數(shù)控加工中心是怎樣進(jìn)行刀具補(bǔ)償?shù)模?/h1>

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加工中心用來(lái)加工形狀復(fù)雜、工序多、精度要求較高的零件，因而加工一個(gè)零件需用幾把或十幾把刀具甚至更多。由于每把刀具的直徑大小和長(zhǎng)度都是不同的，在對(duì)被加工零件確定工件坐標(biāo)系零點(diǎn)后，有必要引入刀具補(bǔ)償功能，以保證在加工過(guò)程中各把刀下降到正確的高度和以正確的刀具路徑進(jìn)行切削加工。



刀具補(bǔ)償可分為刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償。長(zhǎng)度補(bǔ)償是指主軸軸向的補(bǔ)償,也就是銑刀軸向的補(bǔ)償，而對(duì)于銑刀徑向的補(bǔ)償,也就是每把銑刀直徑大小不一樣,在直徑方向的補(bǔ)償叫半徑補(bǔ)償。

一、刀具半徑補(bǔ)償 

1. 刀具半徑補(bǔ)償意義

數(shù)控加工中心在程序運(yùn)行時(shí)將刀具當(dāng)做一個(gè)點(diǎn)做軌跡運(yùn)動(dòng)。比如用刀具R3銑邊長(zhǎng)100的正方形凸臺(tái)時(shí)，程序按邊長(zhǎng)100的正方形尺寸輸入，而刀具軸心的軌跡是邊長(zhǎng)106的正方形，則工件上銑削的是符合圖紙尺寸的100的正方形。假如不用刀具半徑補(bǔ)償功能，則加工時(shí)刀具軸心的軌跡是邊長(zhǎng)100的正方形，則工件上銑削出的是邊長(zhǎng)為94的正方形凸臺(tái)，不符合圖紙尺寸的要求。

2. 指令格式

G17/G18/G19  G00/G01  G41/G42  IP_D_
G41：刀具半徑左補(bǔ)償
G42：刀具半徑右補(bǔ)償

半徑補(bǔ)償僅能在規(guī)定的坐標(biāo)平面內(nèi)進(jìn)行，使用平面選擇指令G17、G18或G19可分別選擇XY、ZX或YZ平面為補(bǔ)償平面。半徑補(bǔ)償必須規(guī)定補(bǔ)償號(hào)，由補(bǔ)償號(hào)D存入刀具半徑值，則在執(zhí)行上述指令時(shí)，刀具可自動(dòng)左偏(G41)或右偏(G42)一個(gè)刀具半徑補(bǔ)償值。由于刀補(bǔ)的建立必須在包含運(yùn)動(dòng)的程序段中完成，因此以上格式中，也寫入了G00(或G01)。在程序結(jié)束前應(yīng)取消補(bǔ)償。

3. 刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用

刀具半徑補(bǔ)償有B功能和C功能兩種補(bǔ)償形式。由于B功能刀具半徑補(bǔ)償只根據(jù)本段程序進(jìn)行刀補(bǔ)計(jì)算，不能解決程序段之間的過(guò)渡問(wèn)題，要求將工件輪廓處理成圓角過(guò)渡，因此工件尖角處工藝性不好；C功能刀具半徑補(bǔ)償能自動(dòng)處理兩程序段刀具中心軌跡的轉(zhuǎn)接，可完全按照工件輪廓來(lái)編程，因此現(xiàn)代CNC數(shù)控機(jī)床幾乎都采用C功能刀具半徑補(bǔ)償。

刀具半徑補(bǔ)償?shù)姆较蛟趺礃优袛嗄兀颗袛嗟姆椒ǎ骸绊樦毒哌\(yùn)行的方向”上看去刀具在工件的左面為左補(bǔ)償，刀具在工件的右面為右補(bǔ)償。補(bǔ)償可以為“負(fù)”，當(dāng)?shù)毒甙霃窖a(bǔ)償取負(fù)值時(shí)，G41和G42的功能互換。

刀具的半徑值預(yù)先存入存儲(chǔ)器Dxx中，xx為存儲(chǔ)器號(hào)，當(dāng)一個(gè)程序需用到幾把刀時(shí)，建議刀具號(hào)Txx和存儲(chǔ)器Dxx相對(duì)應(yīng)，即T1號(hào)刀具半徑補(bǔ)償值相應(yīng)地使用D01號(hào)存儲(chǔ)器，這樣加工時(shí)不容易搞錯(cuò)。執(zhí)行刀具半徑補(bǔ)償后，數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算，并使刀具按照計(jì)算結(jié)果自動(dòng)補(bǔ)償。在加工的過(guò)程中，如果零件輪廓尺寸與圖紙尺寸有差別，就可以通過(guò)修正存儲(chǔ)器Dxx中的半徑補(bǔ)償值，再重新運(yùn)行程序以達(dá)到要求。取消刀具半徑補(bǔ)償用G40，也可用D00取消刀具半徑補(bǔ)償。 

