深入淺出：一文讀懂?dāng)?shù)控精密加工中的刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償和半徑補(bǔ)償
在當(dāng)今高度自動(dòng)化的制造領(lǐng)域，數(shù)控精密加工http://090118.cn/技術(shù)扮演著至關(guān)重要的角色。然而，對(duì)于許多新手來說，數(shù)控加工中的刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償和半徑補(bǔ)償可能是一個(gè)令人困惑的概念。今天，我們就來一一解開它們的神秘面紗。
一、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償：精確匹配刀具實(shí)際長(zhǎng)度
在數(shù)控加工過程中，刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償主要用來解決由于刀具長(zhǎng)度差異而導(dǎo)致的加工誤差。由于刀具磨損、更換刀頭等原因，實(shí)際使用的刀具長(zhǎng)度可能會(huì)與預(yù)設(shè)值有所偏差。這時(shí)，刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償就顯得尤為重要。
補(bǔ)償原理：通過修改程序中的刀具長(zhǎng)度值，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件坐標(biāo)系的調(diào)整，從而確保加工的準(zhǔn)確性。
實(shí)現(xiàn)方法：根據(jù)實(shí)際刀具長(zhǎng)度，在數(shù)控系統(tǒng)中輸入相應(yīng)數(shù)值，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行長(zhǎng)度補(bǔ)償。
注意事項(xiàng)：務(wù)必確保每次更換刀具后都進(jìn)行長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)男?zhǔn)，以避免不必要的加工誤差。
二、刀具半徑補(bǔ)償：讓圓弧加工更加精準(zhǔn)
在進(jìn)行圓弧加工時(shí)，刀具半徑補(bǔ)償是不可或缺的。由于刀具存在半徑，直接按照理論尺寸進(jìn)行編程可能會(huì)導(dǎo)致加工出的圓弧與預(yù)期有所偏差。而通過刀具半徑補(bǔ)償，我們能夠精確控制刀具的實(shí)際路徑，從而獲得完美的圓弧。
補(bǔ)償原理：通過調(diào)整工件坐標(biāo)系，將刀具半徑納入考量范圍，使數(shù)控系統(tǒng)能夠精確控制刀具的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡。
實(shí)現(xiàn)方法：在編程時(shí)，需將理論尺寸與刀具半徑相加，并按照調(diào)整后的尺寸進(jìn)行編程。同時(shí)，在數(shù)控系統(tǒng)中設(shè)置相應(yīng)的半徑補(bǔ)償值。
注意事項(xiàng)：在啟用半徑補(bǔ)償時(shí)，務(wù)必確保半徑補(bǔ)償?shù)拈_關(guān)處于激活狀態(tài)，否則補(bǔ)償將無法生效。
一文搞懂?dāng)?shù)控加工中的刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償和半徑補(bǔ)償
數(shù)控加工中，刀具實(shí)際所在的位置往往和編程時(shí)刀具理論上應(yīng)在的位置不同，這就是為什么我們需要根據(jù)刀具位置來修改程序的原因。然而我們都知道修改程序很復(fù)雜，容易出錯(cuò)。因此，刀具補(bǔ)償?shù)母拍罹蛻?yīng)運(yùn)而生。所謂刀具補(bǔ)償是一種用于補(bǔ)償?shù)毒邔?shí)際安裝位置與理論編程位置之間差異的功能。使用刀具補(bǔ)償功能后，要改變刀具，只需改變刀具位置補(bǔ)償值，無需修改數(shù)控程序。刀具補(bǔ)償中，通常采用長(zhǎng)度補(bǔ)償和半徑補(bǔ)償，下面巨高精機(jī)來詳細(xì)解釋一下這兩種補(bǔ)償方法。
