數控加工中的刀具補償
首先，提出了刀具補償
在數控機床上用端銑刀加工工件時，可以清楚地看到，刀具中心運動軌跡儀與工件輪廓並不重合，因為工件輪廓是由端銑刀的運動包絡形成的。端銑刀的中心稱為刀具的刀位(4，5坐標數控機床稱為刀位矢量)，刀位的運動軌跡儀代表刀具軌跡。在數控加工中，是按照工件的輪廓尺寸編程還是按照刀點的軌跡尺寸編程，要根據具體情況而定。
數控機床端銑刀加工
在全功能數控機床中，數控系統具有刀具補償功能，可以根據工件的輪廓尺寸進行編程。刀具補償建立實施後，CNC系統自動計算，刀具位置自動調整到刀具軌跡。直接利用工件尺寸編制加工程序，刀具磨損，加工程序不變，使用簡單方便。
經濟型數控機床結構簡單，價格低廉，在生產企業中有壹定的量。在經濟型數控機床系統中，如果沒有刀具補償功能，只能根據刀位點的軌跡尺寸來編制加工程序，這就要求首先根據工件的輪廓尺寸和刀具直徑來計算刀位點的軌跡尺寸。因此計算量大且復雜，刀具磨損和更換需要重新計算刀位點的軌跡尺寸，重新編制加工程序。
二、全功能數控機床系統中的刀具補償
1.數控車床刀具補償
數控車床的刀具補償功能包括刀具位置補償和刀具圓弧半徑補償。在加工程序中，由T函數指定，TXXXX中前兩個XX是刀具號，後兩個XX是刀具補償號，如T0202。如果刀具補償號為00，則表示刀具補償被取消。
(1)刀具位置補償
刀具位置補償建立並實施後，加工程序不需要為刀具磨損或重新安裝引起的刀具位置變化重新編程。方法是測量每個刀具的位置，並輸入到指定的存儲器中。程序執行刀具補償指令後，刀具的實際位置代替原始位置。
如圖2，如果沒有刀具補償，刀具從0點移動到1點，對應的程序段是N60。
G00
C45
X93
T0200，如果刀具補償為X=+3，Z=+4，並存儲在相應的補償存儲器中，刀具補償執行後，刀具將從0點移動到2點而不是1點，對應的程序段為N60。
G00
X45
Z93
T0202 .
(2)刀具圓弧半徑補償
在編制數控車床加工程序時，把車刀刀尖看成壹個點(假想點P)，但實際上為了提高刀具的使用壽命，降低工件的表面粗糙度，把車刀刀尖磨成壹個小半徑的圓弧(刀尖AB圓弧)，如圖3所示，這必然會導致被加工工件的形狀誤差。另壹方面，刀尖圓弧的位置和車刀的形狀也會對工件加工產生影響，這可以通過刀具圓弧半徑補償來解決。車刀的形狀和位置參數稱為刀尖方位，如圖4所示，用參數0 ~ 9表示，P點為理論刀尖點。
(3)刀具補償參數
每個刀具補償號對應刀具位置補償(X和Z值)和刀具圓弧半徑補償(R和T值)* * *，加工前輸入到相應的存儲器中，在CRT上顯示出來，如圖5所示。在自動執行過程中，數控系統根據存儲器中的X、Z、R、T值自動修正刀具的位置誤差，自動補償刀尖圓弧半徑。
2.加工中心和數控銑床的刀具補償
在加工中心和數控銑床的數控系統中，刀具補償功能包括刀具半徑補償、夾角補償和長度補償。
(1)刀具半徑補償(G41，G42，G40)
刀具的半徑值預先存儲在內存HXX中，XX為內存號。刀具半徑補償執行後，數控系統自動計算，並根據計算結果使刀具自動補償。刀具半徑左補償(G41)是指刀具偏向編程加工軌跡運動方向的左側(如圖1)，刀具半徑右補償(G42)是指刀具偏向編程加工軌跡運動方向的右側。用G40取消刀具半徑補償，用H00取消刀具半徑補償。
使用時要註意:建立或取消刀具補償時，即使用指令G41、G42、G40的程序段必須使用指令G00或G01，而不能使用G02或G03。當刀具半徑補償為負時，G41和G42的功能互換。