使用中需注意：建立、取消刀補(bǔ)時(shí)，G41、G42、G40指令必須與G00或G01指令共段，即使用G41、G42、G40指令的程序段中必須同時(shí)使用G00或G01指令，而不得同時(shí)使用G02或G03，并且建立、取消刀補(bǔ)時(shí)所運(yùn)行的直線段的長(zhǎng)度要大于所要補(bǔ)償?shù)牡毒甙霃街?，否則補(bǔ)償功能不起作用；而在補(bǔ)償方式中，寫入2個(gè)或更多刀具不移動(dòng)的程序段（輔助功能，暫停等等），刀具將產(chǎn)生過(guò)切或欠削。

二、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償

1. 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)囊饬x

例如，要鏜一個(gè)φ40mm的孔，確定要用到兩把刀,先用鉆頭鉆到φ38，再用鏜刀鏜到φ50mm，此時(shí)機(jī)床已經(jīng)設(shè)定工件零點(diǎn)，而編程時(shí)一般都是讓刀具快速下降到Z3.的高度開始切削,若是以鉆頭對(duì)刀確定工件座標(biāo)系的Z原點(diǎn)，則鉆頭鉆削時(shí)不會(huì)撞刀。當(dāng)換上鏜刀時(shí)，如果沒(méi)有設(shè)定刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償而程序中同樣設(shè)定快速下降到Z3.這時(shí)當(dāng)鏜刀比鉆頭短時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)鏜孔鏜不通的現(xiàn)象，而當(dāng)鏜刀比鉆頭長(zhǎng)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)撞刀。

不設(shè)定刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償而在程序中通過(guò)修改Z地址值來(lái)保證加工零點(diǎn)的正確將會(huì)很容易出錯(cuò)，因?yàn)槌绦蜷L(zhǎng)了各段地址代碼值不統(tǒng)一是很難檢查出錯(cuò)誤的，而且在加工的過(guò)程中若刀具磨損了需要修改程序，若一個(gè)零件加工過(guò)程中同一把刀要加工幾個(gè)不同的面，那當(dāng)這把刀磨損之后則要修改所有與這把刀相關(guān)的程序。而在編制程序中用上了刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償指令之后，當(dāng)?shù)毒吣p后，只需在相應(yīng)的刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償號(hào)中修改長(zhǎng)度補(bǔ)償值就可以了，不需要再修改程序，提高了工作效率，也保證了程序的安全運(yùn)行。

2. 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償G43、G44、G49

系統(tǒng)規(guī)定除Z軸之外，其他軸也可以使用刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償，但同時(shí)規(guī)定長(zhǎng)度補(bǔ)償只能同時(shí)加在一個(gè)軸上，要對(duì)補(bǔ)償軸進(jìn)行切換，必須先取消對(duì)前面軸的補(bǔ)償。

（1）指令格式：
G43α___H___；(α指X、Y、Z任意一軸)，刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償“＋”。
G44α___H___；刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償“－”。
G49或H00：取消刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償。

指令中用G43、G44指令偏移的方向，用H指令偏置量存儲(chǔ)器的偏置號(hào)；G43指令叫正向補(bǔ)償，即當(dāng)用G43對(duì)刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值指定一個(gè)正值時(shí)，刀具按照正向移動(dòng)。G44指令叫負(fù)向補(bǔ)償，即當(dāng)用G44對(duì)刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值指定一個(gè)正值時(shí)，刀具按照負(fù)向移動(dòng)。G43和G44是模態(tài)G代碼。它們一直有效，直到指定同組的G代碼為止。執(zhí)行程序前，需在與地址H所對(duì)應(yīng)的偏置量存儲(chǔ)器中，存入相應(yīng)的偏置值。以z軸補(bǔ)償為例，若指令 GOO G43 Z100.0  H01；并于H01中存入“ 200.0”，則執(zhí)行該指令時(shí)，將用Z坐標(biāo)值100.與H01中所存“ 200.”進(jìn)行“+”運(yùn)算，即100.0+( 200.0)= 100，并將所求結(jié)果作為Z軸移動(dòng)值。加工程序每調(diào)用不同的刀具的時(shí)候，都要先取消掉原先的刀具補(bǔ)償，再把新調(diào)用的刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償進(jìn)去；而在程序結(jié)束前也要記得插入取消指令Ｇ49或H0.

