刀具长度与半径补偿的应用及优势

刀具补偿功能最直接的体现在根据加工图样可以直接设定工件尺寸。在编程时，无须考虑如铣刀直径以及刀具长度等刀具参数。而在加工现场将刀具参数输入到系统的刀具补偿存储器中。

在加工工件时控制刀具的位置行程（取决于刀具的几何参数），使其能够加工出编程的轮廓。必须将刀具参数记录到控制系统的刀具补偿存储器中，使控制系统能够对刀具进行计算。在程序加工过程中，控制系统从刀具补偿存储器中调用刀具补偿参数，再根据相应的刀具修正不同的刀具轨迹。

刀具补偿功能的实现与控制方式在NC编程中占有很大的比重，许多指令的运行均在刀具补偿的实施下进行，或者以刀具补偿为依托。这点请编程人员务必注意。

刀具补偿类型分为刀具长度补偿和刀具半径补偿。

刀具补偿方式分为以下几种：

1）调用D指令编程方式。

2）可编程的加工余量方式。

3）可编程的刀具补偿偏移指令。

4）刀具轨迹合理优化方式。

（1）刀具长度补偿 在数控铣床/加工中心机床上，当使用的刀具磨损或更换时，实际预设刀具基准点不在原始加工的编程位置，必须在刀具轴向进给中，通过伸长或缩短一个偏置值的办法来补偿轴向长度尺寸的变化，从而保证刀轴方向零件深度尺寸达到设计要求。对于多刀参与加工的情况下，使用刀具长度补偿可以消除不同刀具之间的长度差别。

刀具的长度是指刀架基准点F与刀尖之间的距离，刀具长度的设定值可以控制同一刀具所加工的深度尺寸值，也可以通过刀具磨耗值来控制同一刀具所加工的深度尺寸值，如图4-1所示。如果以标准刀具的刀位点（刀尖）对刀的话，其长度补偿为被测刀具与标准刀具的位移差。

图4-1 刀具长度的设定值

（2）刀具长度与工件轴向零点的关系 在实践中，编程人员发现“刀具长度与工件轴向零点的设置上是相辅相成的关系”。因此，在已设定刀具长度的情况下才能准确定义工件轴向零点；在工件轴向零点已确定情况下，可以测量有效的刀具长度。

1）刀具长度参数对实际加工效果的影响。刀具长度参数包含两方面参数：刀具长度值，刀具长度磨耗值。通过对刀具长度的改变可以有效地控制零件轴向的加工尺寸。

如图4-2中所示，H为实际测得的刀具长度，在加工工件中不改变刀具长度值，在理论上轴向加工尺寸会符合程序的轴向设定值；如果刀具的实际设定值改为H+h，则实际加工时的轴向加工深度比程序指定的加工深度要少，其数值为h。(www.xing528.com)

如达到同样的效果，也可将h的设定值定位在刀具表中的磨耗值来设定。

2）工件轴向零点调整对实际加工效果的影响。在实际加工中如采用多把刀加工，当工件零点与刀具长度设定后，通过改变工件轴向零点的数值可以影响整体工件的轴向加工尺寸。如图4_-3所示，不管是在一把刀具的加工状态下，还是多把刀具的加工状态下，将实际的轴向工件零点向正向增加z值，则将改变整体的零件轴向加工尺寸，也就是说，所有参与加工的刀具设定参数都会改变实际加工深度。

（3）刀具半径补偿 零件轮廓和刀具路径并不在同一位置上。铣刀或者刀沿中心点必须在一条与零件轮廓等距的轨迹上运行。为此，控制系统需要使用刀具补偿存储器中的刀具类型（半径）数据。进行程序加工时，编程的刀具中心点轨迹取决于半径和加工方向，移动时要使刀沿精确地沿着所需的轮廓运行。

在零件加工过程中采用刀具半径补偿功能，可大大简化编程的工作量。具体体现在以下三个方面：

1）实现根据编程轨迹对刀具中心轨迹的控制。可避免在加工中由于刀具半径的变化，如由于刀具损坏而换刀等原因而重新编程的麻烦。

2）刀具半径误差补偿，由于刀具的磨损或因换刀引起的刀具半径的变化，也不必重新编程，只需修改相应的刀具表参数即可。

图4-2 刀具长度参数对实际加工效果的影响

图4-3 工件轴向零点调整对实际加工效果的影响

3）减少粗、精加工程序编制的工作量。由于轮廓加工往往不是一道工序能完成的，在粗加工时，要为精加工工序预留加工余量。加工余量的预留可通过修改刀具表参数实现，而不必为粗、精加工各编制一个程序。可以看成是在对一把“虚拟”的刀具进行编程。

如图4-4所示，刀具半径可以灵活地控制零件轮廓的加工尺寸。如图4-4a所示为正常刀具半径指定值；如图4-4b所示，加工效果通常为粗加工时指定的刀具半径，此时可看成一把大于正常刀具半径的“虚拟刀具”在加工，r为预留精加工余量，R+r为刀具半径设定值；如图4-4c所示，通常在刀具加工一段时间后，会产生磨损，按照原来的刀具半径值不能达到零件尺寸要求，r为实际的刀具磨损量，R-r为实际的刀具半径指定值。

图4-4 刀具半径补偿功能的主要用途