1、目錄摘要：在數(shù)控銑床上進行零件輪廓的銑削加工時，由于刀具半徑的存在，刀具 中心軌跡與零件輪廓不重合。數(shù)控機床具備刀具半徑補償功能時，數(shù)控加工只需根 據(jù)零件軌跡輪廓編程，數(shù)控系統(tǒng)能夠自動計算出刀具中心軌跡，加工出所需要的零 件輪廓，達到簡化編程的目的。利用系統(tǒng)的長度補償功能也可以建立起刀具長度補 償。關(guān)鍵詞：數(shù)控機床數(shù)控系統(tǒng)刀具半徑補償?shù)毒唛L度補償刖言在編程中所得到的刀具運動路徑都是指刀具中心運動路徑。若僅限于用這些指 令編制加工某尺寸要求的外形或內(nèi)腔的程序，則由所使用刀具的直徑和長度不同將 會寫出不同程序，更麻煩的是一旦刀具磨損了又必須修改程序。顯然這種方法太復(fù) 雜。刀具補償功能可以解決這類問

2、題。有了刀具補償功能，編程人員只需根據(jù)工件輪廓編程，數(shù)控系統(tǒng)會自動計算出 刀具中心軌跡，編程時不需要考慮刀具的具體尺寸，只要在程序中加入有關(guān)補償指 令，并在刀補表設(shè)定有關(guān)參數(shù)，那么程序在執(zhí)行到該指令時刀具中心的運動軌跡就 自動根據(jù)所給定的數(shù)據(jù)做相應(yīng)的偏置，以保證用不同尺寸的刀具加工出相同尺寸的 工件。同時，為了簡化編程，在編程時除了可以不考慮刀具半徑值外，也可以不考 慮刀具長度值，此時只需利用系統(tǒng)的長度補償功能建立起相應(yīng)的長度補償即可。數(shù)控加工中刀具補償?shù)膽?yīng)用對于銑削和車削數(shù)控加工，盡管二維刀具半徑補償?shù)脑硐嗤捎诘毒咝?狀和加工方法區(qū)別較大，道具半徑補償方法仍有一定的區(qū)別。1數(shù)控銑削加

3、工刀具半徑補償1.1刀具半徑補償?shù)哪康脑跀?shù)控銑床上進行工件輪廓銑削加工時，由于刀具半徑的存在，刀具中心（刀 心）軌跡和工件輪廓不重合。如果數(shù)控系統(tǒng)不具備刀具半徑自動補償功能，則只能 按刀心軌跡進行編程，即在編程時給出刀具的中心軌跡、如圖所示的點劃線軌跡， 其計算相當(dāng)復(fù)雜，尤其當(dāng)?shù)毒吣p、重磨或換新刀而使刀具直徑變化時，必須重新 計算刀心軌跡，修改程序，這樣既繁瑣，又不易保證加工精度。當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)具有刀 具半徑補償功能時，數(shù)控編程只須按工件輪廓進行，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，即進行刀具半徑補償。1.2刀具半徑補償?shù)姆椒〝?shù)控系統(tǒng)的刀具半徑補償就是將計算刀具中心軌跡的

4、過程交由數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行， 編程員假設(shè)刀具的半徑為零，直接根據(jù)零件輪廓形狀進行編程，因此，這種編程方 法也稱為對零件的編程，而實際的刀具半徑則存放在一個可編程刀具半徑偏置寄存 器中，在加工過程中，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)零件程序和刀具半徑自動計算刀具中心軌跡， 完成對零件的加工。當(dāng)?shù)毒甙霃桨l(fā)生變化時，不需要修改零件程序，只需修改放在 刀具半徑偏置寄存器中的刀具半徑置或者選用存放在另一個刀具半徑偏置寄存器中 的刀具半徑所對應(yīng)的刀具即可。刀具半徑補償?shù)慕⒔⒌毒甙霃窖a償指令格 式為：G17/G18/G19G00/G01G41/G42X_Y Z D X、Y、Z值為三坐標(biāo)軸中配合平面選擇（G17、G18、G19）的

5、任意兩軸；D 為刀具半徑補償號碼，即執(zhí)行刀具半徑補償 G41或G42指令時，控制器會到D所 指定的刀具補償號內(nèi)選取刀具半徑補償值。銑削加工刀具半徑補償分為刀具半徑左刀補和半徑右刀補，分別為G41和G42。沿著刀具前進方向當(dāng)?shù)毒咧行能壽E位于零件輪廓左邊時，稱為左刀補；反之 稱為右刀補。當(dāng)不需要刀具半徑補償時，則用G40取消刀具半徑補償。a建立左刀具補償G41 b建立右刀具補償G42現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)一般都設(shè)置有若干個可編程刀具半徑偏置寄存器，并對其進行編 號，專供刀具補償之用，可將刀具補償參數(shù)（刀具半徑補償、刀具長度補償?shù)龋┐嫒脒@些寄存 器中。進行數(shù)控編程時，只需要調(diào)用所需刀具半徑補償參數(shù)所對應(yīng)的寄存

