如何实现机床刀具补偿功能？

1.基本概念

（1）刀位点

用刀具体上与零件表面形成有密切关系的理想的或假想的点来描述刀具位置，这个点称为刀具的刀位点。编制零件数控加工程序时，把刀具当成刀位点处理，这样在确定刀具运动轨迹线形和给出所需参数时，仅仅与零件轮廓形状有关。常用刀具的刀位点选择情况见图2-5-1。

图2-5-1　常见零件加工中刀具的刀位点

（2）刀补

刀具补偿，简称为刀补。在编制加工程序时，使用零件本身轮廓作为编程轨迹，程序执行结果是刀位点按编程轨迹运动。这样带来两个问题：①较多时候刀具起切削作用的是一段切削刃，对形成零件表面轮廓的影响不能简化为一个点，即形成的零件表面轮廓与切削刃的形状和尺寸有关；②刀具重磨或更换其他刀具后再次安装，必然造成刀位点的变化，如继续使用已编制好的程序来加工，必然造成零件尺寸和位置偏差。为解决上述问题，CNC 装置提供了刀具补偿功能。在编程时，将刀具简化为刀位点，用零件本身轮廓进行编程，但要将实际刀具的参数（如刀具位置、长度和圆弧切削刃半径等）测量出来并输入给CNC 装置，输入的参数统称为刀具补偿值，简称刀补值。在程序中适当的位置调用刀具补偿指令，CNC装置就会根据程序指定的刀补值自动调整刀位点的运动轨迹，使刀位点的运动轨迹相对编程轨迹产生偏移，这个偏移恰好能加工出要求的零件轮廓。

（3）刀号和刀补号

对加工中使用的每一把刀具按机床规定的编号方式进行编号，得到刀具号（简称刀号），为每个刀号分配一组刀具补偿号（简称刀补号），每个刀补号对应该刀具的刀补值（包括位置补偿值、半径补偿值、长度补偿值）。刀补值存储在CNC 装置指定的存储单元中，这些存储单元称刀具补偿寄存器（简称刀补寄存器），可通过刀补号来寻址。刀补号0 对应的一组刀补值永远都是0，主要用于撤销刀补。

2.刀补指令及其应用

用于回转类零件表面加工的数控机床，其CNC 装置一般都具有刀具位置补偿和半径补偿功能。在数控车床加工程序编制中，常使用刀具功能字指定刀具位置补偿和半径补偿。常用的刀具功能字格式为Txxxx （ “x”表示一位十进制数），其中前两位表示刀号，后两位表示刀补号。如T0103 表示换01 号刀，并使用刀补号03 对应的刀补值进行刀具补偿。也有的数控车床使用Dxx （单独给出刀补号，并与Txx 一起用于刀具位置补偿，而对刀具半径补偿则使用G41 或G42 指令另外指定。

数控铣床、数控镗铣床、加工中心等机床的CNC 装置中，一般都具有刀具半径补偿和刀具长度补偿功能，而数控钻床一般只有刀具长度补偿功能。对这些机床进行编程时，一般使用G41 和G42 指令进行刀具半径补偿，并使用Dxx 给出刀补号；使用G43 和G44 指令进行刀具长度补偿，并使用Hxx 给出刀补号。(www.xing528.com)

3.刀补的全过程

刀补使用的过程包括三个阶段。

①刀补建立。在首次出现有刀补指令的插补程序段，将刀补号对应的刀补值按指令要求补偿到刀具的位移中，使刀位点相对编程轨迹产生一个偏置。

②刀补进行。刀补指令是模态指令，在没出现刀补撤销指令时一直有效，即在刀补指令和刀补撤销指令所在的两个程序段之间的程序段中，刀补指令一直有效，刀位点始终保持相应于刀补值的偏置。

③刀补撤销。若在某程序段出现刀补撤销指令，则取消刀位点产生的偏置，使刀位点回复到编程轨迹上。刀补撤销的过程是刀补建立的逆过程。

在使用刀具功能字Txxxx 指定刀具位置补偿和刀具半径补偿的机床上，当给出刀补号为0 时，即指定刀补撤销。如T0100 表示撤销01 号刀具的位置补偿和半径补偿。

在使用G41 或G42 指令指定刀具半径补偿，或使用G43 或G44 指令指定刀具长度补偿的机床上，可以使用刀具补偿号0 或G40 指令撤销刀补。

4.使用要点

使用刀补时应注意以下几点。

①在G00 和G01 插补指令段建立和撤销刀补。

②在建立新的刀补时，应先撤销已建立的刀补，然后再建立新的刀补。

③将刀补建立和撤销指令安排在零件加工的辅助空行程程序段中，使刀补建立和撤销过程中不进行切削加工。