深入淺出：一文讀懂?dāng)?shù)控精密加工中的刀具長度補償和半徑補償
在當(dāng)今高度自動化的制造領(lǐng)域，數(shù)控精密加工http://www.sghtsm.com/技術(shù)扮演著至關(guān)重要的角色。然而，對于許多新手來說，數(shù)控加工中的刀具長度補償和半徑補償可能是一個令人困惑的概念。今天，我們就來一一解開它們的神秘面紗。
一、刀具長度補償：精確匹配刀具實際長度
在數(shù)控加工過程中，刀具長度補償主要用來解決由于刀具長度差異而導(dǎo)致的加工誤差。由于刀具磨損、更換刀頭等原因，實際使用的刀具長度可能會與預(yù)設(shè)值有所偏差。這時，刀具長度補償就顯得尤為重要。
補償原理：通過修改程序中的刀具長度值，實現(xiàn)對工件坐標(biāo)系的調(diào)整，從而確保加工的準(zhǔn)確性。
實現(xiàn)方法：根據(jù)實際刀具長度，在數(shù)控系統(tǒng)中輸入相應(yīng)數(shù)值，系統(tǒng)會自動進行長度補償。
注意事項：務(wù)必確保每次更換刀具后都進行長度補償?shù)男?zhǔn)，以避免不必要的加工誤差。
二、刀具半徑補償：讓圓弧加工更加精準(zhǔn)
在進行圓弧加工時，刀具半徑補償是不可或缺的。由于刀具存在半徑，直接按照理論尺寸進行編程可能會導(dǎo)致加工出的圓弧與預(yù)期有所偏差。而通過刀具半徑補償，我們能夠精確控制刀具的實際路徑，從而獲得完美的圓弧。
補償原理：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際運動軌跡。
實現(xiàn)方法：在編程時，需將理論尺寸與刀具半徑相加，并按照調(diào)整后的尺寸進行編程。同時，在數(shù)控系統(tǒng)中設(shè)置相應(yīng)的半徑補償值。
注意事項：在啟用半徑補償時，務(wù)必確保半徑補償?shù)拈_關(guān)處于激活狀態(tài)，否則補償將無法生效。
一文搞懂?dāng)?shù)控加工中的刀具長度補償和半徑補償
數(shù)控加工中，刀具實際所在的位置往往和編程時刀具理論上應(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。因此，刀具補償?shù)母拍罹蛻?yīng)運而生。所謂刀具補償是一種用于補償?shù)毒邔嶋H安裝位置與理論編程位置之間差異的功能。使用刀具補償功能后，要改變刀具，只需改變刀具位置補償值，無需修改數(shù)控程序。刀具補償中，通常采用長度補償和半徑補償，下面巨高精機來詳細(xì)解釋一下這兩種補償方法。
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刀具長度補償?shù)母拍?br /> 首先我們應(yīng)了解一下什么是刀具長度。刀具長度是一個非常重要的概念。我們在對一個零件進行編程時，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，這個坐標(biāo)系只是一個工件坐標(biāo)系，零點一般在工件上。長度補償只與Z坐標(biāo)有關(guān)，它不像X、Y平面內(nèi)的編程零點，因為刀具是由主軸錐孔定位，且不發(fā)生變化，Z坐標(biāo)的零點不同。每一把刀的長度都不一樣。例如，我們要鉆一個深為50mm的孔，然后攻絲深為45mm，分別用一把長為250mm的鉆頭和一把長為350mm的絲錐。先用鉆頭鉆孔深50mm，此時機床已經(jīng)設(shè)定工件零點，當(dāng)換上絲錐攻絲時，如果兩把刀都從設(shè)定零點開始加工，絲錐會因為比鉆頭長而攻絲過長，損壞刀具和工件。如果此時設(shè)定刀具補償，絲錐和鉆頭的長度得到補償，機床零點設(shè)定后，即使絲錐和鉆頭長度不同，由于補償?shù)拇嬖冢谡{(diào)用絲錐工作時，零點Z坐標(biāo)會自動向Z+（或Z）補償絲錐的長度，以保證加工零點的正確。
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刀具長度補償指令
刀具長度補償通過執(zhí)行含有G43（G44）和H指令來實現(xiàn)，同時，我們給出一個Z坐標(biāo)值，使刀具在補償之后移動到離工件表面距離為Z的地方。另外一個指令G49是取消G43（G44）指令的。事實上，我們不需要使用這個指令，因為每把刀具都有自己的長度補償。更換刀具時，利用G43（G44）H指令賦予了自己的刀長補償，自動取消前一把刀具的長度補償。
