導語：數控車床加工中刀具補償的作用一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：隨著數字化技術的不斷發展，數字化技術在機械加工工程中的應用不斷進步，數字化控制機床使機械加工更加簡單快捷。智能化和專業化是我國未來機械加工行業的發展方向，提高了工程質量和工程效率。文章從數控車床加工中刀具補償的方向入手，系統介紹了刀具補償的方法和作用，以期為機械加工的發展提供參考和指導。

關鍵詞：數控機床；機械加工；刀具補償

在機械加工行業所使用的技術中，數控機床技術是使用最廣泛、最典型、最重要的技術之一。數控機床在連續進行各種切削加工過程中，若對刀架進行換刀，則前一刀片與更換后的刀片在位置和精度上存在一定的差異，且受刀具磨損或是刀尖圓弧半徑的誤差影響，部件加工尺寸和精度達不到相應的要求，從而影響部件的實際應用。探究刀具補償方法尤為重要。

1刀具補償的類型

常見的刀具補償主要有兩種，一種是刀具位置補償，也叫刀具偏移補償，另一種是刀尖圓弧半徑補償。刀具在加工過程中安裝的位置與理論上的位置總會存在一定的偏差，這時就需要進行刀具補償以縮小偏差。在傳統的機械加工中一旦刀具需要作出變更，就需要變更整個制程的加工程序，刀具補償法可以避免出現需要大規模變動工序的弊端，利用刀具補償來解決偏差問題[1]。

2刀具補償的必要性

數控技術主要是通過計算機編程對刀具進行控制，讓它在某一范圍內運動，通過統一的標準設定在理論上保障機械加工的質量。但這僅僅是理想狀態，在實際操作過程中刀片的刀尖是不可能固定在同一位置的，這是因為不僅更換刀片會存在誤差，不同刀具的圓弧半徑和尺寸也有誤差。這就會導致部件的尺寸和精度發生變化，從而影響機械加工的進程。刀具補償是提升機械加工精度和質量的根本方法。數控機床編程是以基準位置為基礎，以機床加工的自動化和標準化為目標，所進行的數字編程技術。數控機床編程所面臨的一大問題就是當機床刀具的實際位置與基準位置之間存在誤差時，會增加數控車床加工的誤差。此時刀具補償的作用就會凸顯，另外刀具磨損導致的刀具位置變化也可以通過補償刀具偏移量的方法解決[2]。

3刀具補償的作用

縮小刀具尺寸和安裝位置帶來的加工尺寸誤差，減少實際操作與圖紙定義之間的偏差，大幅度提高整個加工制程的效率和質量，刀具補償可以在加工過程中快速精準地進行刀具尺寸的調整，提高加工成品的良率，縮小加工成品的尺寸，使加工的材料品質更加穩定。可以看出，刀具補償是現代化工業發展的先導技術和重要力量。3.1提高刀具的適應性在數控車床加工過程中，刀具的磨損和更換都會使加工部件產生誤差，而刀具補償正是能減小這些誤差的重要方法，對提高數控車床的加工精度具有不可替代的作用。如果將X、Z假設為原數控機床刀具補償值，ΔX和ΔZ就是在一段時間的機械加工后，刀具會因為磨損等其他因素的影響而產生偏差量，那么（X-ΔX）和（Z-ΔZ）就是新的刀具補償值，通過假設可以看到，在更換刀具時，不用改變數控控制程序，只需調整變化量即可。如果是由于刀具更換而產生的誤差，那么刀具磨損偏移所造成的精度問題也會產生變化，則需要操作人員將數據更換為新的刀具補償值，以提升加工精度和刀具的使用效率，使數控機床操作更加簡單便捷。3.2有助于實現加工件粗精加工調整加工精度不僅是生產過程中的日常工作，同時也是提高加工效率不可缺少的措施。在這個過程中，刀具中心和工件輪廓之間的實際偏差值并沒有太大作用，而是需要操作人員手動設置。所謂粗加工就是零件精度較低，在粗加工過程中，刀具半徑的補償值是實際半徑和精加工余量之和。而在進行精加工的過程中，只需要刀具和實際半徑值一個數據即可進行操作。另外，在操作中粗精加工之間還可以轉換，具體的操作過程如下：設置粗加工的刀具，輸入刀具半徑補償值，這個過程需要進行人工操作，包括刀具半徑補償和加工余量兩個數據；其次是粗加工向精加工轉變，是在粗加工基礎上輸入微調量。在操作微調量時，應依照加工的實際情況進行明確，比如精加工尺寸小于粗加工尺寸，則微調量為正值；反之，若精加工尺寸大于粗加工尺寸則為負值。針對數控機床的偏差的問題，通過刀具偏差補償的方法可以有效調整。這種方法不僅提高了工件加工的精度和機器質量，而且簡化了加工操作的過程，降低了機床操作的難度[3]。

