多刀加工问题与编程技巧

1.问题的提出与对策

（1）问题的提出 数控车削加工中，不可能用一把刀具完成整个零件的加工，多刀加工无法避免。

首先，多刀安装存在不确定性，每一把刀具转至工作位置时，其刀位点不可能重合；其次，刀具磨损或破损后更换的新刀具与原刀具的刀位点也不可能重合。这些问题如果通过更改程序进行处理显然不现实，那如何做到程序不变的情况下，各种安装位置的刀具均能走出同一条加工轨迹，加工出合格零件是本节要讨论的问题。

（2）问题的对策 由上文已知，刀具实际到达的坐标位置是程序中坐标值与相应刀具偏置值代数和综合作用的结果，即刀具外形偏置可以改变或控制刀具实际到达的位置。由此可见，刀具外形偏置可用于解决多刀加工刀具安装位置不确定的问题。

处理多刀加工时刀具的外形偏置可分为绝对偏置与相对偏置两种。

绝对偏置是以参考点位置处的刀具为基准进行刀具偏置。如图2-100所示，其中存在三把刀，T0101为当前工作位置刀具，双点画线表示刀架转至工作位置时T0202与T0303的刀具位置，显然，它们的刀位点是不重合的，但都可以通过各自的外形偏置值将参考点处的刀位点移至工件坐标系O_w位置处。以T0101刀为例，将偏置值X₁和Z₁（均为负值）分别存入No.01外形偏置存储器的位置偏置X和Z处，当程序执行了刀具指令T0101时，就会调用No.01外形偏置存储器中的偏置值，将刀位点实际位置的坐标原点移至O_w处，其可简述为刀具偏置矢量T₁将T01号刀的刀位点偏移至O_w点处，而偏置矢量T₁是X轴分矢量T_1X和Z轴分矢量T_1Z的矢量和，而分矢量正是包含正、负号的坐标值X₁和Z₁。同样道理，转至工作位置时T0202与T0303刀具可以通过自身对应的刀具偏置矢量将刀位点偏移至同样的O_w点处。因此，只要程序执行前将各刀具偏置值存入相应刀具偏置存储器中，则执行某刀具指令后就可以将不同位置刀具的刀位点偏移至同一点上，也就是各刀的刀具位置不受刀具安装位置不确定性的影响。绝对坐标偏置是多刀加工T指令对刀建立工件坐标系的基础。

图2-100 绝对位置偏置应用示意图

相对偏置是以某把刀具处于工作位置时的刀位点为基准点，这把刀具常称为基准刀（或标准刀），其他非基准刀具（或称为非标准刀）转至工作位置时一般与其存在偏差，如图2-101所示，T0101为标准刀，T0202和T0303为非标准刀。对于转至工作位置的非标准刀，若引入其相对于标准刀对应的偏置矢量，即可以将刀位点偏置至与标准刀刀位点重合的位置。以T02刀为例，其刀位点相对于标准刀刀位点存在相对坐标U和W，若将其存入No.02外形偏置存储器中，即相当于分矢量T_2X和T_2Z，其合成矢量为T₂，当程序执行刀具指令T0202时，其结果相当于将刀位点偏移至T01号刀的刀位点处，其结果是修正了刀具安装的位置偏差，当然不用修改程序即可加工出合格的零件。相对偏置主要用于G50指令和G54～G59指令建立工件坐标系时非标准刀的装刀位置偏差的修正。

图2-101 相对位置偏置应用示意图

非标准刀相对偏置的测量与输入方法参见4.5.1节中相关内容。

2.多刀加工编程技巧与禁忌

数控车削多刀加工处理方法与工件坐标系建立指令有关，下面就数控车削加工中三种常见工件坐标系建立方法分别进行讨论。

（1）T指令刀具几何偏置建立工件坐标系的编程技巧与禁忌 如下所述：

应用T指令刀具几何偏置建立工件坐标系的多刀加工程序，所有刀具不分标准刀与非标准刀，每把刀具均需通过对刀，将其绝对偏置值存入相应的刀具偏置存储器中。

应用技巧与禁忌：

1）每把刀均需单独对刀，写入的是各自的绝对坐标偏置。各刀的几何偏置互不干涉。

2）由于各刀的几何偏置互不干涉，因此，若存在对刀误差等，可单独调整各刀的几何偏置值。(www.xing528.com)

3）更换新刀时，仅需对需要更换的刀具进行对刀。

4）由于其为刀具指令调用刀具偏置值，因此，调用偏置与取消偏置必须成对使用，即前面应用了刀具指令T△△××调用偏置建立工件系后，则调用下一把刀具之前必须应用指令T△△00取消偏置（一般单独一个程序段书写），恢复到调用偏置之前的状态。

（2）G50指令设定工件坐标系的编程技巧与禁忌 如下所述：

应用G50指令设定工件坐标系的多刀加工程序中，必须先选择一把刀具作为基准，即标准刀，以该刀对刀应用G50指令建立工件坐标系，其余的刀具自然就成为了非标准刀，需用相对偏置修正其与标准刀的安装误差。

应用技巧与禁忌：

1）标准刀一般选择第一次加工的刀具，其几何偏置必须清零，但程序中必须保留偏置号调用的格式，因为其可能还需用于磨损偏置等。

2）先完成非标准刀相对偏置的写入，然后再以标准刀对刀设定工件坐标系，并执行程序。

3）非标准刀的几何偏置存入的是相对于标准刀的相对偏置，更换新刀后必须重新对刀。

4）若标准刀更换新刀重新对刀，对非标准刀的偏置值有所影响，因此，非标准刀也必须重新对刀。

5）每把刀具使用完成准备更换新刀前，必须取消刀具偏置，取消偏置指令T△△00一般单独一个程序段书写。

（3）G54～G59指令预置工件坐标系编程技巧与禁忌 如下所述：

应用G54～G59指令预置并选择建立工件坐标系的多刀加工程序中，同样也必须选择一把刀具作为标准刀，并以该刀对刀预置工件坐标系，其余的刀具为非标准刀，需用相对偏置修正其与标准刀的安装误差。

应用技巧与禁忌：

1）标准刀一般选择第一次加工的刀具，其几何偏置必须清零，但程序中必须保留偏置号调用的格式，因为其可能还需用于磨损偏置等。

2）非标准刀的几何偏置存入的是相对于标准刀的相对偏置，更换新刀后必须重新对刀。

3）标准刀与非标准刀对刀的先后顺序无要求。

4）标准刀的更换不仅必须重新对刀，且对非标准刀也有所影响，因此非标准刀也必须重新对刀修改相对偏置值。

5）每把刀具使用完成准备更换新刀前，必须取消刀具偏置，取消偏置指令T△△00一般单独一个程序段书写。