G43表示存儲器中的補償量與程序指令的終點坐標(biāo)值相加，G44表示相減。要取消刀具長度偏移，可以用G49指令或H00指令。程序段N80 G43 Z56 H05在中間，假如05存儲器中值為16，則表示終點坐標(biāo)值為72mm。
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刀具長度補償?shù)膬煞N方式
?。?）使用刀具的實際長度作為刀長的補償（推薦使用次方法）。用刀具長度作為補償就是使用對刀儀測量刀具的長度，然后把這個數(shù)值輸入到刀具長度補償寄存器中作為刀長補償。
以刀具長度作為刀長補償，可以避免在不同的工件加工中不斷地修改刀具長度偏移量。這樣，一個刀具就可以在不同的工件上使用，而無需修改刀具長度偏移量。在這種情況下，可以按照一定的刀具編號規(guī)則為每一把刀具建立檔案，用一個小標(biāo)牌寫上每把刀具的相關(guān)參數(shù)，包括刀具的長度、半徑等信息。這對于那些專門設(shè)有刀具管理部門的公司來說，就不需要面對面地告訴操作員刀具的參數(shù)。同時，即使刀具因刀庫容量而被拆除，下次將重新安裝時，也只需要根據(jù)盤上的刀具長度值作為刀具長度補償，無需再進行測量。
使用刀具長度作為刀長補償還可以讓機床一邊進行加工運行，一邊在對刀儀上進行其他刀具的長度測量，而不必因為在機床上對刀而占用機床運行時間，這樣可充分發(fā)揮加工中心的效率。當(dāng)主軸移動到編程的Z坐標(biāo)點時，就是在主軸坐標(biāo)上加上（或減去）刀具長度補償后的Z坐標(biāo)值。
?。?）利用刀尖在Z方向上與編程零點的距離值（有正負(fù)之分）作為補償值。這種方法適用于只有一個人操作機床，沒有足夠的時間來利用對刀儀測量刀具的長度時使用。這樣，當(dāng)使用一把刀加工另一種工件時，刀具長度補償設(shè)置必須重新設(shè)置。采用該方法進行刀具長度補償時，補償值為主軸從機床Z坐標(biāo)零點到工件編程零點的刀尖運動距離，因此補償值總是負(fù)值且很大。
04
刀具半徑補償概念
在輪廓加工時，刀具中心運動軌跡（刀具中心或金屬絲中心的運動軌跡）與被加工零件的實際輪廓偏移一定距離，這種偏移稱為刀具半徑補償，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償值計算出刀心軌跡。根據(jù)刀具補償指令，數(shù)控加工機床可自動進行刀具半徑補償。特別是在手工編程時，刀具半徑補償尤為重要。手工編程時，使用刀具半徑補償指令，可以根據(jù)零件的輪廓值編程，無需計算刀心軌跡編程，大大減少了計算量和出錯率。雖然利用CAD/CAM自動編程，手工計算量小，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)計尺寸稍有偏差時，或者在粗銑、半精銑和精銑的各工步加工余量變化時，仍需作適當(dāng)調(diào)整，而運用了刀具半徑補償后，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)控機床上對刀具補償參數(shù)做適當(dāng)修改即可。不僅簡化了編程計算，而且增加了程序的可讀性。
刀具半徑補償有B功能（Basic）和C功能（Complete）兩種補償形式。由于B功能刀具半徑補償只基于這一段程序進行刀具補償計算，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刀補后可能出現(xiàn)的間斷點和交叉點，并進行人為處理，這顯然增加了編程的難度；而C功能刀具半徑補償可以自動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)控機床幾乎都采用C功能刀具半徑補償。這時要求建立刀具半徑補償程序段的后續(xù)至少兩個程序段必須有指定補償平面的位移指令（G00、G01，G02、G03等），否則無法建立正確的刀具補償。
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刀具半徑補償指令
根據(jù)ISO規(guī)定，當(dāng)?shù)毒咧行能壽E在程序規(guī)定的前進方向的右邊時稱為右刀補，用G42表示；反之稱為左刀補，用G41表示。
G41是刀具左補償指令（左刀補），即順著刀具前進方向看(假定工件不動)，刀具中心軌跡位于工件輪廓的左邊，稱左刀補。
G42是刀具右補償指令（右刀補），即順著刀具前進方向看(假定工件不動)，刀具中心軌跡位于工件輪廓的右邊，稱右刀補。
G40是為取消刀具半徑補償指令，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度補償和半徑補償
12-29-2023