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刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)母拍?br /> 首先我們應(yīng)了解一下什么是刀具長(zhǎng)度。刀具長(zhǎng)度是一個(gè)非常重要的概念。我們?cè)趯?duì)一個(gè)零件進(jìn)行編程時(shí)，首先要指定該零件的編程中心，然后才能建立工件編程坐標(biāo)系，這個(gè)坐標(biāo)系只是一個(gè)工件坐標(biāo)系，零點(diǎn)一般在工件上。長(zhǎng)度補(bǔ)償只與Z坐標(biāo)有關(guān)，它不像X、Y平面內(nèi)的編程零點(diǎn)，因?yàn)榈毒呤怯芍鬏S錐孔定位，且不發(fā)生變化，Z坐標(biāo)的零點(diǎn)不同。每一把刀的長(zhǎng)度都不一樣。例如，我們要鉆一個(gè)深為50mm的孔，然后攻絲深為45mm，分別用一把長(zhǎng)為250mm的鉆頭和一把長(zhǎng)為350mm的絲錐。先用鉆頭鉆孔深50mm，此時(shí)機(jī)床已經(jīng)設(shè)定工件零點(diǎn)，當(dāng)換上絲錐攻絲時(shí)，如果兩把刀都從設(shè)定零點(diǎn)開始加工，絲錐會(huì)因?yàn)楸茹@頭長(zhǎng)而攻絲過長(zhǎng)，損壞刀具和工件。如果此時(shí)設(shè)定刀具補(bǔ)償，絲錐和鉆頭的長(zhǎng)度得到補(bǔ)償，機(jī)床零點(diǎn)設(shè)定后，即使絲錐和鉆頭長(zhǎng)度不同，由于補(bǔ)償?shù)拇嬖?，在調(diào)用絲錐工作時(shí)，零點(diǎn)Z坐標(biāo)會(huì)自動(dòng)向Z+（或Z）補(bǔ)償絲錐的長(zhǎng)度，以保證加工零點(diǎn)的正確。
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刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償指令
刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償通過執(zhí)行含有G43（G44）和H指令來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，我們給出一個(gè)Z坐標(biāo)值，使刀具在補(bǔ)償之后移動(dòng)到離工件表面距離為Z的地方。另外一個(gè)指令G49是取消G43（G44）指令的。事實(shí)上，我們不需要使用這個(gè)指令，因?yàn)槊堪训毒叨加凶约旱拈L(zhǎng)度補(bǔ)償。更換刀具時(shí)，利用G43（G44）H指令賦予了自己的刀長(zhǎng)補(bǔ)償，自動(dòng)取消前一把刀具的長(zhǎng)度補(bǔ)償。
G43表示存儲(chǔ)器中的補(bǔ)償量與程序指令的終點(diǎn)坐標(biāo)值相加，G44表示相減。要取消刀具長(zhǎng)度偏移，可以用G49指令或H00指令。程序段N80 G43 Z56 H05在中間，假如05存儲(chǔ)器中值為16，則表示終點(diǎn)坐標(biāo)值為72mm。
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刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)膬煞N方式
（1）使用刀具的實(shí)際長(zhǎng)度作為刀長(zhǎng)的補(bǔ)償（推薦使用次方法）。用刀具長(zhǎng)度作為補(bǔ)償就是使用對(duì)刀儀測(cè)量刀具的長(zhǎng)度，然后把這個(gè)數(shù)值輸入到刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償寄存器中作為刀長(zhǎng)補(bǔ)償。
以刀具長(zhǎng)度作為刀長(zhǎng)補(bǔ)償，可以避免在不同的工件加工中不斷地修改刀具長(zhǎng)度偏移量。這樣，一個(gè)刀具就可以在不同的工件上使用，而無需修改刀具長(zhǎng)度偏移量。在這種情況下，可以按照一定的刀具編號(hào)規(guī)則為每一把刀具建立檔案，用一個(gè)小標(biāo)牌寫上每把刀具的相關(guān)參數(shù)，包括刀具的長(zhǎng)度、半徑等信息。這對(duì)于那些專門設(shè)有刀具管理部門的公司來說，就不需要面對(duì)面地告訴操作員刀具的參數(shù)。同時(shí)，即使刀具因刀庫容量而被拆除，下次將重新安裝時(shí)，也只需要根據(jù)盤上的刀具長(zhǎng)度值作為刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償，無需再進(jìn)行測(cè)量。
使用刀具長(zhǎng)度作為刀長(zhǎng)補(bǔ)償還可以讓機(jī)床一邊進(jìn)行加工運(yùn)行，一邊在對(duì)刀儀上進(jìn)行其他刀具的長(zhǎng)度測(cè)量，而不必因?yàn)樵跈C(jī)床上對(duì)刀而占用機(jī)床運(yùn)行時(shí)間，這樣可充分發(fā)揮加工中心的效率。當(dāng)主軸移動(dòng)到編程的Z坐標(biāo)點(diǎn)時(shí)，就是在主軸坐標(biāo)上加上（或減去）刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償后的Z坐標(biāo)值。