3. CNC系統(tǒng)中刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償功能與其他指令的關(guān)系

（1）刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償與半徑補(bǔ)償功能的關(guān)系

如果在零件的數(shù)控加工程序中，既有刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償又有刀具半徑補(bǔ)償(在控制器中補(bǔ)償)指令時(shí)，必須把含有長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)某绦蚨螌懺诤邪霃窖a(bǔ)償?shù)某绦蚨吻懊?，否則半徑補(bǔ)償無(wú)效

例如:在下面的程序段中：
N50 GOOG41X20Y20D02
N60 GOOG43Z10

數(shù)控系統(tǒng)不執(zhí)行刀具半徑補(bǔ)償若改為：
N50  GOOG43Z10
N60  GOOG41X20Y20D02
則數(shù)控系統(tǒng)既執(zhí)行刀具半徑系統(tǒng)又執(zhí)行刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償指令。

（2）刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償與其它指令的關(guān)系

a.G43,G44指令只能用于直線運(yùn)動(dòng)之中，在非直線運(yùn)動(dòng)語(yǔ)句中使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生報(bào)警；
b.G43,G44為同組模態(tài)指令，它們會(huì)自動(dòng)取消上次刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償而不需要用專門的G49指令，為了安全起見(jiàn)，在一把刀加工結(jié)束或程序段結(jié)束時(shí)，都應(yīng)取消刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償；
c.刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償必須伴隨獨(dú)立的插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)(GOO,GO1,G81,G83等)才能有效。

4. 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值的確定

不同的設(shè)備系統(tǒng)，有不同的對(duì)刀方式，而不同的對(duì)刀方式，刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)暮馐遣灰粯拥?。如某加工中心系統(tǒng)，配上自動(dòng)測(cè)量?jī)x，它的長(zhǎng)度補(bǔ)償是補(bǔ)償?shù)毒叩恼嬲L(zhǎng)度，即主軸錐孔端面中心至刀具刃口最底端的長(zhǎng)度；而某系統(tǒng)中機(jī)上手動(dòng)對(duì)刀時(shí)長(zhǎng)度補(bǔ)償是指補(bǔ)償?shù)毒邚哪骋籞軸向基準(zhǔn)高度下降到工件座標(biāo)原點(diǎn)的距離，它補(bǔ)償?shù)牟皇堑毒叩恼嬲L(zhǎng)度，而是刀具下降的距離。不同的刀具有不同的長(zhǎng)度補(bǔ)償值；而機(jī)內(nèi)手動(dòng)對(duì)刀時(shí)同一把刀加工不同工件編程原點(diǎn)的零件時(shí)也有不同的長(zhǎng)度補(bǔ)償值，這些不同的補(bǔ)償值可以分別寄存在不同的長(zhǎng)度補(bǔ)償號(hào)H里面, 以備機(jī)床運(yùn)行時(shí)程序隨時(shí)調(diào)用。

（1）機(jī)內(nèi)手動(dòng)對(duì)刀測(cè)量方式

讓Z軸回到機(jī)床參考點(diǎn)，這時(shí)機(jī)床座標(biāo)系中X，Y，Z軸數(shù)值都為零，選擇一個(gè)工件座標(biāo)系（G54～G59任選一個(gè)都可），這時(shí)把Z值輸為零，再把刀具裝入主軸依次確定每把刀具與工件在機(jī)床坐標(biāo)系中的Zo平面相接觸，即利用刀尖(或刀具前端)在Z方向上與工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的距離值作為長(zhǎng)度補(bǔ)償值，即主軸下降后此時(shí)機(jī)床坐標(biāo)系的Z坐標(biāo)值直接作為每把刀的刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值，注意數(shù)值的正負(fù)號(hào)不能漏。

（2）機(jī)外刀具自動(dòng)預(yù)調(diào)儀測(cè)量方式

是在刀具預(yù)調(diào)儀上測(cè)出的主軸端面至刀尖的距離，輸入CNC的刀具長(zhǎng)度偏置寄存器中作為刀長(zhǎng)補(bǔ)償值，此時(shí)的刀長(zhǎng)補(bǔ)償值是刀具的真正長(zhǎng)度，是正值。

（3） 自動(dòng)測(cè)長(zhǎng)裝置十機(jī)內(nèi)對(duì)刀方式

設(shè)標(biāo)準(zhǔn)刀具的長(zhǎng)度補(bǔ)償值為零，把在刀具預(yù)調(diào)儀上測(cè)出的各刀具長(zhǎng)度與標(biāo)準(zhǔn)刀具的長(zhǎng)度之差分別作為每把刀的刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值.其中，比標(biāo)準(zhǔn)刀具長(zhǎng)的記為正值，比標(biāo)準(zhǔn)刀具短的補(bǔ)償值記為負(fù)值。

