数控车床加工中刀具补偿的应用

伯特利数控陈生

一 刀具位置补偿

加工过程中，若使用多把刀具，通常取刀架中心位置作为编程原点，即以刀架中心A 为程序的起始点，如图所示，而刀具实际移动轨迹由刀具位置补偿值控制由图可见，刀具位置补偿包含刀具几何补偿值和磨损补偿值

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由于存在两种形式的偏移量，所以刀具位置补偿使用两种方法，一种方法是将几何补偿值和磨损补偿值分别设定存储单元存放补偿值，其格式为：

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总补偿值存储单元编号有两个作用，一个作用是选择刀具号对应的补偿值，并执行刀具位置补偿功能；另一个作用是当存储单元编号为 00 时可以取消位置补偿，例如T0100，表示消去1号刀具当前的补偿值 下图表示位置补偿的作用，图中的细线是刀架中心 A 点的编程轨迹线，粗线是执行位置补偿时 A 点的实际轨迹线，实际轨迹的方位和X Z轴的补偿值有关

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二 刀具半径补偿

编制加工程序时，一般是将刀尖看作是一个点，然而实际上刀尖是有圆弧的，在切削内孔 外圆及端面时，刀尖圆弧不影响加工尺寸和形状，但在切削锥面和圆弧时，则会导致刀具的行走诡计与编程轨迹不相吻合，而有一差值若采用假想刀尖编程时，刀具实际加工轨迹与工件要求的轮廓形状存在误差，误差大小与圆弧半径有关 若采用刀具圆弧中心编程并使用半径补偿功能时，加工轨迹和工件要求的轮廓相等

如果按照刀架中心 A 点作为编程起始点，不考虑圆弧半径补偿，则车刀在 X 轴和 Z 轴的位置补偿值可如图所示方法确定，而将刀具的圆弧半径 r 值放入相应的存储单元中，在加工时数控装置自动进行圆弧半径补偿

刀具半径是否补偿以及采用何种方式补偿，是由 G 指令中的 G40

G41 G42指令决定的：

G40 刀具半径补偿取消，即使用该指令后，使 G42

G41指令无效

G41 刀具半径左补偿，即沿刀具运动方向看，刀具位于工件左侧时的刀具半径补偿

G42 刀具半径右补偿，即沿刀具运动方向看，刀具位于工件右侧时的刀具半径补偿

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下图是使用圆弧半径补偿时刀具补偿过程从上图可以看出，在起始程序段中，刀具在移动过程中逐渐加上补偿值 当起始程序段结束之后，刀具圆弧中心停留在程序设定坐标点的垂线上，距离是半径补偿值

三 无刀具半径补偿功能时的刀具补偿计算

当数控车床不具备刀具半径补偿功能时，用圆头车刀加工工件时，就要用计算的方法来求解刀具半径补偿量如下图所示，若假想刀尖沿工件轮廓 AB 移动，即 P1P2 与AB重合，并按AB尺寸编程，则必然产生图中ABCD残留误差

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如下图所示，使车刀的切削点移至 AB，并沿 AB 移动，从而可避免残留误差，但这时假想刀尖轨迹 P3P4与轮廓在 Z 方向

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四 结束语

刀具补偿功能的作用主要在于简化程序，即按零件的轮廓尺寸编程 在加工前，操作者测量实际的刀具长度半径和确定补偿正负号，作为刀具补偿参数输入数控系统，使得由于换刀或刀具磨损带来刀具尺寸参数变化时，虽照用原程序，却仍能加工出合乎尺寸要求的零件此外，刀具补偿功能还可以满足编程和加工工艺的一些特殊要求

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