刀具半徑補償有兩種形式:B函數和C函數。由於B函數刀具半徑補償只是根據該程序計算刀具補償，不能解決程序段之間的過渡問題，要求工件輪廓按圓角過渡處理，因此工件尖角的工藝性不好。C-function刀具半徑補償可以自動處理兩個程序段的刀具中心軌跡的轉移，可以完全根據工件輪廓進行編程，所以幾乎所有的現代CNC數控機床都采用C-function刀具半徑補償。此時需要建立刀具半徑補償程序段的以下兩個程序段才有位移指令(G00，G01，G02，G03等。)指定補償平面，否則無法建立正確的刀具補償。
(2)角度補償
(G39)
兩個平面相交是壹個夾角，可能導致超程和過切，產生加工誤差，可以通過角度補償(G39)解決。使用角度補償指令(G39)時，需要註意的是，該指令是無模式的，只在指令的程序段有效，只能在指令G41和G42之後使用。
(3)刀具長度偏移(G43，G44，G49)
刀具長度補償(G43，G44)可用於在不改變程序的情況下隨時補償刀具長度的變化，補償量存儲在H代碼指示的存儲器中。G43表示存儲器中的補償量加到程序指令的終端坐標值上，G44表示減法，G49指令或H00指令可以用來取消刀具長度偏置。程序段N80
G43
Z56
H05和medium，如果05內存中的值是16，說明終點的坐標值是72mm。
存儲器中補償量的值可以通過MDI或DPL預存在存儲器中，或者可以使用程序段指令G10。
P05
R16.0表示05號內存中的補償量為16mm。
三、經濟型數控機床刀具軌跡的計算
經濟型數控機床系統，如果沒有刀具補償指令，只能計算刀具位點的軌跡尺寸，然後據此編程，或者進行局部補償處理。
1.刀具中心(刀具位置)軌跡的計算
在需要計算刀具中心軌跡的數控系統中，需要計算零件輪廓基點和節點對應的刀具中心上基點和節點的坐標。圖1是用φ8立銑刀加工工件曲線時的刀具中心軌跡。可以看出，刀具軌跡是零件輪廓的等距線，可以從零件輪廓和刀具半徑得到。
直線的等距線方程:
當等距線在原直線上方時，取“+”號，反之亦然。
圓的等距線方程；
當所需等距線為外側等距線時，取“+”號，反之亦然。
求解等距線上基點的坐標，只需聯立求解相關的等距線方程組。比如求3 '點，2點(40，85)，3點(70，105)的坐標。
A=y2-y3=-20
B=x3-x2=30
C=x3y2-ybx2=1750
如下找到中心坐標
(85,105)。
兩條等距線的聯立方程；
-20x+30y = 1750+144.222
(x-85)+(y-105)=(15+4)
解決
x=66.134
y=107.231
即3 '點的坐標為(66.34，107.25438+0)，其他基點或節點在刀具中心軌跡上的坐標可以用同樣的方法得到，然後據此編程。
2.數控車床虛擬刀尖的偏置計算
在數控車削中，為了對刀方便，經常使用刀尖的虛點P進行對刀。如果沒有刀尖圓弧半徑補償，車削圓錐面或圓弧時會發生根切。當零件精度較高，且有圓錐或圓弧時，解決方法是計算刀尖圓弧的中心軌跡尺寸，然後根據此乘積進行局部補償計算。
圖3示出了車削尺寸表面時由刀尖圓弧半徑r引起的刀具位置補償。在Z方向和X方向同時進行刀具位置補償時，編程時刀片與工件的實際接觸點A移動到刀尖的設定點P，R的補償量可按下式計算:
編制加工工件錐面的程序時，其基點坐標為工件輪廓的基點坐標(Z和X)加上刀尖圓弧半徑的補償量R (Dz和d X)，從而解決了沒有刀尖圓弧半徑補償的問題。
四。結論
在數控加工中，由於刀尖有圓弧，工件的輪廓是由刀具的運動包絡形成的，所以刀點的運動軌跡與工件的輪廓不重合。在全功能數控系統中，可以根據工件的輪廓尺寸方便地應用刀具補償指令進行編程加工。在經濟型數控系統中，可以根據工件和刀具的輪廓尺寸計算出切削點的軌跡。按照這個規劃，也可以通過局部補償來解決。