先通過(guò)機(jī)內(nèi)對(duì)刀法測(cè)量出基準(zhǔn)刀在返回機(jī)床參考點(diǎn)時(shí)刀位點(diǎn)在Z軸方向與工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的距離，并輸入工件編程座標(biāo)系中。

5. 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值測(cè)量方式的比較

用機(jī)上手動(dòng)測(cè)量方法測(cè)量刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值麻煩且需要很多占機(jī)調(diào)試時(shí)間，因此效率低，但投資少. 當(dāng)用同一把刀加工其它的工件時(shí)就要重新設(shè)置刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值。

用機(jī)外刀具預(yù)調(diào)儀或自動(dòng)測(cè)長(zhǎng)裝置測(cè)量不占用有效機(jī)時(shí)，把刀具調(diào)整工作事先在刀具預(yù)調(diào)儀上完成，而且機(jī)床在加工運(yùn)行時(shí)，還可在對(duì)刀儀上測(cè)量其它刀具的長(zhǎng)度，不必因?yàn)樵跈C(jī)床上對(duì)刀而占用機(jī)床運(yùn)行時(shí)間，提高效率，充分發(fā)揮加工中心的作用，但是需添置刀具預(yù)調(diào)儀設(shè)備，成本較高。使用刀具長(zhǎng)度作為刀長(zhǎng)補(bǔ)償，可以同一把刀具加工不同工件而不需修改刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值。

三、G10可編程參數(shù)輸入指令在刀具補(bǔ)償中的應(yīng)用

G10允許用戶在程序中設(shè)置偏置，用G10代替手工輸入刀具長(zhǎng)度偏置、半徑補(bǔ)償、工件坐標(biāo)系偏置等；G10的功能如下：

1）改變工件坐標(biāo)系，G10L2P__IP__;
2）刀具壽命管理，G10L3P__;
3）在附加工件坐標(biāo)系中設(shè)置工件零點(diǎn)偏移，G10L20P__IP__;
4）改變刀具補(bǔ)償值，G10L10(11/12/13)P__R__;
5）參數(shù)的輸入，G10L50;

（1） P: 選擇的特殊偏置，由于P是跟隨在L后面的選項(xiàng)，在不同的L種類中P的含義不同。

G10L10/L11 P__R__中：P__用來(lái)指定刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償H代碼。如：G10 L10 P1 … P1表示H01

G10L12/L13 P__R__中：P__用來(lái)指定刀具半徑補(bǔ)償D代碼。如：G10 L12 P1 … P1表示D01

G10L2 P__IP__中：P0、P1 P6用來(lái)表示基本偏置EXT、G54 G59工件坐標(biāo)系。（P1=G54、P2=G55、P3=G56、P4=G57、P5=G58、P6=G59）

G10 L2 P0 …P0表示EXT基本坐標(biāo)系。
G10 L2 P1 …P1表示G54工件坐標(biāo)系。

G10L20 P__IP__中：P__用來(lái)表示附加工件坐標(biāo)系。

（2）R:長(zhǎng)度或直徑偏置量的絕對(duì)值或相對(duì)量。

L10中：R用來(lái)表示長(zhǎng)度偏置的絕對(duì)值。 
G10 L10 P1 R100.3 表示長(zhǎng)度H01里面輸入100.3
L11中：R用來(lái)表示長(zhǎng)度偏置的增量值。
G10 L11 P1 R2.1 表示在原有的長(zhǎng)度H01里面增加2.1
L12中：R用來(lái)表示半徑偏置的絕對(duì)值。

G10 L12 P1 R4.1 表示半徑補(bǔ)償D01里面輸入刀補(bǔ)4.1
L13中：R用來(lái)表示半徑偏置的增量值。
G10 L13 P1 R 0.1 表示在原有的半徑D01里面減去0.1

（3）R值可以疊加使用，例如：

G10 L10 P1 R100.3
G10 L11 P1 R2.1
運(yùn)行該程序段后刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償偏置里面實(shí)際值為102.4

G10 L12 P1 R4.1
G10 L13 P1 R 0.1
運(yùn)行該程序段后刀具半徑補(bǔ)償偏置里面實(shí)際值為4.00

充分理解和掌握刀具補(bǔ)償?shù)暮?，熟練運(yùn)用加工中心刀具各項(xiàng)補(bǔ)償功能，對(duì)于在工作中優(yōu)化程序編制，程序安全運(yùn)行和提高生產(chǎn)郊率具有重要的意義。

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