?。?）利用刀尖在Z方向上與編程零點(diǎn)的距離值（有正負(fù)之分）作為補(bǔ)償值。這種方法適用于只有一個(gè)人操作機(jī)床，沒有足夠的時(shí)間來利用對(duì)刀儀測(cè)量刀具的長(zhǎng)度時(shí)使用。這樣，當(dāng)使用一把刀加工另一種工件時(shí)，刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償設(shè)置必須重新設(shè)置。采用該方法進(jìn)行刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償時(shí)，補(bǔ)償值為主軸從機(jī)床Z坐標(biāo)零點(diǎn)到工件編程零點(diǎn)的刀尖運(yùn)動(dòng)距離，因此補(bǔ)償值總是負(fù)值且很大。
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刀具半徑補(bǔ)償概念
在輪廓加工時(shí)，刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡（刀具中心或金屬絲中心的運(yùn)動(dòng)軌跡）與被加工零件的實(shí)際輪廓偏移一定距離，這種偏移稱為刀具半徑補(bǔ)償，也稱刀具中心偏移。
由于數(shù)控系統(tǒng)控制的是刀具中心軌跡，因此數(shù)控系統(tǒng)必須根據(jù)輸入的零件輪廓尺寸及刀具半徑補(bǔ)償值計(jì)算出刀心軌跡。根據(jù)刀具補(bǔ)償指令，數(shù)控加工機(jī)床可自動(dòng)進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償。特別是在手工編程時(shí)，刀具半徑補(bǔ)償尤為重要。手工編程時(shí)，使用刀具半徑補(bǔ)償指令，可以根據(jù)零件的輪廓值編程，無需計(jì)算刀心軌跡編程，大大減少了計(jì)算量和出錯(cuò)率。雖然利用CAD/CAM自動(dòng)編程，手工計(jì)算量小，生成程序的速度快，但當(dāng)?shù)毒哂猩倭磕p或加工輪廓尺寸與設(shè)計(jì)尺寸稍有偏差時(shí)，或者在粗銑、半精銑和精銑的各工步加工余量變化時(shí)，仍需作適當(dāng)調(diào)整，而運(yùn)用了刀具半徑補(bǔ)償后，不需修改刀具尺寸或建模尺寸而重新生成程序，只需要在數(shù)控機(jī)床上對(duì)刀具補(bǔ)償參數(shù)做適當(dāng)修改即可。不僅簡(jiǎn)化了編程計(jì)算，而且增加了程序的可讀性。
刀具半徑補(bǔ)償有B功能（Basic）和C功能（Complete）兩種補(bǔ)償形式。由于B功能刀具半徑補(bǔ)償只基于這一段程序進(jìn)行刀具補(bǔ)償計(jì)算，不能解決程序段之間的過渡問題，要求將工件輪廓處理成圓角過渡，因此工件尖角處工藝性不好。而且編程人員必須事先估計(jì)刀補(bǔ)后可能出現(xiàn)的間斷點(diǎn)和交叉點(diǎn)，并進(jìn)行人為處理，這顯然增加了編程的難度；而C功能刀具半徑補(bǔ)償可以自動(dòng)處理兩程序段刀具中心軌跡的轉(zhuǎn)接，并且可以完全按照工件輪廓來編程，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。這時(shí)要求建立刀具半徑補(bǔ)償程序段的后續(xù)至少兩個(gè)程序段必須有指定補(bǔ)償平面的位移指令（G00、G01，G02、G03等），否則無法建立正確的刀具補(bǔ)償。
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刀具半徑補(bǔ)償指令
根據(jù)ISO規(guī)定，當(dāng)?shù)毒咧行能壽E在程序規(guī)定的前進(jìn)方向的右邊時(shí)稱為右刀補(bǔ)，用G42表示；反之稱為左刀補(bǔ)，用G41表示。
G41是刀具左補(bǔ)償指令（左刀補(bǔ)），即順著刀具前進(jìn)方向看(假定工件不動(dòng))，刀具中心軌跡位于工件輪廓的左邊，稱左刀補(bǔ)。
G42是刀具右補(bǔ)償指令（右刀補(bǔ)），即順著刀具前進(jìn)方向看(假定工件不動(dòng))，刀具中心軌跡位于工件輪廓的右邊，稱右刀補(bǔ)。
G40是為取消刀具半徑補(bǔ)償指令，使用該指令后，G41、G42指令無效。
深入淺出：一文讀懂?dāng)?shù)控精密加工中的刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償和半徑補(bǔ)償
12-29-2023
