shè)為負(fù)值，相當(dāng)于G43 指令中對應(yīng)的補(bǔ)償值設(shè)為正值的效果。

2.4 刀具長度補(bǔ)償功能在數(shù)控銑削編程中應(yīng)用

(1)用于刀具Z 向的補(bǔ)償。

(2)使刀具在軸向(Z 向)的實(shí)際位移量，比程序給定值增加或減少一個偏置量。

(3)使用刀具長度補(bǔ)償功能，可以在當(dāng)實(shí)際使用刀具與編程或?qū)Φ稌r，標(biāo)準(zhǔn)刀具長度有出人時，或刀具磨損后刀具長度變短時，不需重新改動程序或重新進(jìn)行對刀調(diào)整，僅只需改變刀具數(shù)據(jù)庫中刀具長度補(bǔ)償量即可。

(4)利用該功能，還可在加工深度方向上進(jìn)行分層銑削，即通過改變刀具長度補(bǔ)償值的大小，通過多次運(yùn)行程序而實(shí)現(xiàn)。

(5)利用刀具長度補(bǔ)償，可以減少對刀次數(shù)。在數(shù)控銑床上加工零件時，當(dāng)某一零

件需要多把刀而共用一個刀柄，或多把刀分別裝在同一規(guī)格的刀柄上時，以第一把刀

為基準(zhǔn)，測量并記錄刀位點(diǎn)與刀柄端部距離，當(dāng)用第二把刀時，測量第二把刀刀位點(diǎn)

與刀柄端部距離，與第一把刀進(jìn)行比較，在用第二把刀的時候，程序中用刀具長度補(bǔ)

償指令，并將兩把刀與刀柄端部的距離之差值作為補(bǔ)償量(注意分析是正值還是負(fù)值，

不再贅述)，只要工件沒有重新裝夾，第二把刀仍然可以用第一把刀對刀設(shè)置的G54 坐

標(biāo)系，原理與加工中心中應(yīng)用刀具長度補(bǔ)償相同。

(6)利用波龍BLUM 對刀儀自動測量可大大提高測量的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性。

2.5 使用G43/G44/G49 指令的注意事項

(1)刀具在Z 方向要有直線運(yùn)動G00/G01，同時要在一定的安全高度上，否則會造成事故。

(2)H00-H99 為刀具補(bǔ)償號，H00 意味著取消刀具長度補(bǔ)償，刀具長度補(bǔ)償值在加工或運(yùn)行之前，必須手動輸入或利用對刀儀自動輸入至刀具列表中。

3 結(jié)束語及相關(guān)產(chǎn)品

刀具補(bǔ)償功能，在數(shù)控加工中有著非常重要的作用。數(shù)控機(jī)床中的刀具半徑補(bǔ)償功能和刀具長度補(bǔ)償功能，極大方便了計算和編程。對其靈活、合理地運(yùn)用，是保證數(shù)控加工有效性、準(zhǔn)確性的重要因素。

森瑪?shù)聰?shù)控：數(shù)控機(jī)床是如何利用刀具補(bǔ)償原理來消除加工誤差

刀具或刀尖半徑補(bǔ)償?shù)囊饬x：在進(jìn)行工件輪廓的加工時，由于刀具半徑、刀尖半

徑的存在，刀具中心或假想刀尖和工件輪廓不重合。如果數(shù)控系統(tǒng)不具備刀具半徑自動補(bǔ)償功能，則只能把工件輪廓換算成刀心軌跡進(jìn)行編程，然后進(jìn)行加工。當(dāng)?shù)毒吣p、重磨、換刀時，要重新計算刀心軌跡，修改程序。然而當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)具備刀具半徑自動補(bǔ)償功能時，則只需按工件輪廓進(jìn)行編程，數(shù)控系統(tǒng)會自動計算刀心軌跡，使刀具偏離工件輪廓一個半徑值，即使刀具磨損、重磨、換刀時，也只需修改刀具偏離工件輪廓的半徑值即偏置值，自動進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償，不需要修改程序。

數(shù)控車床是按假想刀尖運(yùn)動編程的，實(shí)際刀尖部位是一個小圓弧，在車削圓錐面和圓弧時會產(chǎn)生加工誤差。如果采用刀尖圓弧半徑補(bǔ)償方法，預(yù)先把刀尖圓弧半徑和刀尖圓弧位置等參數(shù)輸入到刀具數(shù)據(jù)庫內(nèi)，按工件輪廓編程，數(shù)控系統(tǒng)自動計算刀心軌跡，控制刀心軌跡進(jìn)行切削加工，消除了由刀尖圓弧而引起的加工誤差。同時也可以通過修改磨耗值來消除由于刀具磨損或?qū)Φ妒д`等引起的加工誤差。

同樣，在數(shù)控銑床中，刀具半徑偏置量預(yù)先寄存在指定的寄存器中，運(yùn)用刀具半徑補(bǔ)償指令，通過調(diào)整刀具半徑補(bǔ)償值來補(bǔ)償?shù)毒叩哪p量等，以消除由于刀具磨損等引起的加工誤差。同時即使更換刀具或進(jìn)行了刀具重磨，只要加工輪廓不變、加工坐標(biāo)系不變，就完全可以使用原來的程序。同時作為應(yīng)用還可以通過調(diào)整刀具半徑補(bǔ)償量，來使用同一程序進(jìn)行同一輪廓同一條件下的粗、精加工。