4數控車床刀具補償的分類

4.1偏置補償。刀具偏置補償彌補的是刀具與原點的偏差，數控機床加工安裝刀具時，一般采用手動安裝的方式進行，機床的原點和工件原點就會不可避免的產生偏差，車刀刀尖或圓弧中心處在與原來不同的位置，為了糾正偏差，刀尖或圓弧中心必須移動到原點。偏置補償在實際運用過程中主要有以下兩種方式：刀具磨損和刀具幾何偏置補償，磨損偏置補償法補償的是刀具磨損后的偏值與規定的標準值之間的偏差；幾何偏置補償是實際加工使用的刀具與標準規定的刀具之間的偏差進行相應的補償，其中，刀具的型號、規格、材質等也會對補償值有一定的影響，不同的刀具具有自身特有的補償值，在實際操作過程中會有一定的差異，需要根據具體的使用過程來定義其數控系統的補償值。刀具偏置補償一般由刀具號和刀具補償號來表示，利用T功能來實現常規數控機床的刀具補償，刀具偏置補償的設置需要根據刀具的使用說明來嚴格地進行補償計算。當刀具補償號數值為0時，在實際加工過程中，就不需要進行刀具的偏置補償。4.2刀具半徑補償。數控車床加工使用的刀具在調整的過程中需要采用刀尖對刀的方式。在數控車床機械加工實際操作中，刀尖有一定微小的弧度，這就要求操作人員在調整刀具時對刀尖的半徑進行取點，沿著刀具的弧面軌跡對半徑進行相應的補償，以使刀具的刀尖與需要加工的位置重合。理論與實際的差異主要表現在刀具刀尖與被加工料件的接觸面是刀尖半徑取點的切線切點，在加工的過程中，會產生一定的偏移量，這就需要及時地進行刀具的補償，以確保刀具在加工過程中減少偏移，這一補償的過程被稱作刀具半徑補償。在實際加工過程中，操作人員需要考量編程的基準是參考刀具的圓弧輪廓來進行，而非刀具的中心軌跡，按照提前編寫好的程式來自動計算并進行刀具加工的補償，以降低料件加工后的偏差。G41和G42是刀具半徑補償法最常用到的兩種指令，在實際操作過程中，應先使用G40指令將之前已保存的半徑補償編程全部清除，之后再編寫G41指令來調整刀具在料件左側的運動，或者編寫G42指令來調整刀具在料件右側的運動。

5刀具補償的基本方法

刀具補償需要以刀架中心為原點進行編程，利用編程來控制加工過程中刀具的移動軌跡，監控刀片的磨損狀況，根據實際情況實時進行刀具的調整以實現對刀具的補償，降低料件的偏差。目前有很多刀具補償的方法，一般情況下，在實際運用中，會使用多種補償手段來綜合性調整刀具的補償值，以減小加工料件的誤差。目前這種靈活的刀具補償法已經被運用到多個機械加工行業，使復雜的機械加工編程更加簡單有效，不僅使加工后的料件精度和質量提高，更增加了機械加工行業的有形效益，促進了現代化工業的發展。

6數控機床加工中刀具補償的應用

6.1刀具幾何位置的補償。可利用試切法來確定數控機械車床加工過程中刀具的位置和點位之間的偏差，目的是為了減小刀具與編程之間的誤差以精準地進行數控車床的機械加工。一般來講，試切法主要包含以下幾個步驟：首先，車床的坐標系要確定，坐標原點一般會選擇數控車床的旋轉中心來建立坐標系，當操作機器歸零后，按照坐標系的規律確定關鍵點的坐標，來給下一步操作做準備；其次，是刀具的選擇，刀具對機械加工的影響很大，刀具會直接影響加工后料件的精度，不同精度的刀具對刀補償值的影響也不同，精車刀需要在補值之前做好相應的清空處理，首先，要將車刀具的端面加入驗證工作，之后將刀具拿出檢查，在刀補表里輸入相應的記錄，以便系統自動算出車刀具需要在Z軸方向上的補償值，之后再驗證車刀具的外圓，撤出刀具后測量試切值，在刀補表里輸入測量的數據，最后得出車刀具在X軸方向上的補償值；再次，用一把新的車刀具對料件進行試加工，試切的過程中注意保持水平方向，當刀具撤出之后測量刀具在Z軸的長度并記錄在案，以便于系統可以自動計算出第二把刀具在Z軸方向上的補償值；最后，是重復以上的工作，得出所有車床加工刀具在Z軸方向上的補償值，以便于料件被更精準地加工。6.2刀具刀尖的位置補償。刀具的刀尖由于其需要，需要將刀尖做成點一樣的形狀，來進行料件的切割加工。而在實際車床機械加工的過程中，由于刀具刀尖承受的壓力，其切割過程中極易導致刀尖磨損形成微小的弧面，且隨著加工時間的加長，在沒有進行刀具更換的前提下，磨損的刀具弧面會越來越大，甚至出現崩刀的現象，這使料件加工的精度和質量會大幅度折扣，甚至出現不良品，保證刀具的刀尖不受磨損是保證料件質量的前提，也是刀具能精準地進行位置補償的關鍵。刀具的刀尖形態，在坐標系中是以點的形式出現，但是在實際加工的過程中可以發現刀尖的點是一個微小半徑的面，在加工的過程中需要對刀具的位置進行準確的定位，以及確定補償值和補償位置，需要利用數控系統編程來自行操作，減少人為的誤差，對刀具的切削進行相應的補償，以使料件在切削的過程中處于可控的狀態[4]。

7結束語

數控車床雖然是自動化和機械化的設備，但部件的精度和質量也會受機械在使用中的磨損和安裝中人的因素等的影響。因此在實際使用中要密切關注刀具磨損情況以及圓弧半徑的變化，根據刀具與機床的特征以及加工部件的特性采取不同的刀具補償方法減小偏差，這樣才能在實踐中提高我國機械加工的質量和效率。

參考文獻：

[1]何龍劍.數控車床加工中刀具半徑補償的應用探究[J].裝備制造技術,2013(8):70-71+73.

[2]張毅.數控機床誤差測量、建模及網絡群控實時補償系統研究[D].上海:上海交通大學,2013.

[3]蔡安江,宋仁杰,杜金健,等.五軸數控加工3D刀具補償及其后置處理方法[J].長安大學學報(自然科學版),2018,38(1):120-126.

[4]于博,趙航,許礫文.數控車床加工中的撞刀現象及回避方法[J].南方農機,2016,47(1):64-65.

作者:高瓊瓊 雷佩 韓芙蓉 單位:鄭州輕工業大學