6、器編號即 可，加工時數(shù)控系統(tǒng)將編號對應(yīng)的刀具半徑偏置寄存器中存放的刀具半徑取出，對 刀具中心軌跡進行補償計算，生成實際的刀具中心運動軌跡。如圖所示華中世紀星（HNC-21M ）數(shù)控銑床刀偏表的填寫r j :vaooe00,000 ：0亍10o+&onI. mpono?flqTqqi1,00a 1nn.floa .ODCIft則的Ve.tai一Muj亍hsao6aUM自i.ae0刀具從起刀點（一般位于零件輪廓及毛坯之外，距離加工零件輪廓切入點較 近）以進給速度接近工件，刀具半徑補償偏置方向由 G41 （左刀補）或G42 （右刀補）確定。在 建立刀補補償時，刀具半徑補償?shù)慕⑴c取消只能用G00或G

7、01指令，不得是G02或G03。刀具半徑補償平面的切換必須在補償取消方式下進行。刀具半徑補償?shù)娜∠∠毒甙霃窖a償?shù)母袷剑篏00/G01G40X_Y 刀具撤離工件，回到退刀點，取消刀具半徑補償。與建立刀具半徑補償過程類 似，推倒點也應(yīng)位于零件輪廓之外，距離加工零件輪廓退出點較近，可與起刀點相 同。刀具撤離刀具中心軌跡回到編程軌跡上。與建立刀具半徑補償時義勇，刀具中 心軌跡也要比程序軌跡伸長或縮短一個刀具半徑值的距離。1.3刀具半徑補償過程中心軌跡在加工如下圖所示零件的外輪廓或內(nèi)腔，編程時，按編程軌跡坐標(biāo)編寫程序, 并設(shè)定刀具半徑補償方向和補償值。加工時，刀具按刀具中心軌跡運動。J H l-dj

8、iji圖為數(shù)控銑削加工建立和取消刀具半徑補償示例，程序如下：2數(shù)控車削加工刀尖半徑補償對于數(shù)控車削加工，由于車刀的刀尖通常是一段半徑很小的圓弧，而假設(shè)的刀 尖（一般是通過對刀儀測量出來的）并不是刀尖圓弧上的一點，在車削錐面、倒角 或圓弧時，可能會造成切削加工不足或過切現(xiàn)象。如圖所示描述了切削錐面時因切 削加工不足而產(chǎn)生的加工誤差。我們編程時，設(shè)定刀架上各刀在工作位時，其刀尖位置是一致的。但由于刀具 的幾何形狀、及安裝的不同，其刀尖位置是不一致的，其相對于工件原點的距離也 是不同的。因此需要將各刀具的位置值進行比較或設(shè)定，稱為刀具偏置補償。刀具 偏置補償可使加工程序不隨刀尖位置的不同而改變。1.

9、刀尖圓弧半徑補償?shù)母袷剑簲?shù)控程序一般是針對刀具上的某一點即刀位點，按工件輪廓尺寸編制的。車刀 的刀位點一般為理想狀態(tài)下的假想刀尖 A點或刀尖圓弧圓心0點。但實際加工中 的車刀，由于工藝或其他要求，刀尖往往不是一理想點，而是一段圓弧。當(dāng)切削加工時刀具切削點在刀尖圓弧上變動；造成實際切削點與刀位點之間的位置有偏差， 故造成過切或少切。這種由于刀尖不是一理想點而是一段圓弧，造成的加工誤差， 可用刀尖園弧半徑補償功能來消除。刀尖圓弧半徑補償是通過G41、G42、G40代碼及T代碼指定的刀尖圓弧半徑補償號，加入或取消半徑補償。G40:取消刀尖半徑補償；G41:左刀補（在刀具前進方向左側(cè)補償，如圖3343

10、;G42:右刀補（在刀具前進方向右側(cè)補償，如圖3.3.43；X, Z: G00/G01的參數(shù)，即建立刀補或取消刀補的終點；注意：G40、G41、G42都是模態(tài)代碼，可相互注銷。為了消除由刀尖圓弧半徑所引起的誤差，在加工工件之前，必須把刀具半徑補 償?shù)挠嘘P(guān)參數(shù)輸入到CNC裝置中，可通過刀具補償設(shè)定畫面設(shè)定，如圖所示華中 世紀星（HNC-21T ）數(shù)控車床床刀偏表的設(shè)定：G42沿普刀具v少方向看刀具衣匸件右側(cè)注意:(1 G41/G42不帶參數(shù)，其補償號(代表所用刀具對應(yīng)的刀尖半徑補償值由T代碼指定。其刀尖圓弧補償號與刀具偏置補償號對應(yīng)。(2刀尖半徑補償?shù)慕⑴c取消只能用 G00或G01指令，不得是

11、G02或G03。G40、G41、G42不能重復(fù)使用，即在程序中前面有了 G41和G42指令之 后，不能再直接使用G41和G42指令。若想使用，則必須先用 G40指令取消原補 償狀態(tài)后，再使用G41和G42，否則補償就不正常了。刀尖圓弧半徑補償寄存器中，定義了車刀圓弧半徑及刀尖的方向號。車刀刀尖的方向號定義了刀具刀位點與 刀尖圓弧中心的位置關(guān)系，其從 09有十個方向，操作時，先將每一把刀具的四 個數(shù)據(jù)分別設(shè)定到刀偏表中，方可實現(xiàn)自動補償。假想到件位置代號是對不同形式 刀具的一種編碼，如圖3.3.44所示。a前置刀架b后置刀架圖車刀刀尖位置編碼定義在加工前，首先必須在刀尖半徑補償?shù)牡都夥轿惶幵O(shè)定好

12、刀具的方位，否則就 不能正常的加入刀尖的補償功能。如圖所示華中世紀星（HNC-2仃）數(shù)控車床床刀尖半徑補償?shù)牡都夥轿坏脑O(shè)定：I2數(shù)控加工的刀具長度補償為了簡化零件的數(shù)控加工編程，使數(shù)控程序與刀具形狀和刀具尺寸盡量無關(guān)， 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)除了具有刀具半徑補償功能外，還具有刀具長度補償功能。刀具長度 補償使刀具垂直于走刀平面（比如 X-Y平面，由G17指定）偏移一個刀具長度修 正值，因此在數(shù)控編程過程，一般無需考慮刀具長度。刀具長度補償視情況而定。刀具長度補償一般用于刀具軸向（Z ）向的補償，它使刀具在Z方向的實際位 移量比程序給定值增加或減少一個偏移量，這樣當(dāng)?shù)毒咴陂L度方向的尺寸發(fā)生變化 時，可以在

13、不改變在不改變程序的情況下，通過改變刀具偏置量，加工出所要求的 零件尺寸。這樣，當(dāng)更換刀具或刀具磨損時，不需要重新對刀或修改程序，通過改 變補償值，即可用同一段程序進行加工。數(shù)控銑床所使用的刀具，每把刀具的長度都不相同，同時，由于刀具的磨損過 其他原因引起的刀具長度發(fā)生變化，使用刀具長度補償指令，可使每一把刀具加工 出來的深度尺寸都正確。1.刀具長度補償?shù)姆椒ǜ袷剑篏43/G44L HG43表示長度正補償，G44為長度負補償；Z表示Z軸的移動坐標(biāo)值；H指令 表示長度補償號；執(zhí)行G43或G44指令時，控制器會到H所指定的刀具補償號內(nèi) 進行刀具長度補償值，長度補償由操作面板上相對應(yīng)的偏置寄存器中設(shè)

14、定，如圖所 示華中世紀星（HNC-21M ）數(shù)控銑床長度補償?shù)脑O(shè)定：/孚中衛(wèi) 上乂2加血亡LjJ使用G43、G44指令時無論用絕對尺寸還是增量尺寸編程，程序中所指定的目 標(biāo)點的坐標(biāo)值Z，都要與H所指定的寄存器的偏置值進行運算，G43時相加，G44 時相減，然后把運算結(jié)果作為終點坐標(biāo)值進行加工。G43、G44均為模態(tài)代碼。2.取消長度補償指令格式為G49G00/G01Z使用刀具長度補償功能應(yīng)注意以下幾點: 使用G43或G44指令刀具長度補償時，只能有 Z軸的移動量，若有其他軸 向的移動，則加工不上刀具長度補償。 G43、G44為續(xù)效代碼，如要取消刀具長度補償，除用 G49外，也可以用H00的辦法

15、，這是因為H00的偏置量固定為0。 指令刀具長度補償時，必須同時指令刀具長度偏置號H代碼，H代碼由地址符H后跟2位數(shù)字組成，數(shù)字表示刀具長度偏置寄存器號；若沒有 H代碼，則程序中的刀具長度補償 功能將不起作用。3長度補償值的確定刀具長度補償值可通過如下幾種方設(shè)定： 事先通過機外對刀法測量出刀具長度，作為刀具長度補償值（該值為正），輸入對應(yīng)的刀具補償參數(shù)中。 將其中一把刀具作為基準(zhǔn)刀，其長度補償值為零，其他刀具的長度補償值 為與基準(zhǔn)刀長度的差值（可通過機外對刀測量）。總結(jié)隨著我國書空機床的使用不斷增加，數(shù)控技術(shù)迅速發(fā)展，市場急需大量 的數(shù)控變成、操作和維 護的應(yīng)用型高級技術(shù)人才，刀具補償功能，一般數(shù)控機場的 半徑補償只限于在二維平面內(nèi)進行，故在 刀具補償前需先進行平面選擇，刀具在 所選擇的平面中帶刀具半徑補償功能。刀具必須有相應(yīng)的寄存器才能有效。控制器自動計算出當(dāng)前刀具運動所產(chǎn)生的、與編程輪廓等距離刀具軌跡。參考文獻1蔣建強數(shù)控加工技術(shù)與實訓(xùn)M.北京：電子工業(yè)出版社，2003.8 2余英良.數(shù)控加