第一篇：加工中心刀具長度補償的應用探討2

技師論文

工種:加工中心

加工中心刀具長度補償的應用分析 姓名:徐祥飛

身份證號碼:***215 等級:二級(技師)準考證號碼: 培訓單位:衢州市技師學院

鑒定單位:衢州市技師學院培訓中心鑒定處 2008年11月20日

加工中心刀具長度補償的應用分析

作者:徐祥飛開山集團凱文螺桿機械有限公司 時間:2008年11月20日

摘要:在加工中心的加工過程中通常會進行換刀 ,針對不同的刀具長度 ,需要使用刀具長度補償功能來提高編程效率。本文結合應用實例對刀具長度補償的概念、執行過程、使用技巧進行了深入的探討。

關鍵詞：加工中心;刀具補償;應用；編程;坐標;一.刀具長度補償的概念

刀具長度補償是數控機床一項非常重要的概念。一般在使用數控機床尤其是加工中心的加工過程中 ,通常會用換刀指令選擇不同的刀具 ,這就使刀具的長度發生變化,造成了非基準刀的刀位點起始位置和基準刀的刀位點起始位置不重合。在編程過程中,若對刀具長度的變化不作適當處理,就會造成零件報廢、甚至撞刀。為此,在數控加工中入了刀具長度補償的概念,以提高編程的工作效率。我們在對一個零件編程的時候,首先要指定零件的編程中心,然后才能建立工件編程坐標系,而此坐標系只是一個工件坐標系,零點一般在工件上。長度補償只是和Z坐標有關,它不象X、Y平面內的編程零點,因為刀具是由軸錐孔定位而不改變,對于Z坐標的零點就不一樣了。每一把刀的長度都是不同的,例如,我們要鉆一個深為50mm的孔,然后攻絲深為45mm ,分別用一把長為250mm的鉆頭和一把長為350mm的絲錐。先用鉆頭鉆孔深50mm ,此時機床已經設定工件零點,當換上絲錐攻絲時,如果兩把刀都從設定零點開始加工,絲錐因為比鉆頭長而攻絲過長,損壞刀具和工件。此時如果設定刀具補償,把絲錐和鉆頭的長度進行補償,此時機床零點設定之后,即使絲錐和鉆頭長度不同,因補償的存在,在調用絲錐工作時,零點Z坐標已經自動向Z +(或Z-)補償了絲錐的長度,保證了加工零點的正確。由此可見,在建立、執行刀具長度補償后,由數控系統自動計算、自動調整刀位點到刀具的運動軌跡。當刀具磨損或更換后,加工程序不變,只須更改程序中刀具長度補償的數值即可。度補償方向由G43或G44確定,在原來的程序中Z坐標的基礎上伸長或縮短一個刀具長度補償值。二.刀具長度補償功能的執行過程刀具長度補償的執行過程一般分三步。

(!)建立刀具長度補償。刀具由起刀點接近工件,刀具長在刀具補償進行期間 ,刀具中心 Z坐標始終偏離程序中 Z坐標一個刀具長度補償值的距離。

(2)進行刀具長度補償。一旦建立了刀具長度補償,則一直維持該狀態,直到取消刀具長度補償為止。

(3)撤消刀具長度補償。刀具撤離工件 ,回到退刀點 ,用 G49命令取消刀具長度補償。三.刀具長度補償功能的應用圖 1 孔加工 如圖所示

我們要加工兩個Φ20mm的孔(用 1號刀)和一個Φ10mm(用 2號刀)的孔 ,分別用一把長度 50mm直徑 20mm的 1號刀(基準刀)和長度100mm直徑 10mm的 2號刀加工。在該工件的加工過程中需要用兩把不同的刀具 ,而此時機床已經設定了工件零點當換刀加工另一個孔時 ,如果 2號刀也從設定零點開始加工 ,2號刀因為比 1號刀長 ,所以會導致刀具和工件相撞。此時如果設定刀具補償,把 1號刀和 2號刀的長度進行補償 ,此時機床零點設定后 ,即使是 1號刀和 2號刀長度不同 ,因補償的存在 ,在調用 2號刀工作時 ,零點 Z坐標已經自動向 Z+(或 Z-)補償了 2號刀的長度 ,保證了加工零點的正確。具體的加工程序如下 :(以主軸軸端作為起刀點 ,設置 H01 = 50mm ,H02 = 100mm ,)N10 G90 G10 L2 P1 X-250.0 Y-200.0 Z-150.0;N20 T01 M06;

N30 G90 G00 G54 X60.0 Y70.0;N40 G43 H01 Z50.0 M8;N50 M3 S500;N60 G98 G82 R3.0 Z-18.0 F120 P2000;

N70 X140.0 Y50.0;N80 G80 M9;N90 M5;

N100 G91 G28 Z0;N110 G91 G28 Y0;N120 T02 M06;

N130 G90 G00 G54 X90.0 Y30.0;N140 G43 H02 Z50.0 M8;N150 M3 S800;N160 G98 G81 R3.0 Z-35.0 F200;

N170 G80 M9;N180 M5;

N190 G91 G28 Z0;N200 G91 G28 Y0;N210 M30 在上述程序中 ,我們不難發現 ,在編程中坐標值是完全按工件的輪廓尺寸編寫的 ,而編程的零點并不是刀位點 ,那么為何在加工過程中沒有發生撞刀呢 ?這是因為我們使用了刀具長度補償指令 G43 ,執行該指令后會使刀具的位置發生變化 ,從而避免了事故的發生 ,也使我們的編程得以簡化。

四 刀具長度補償指令的使用技巧

1．刀具長度補償的方式

(1)用刀具的實際長度作為刀長的補償。用對刀儀測量刀具的長度 ,然后把這個數值輸入到刀具長度補償寄存器中作為刀長的補償。用該方式進行刀具補償,可以避免在加工不同工件時不斷地修改刀長偏置,事實上許多大型的機械加工型企業對數控加工設備的刀具管理都采用建立刀具檔案的辦法,既用一個小標牌寫上每把刀具的相關參數,包括刀具的長度、半徑等資料。這樣即使受刀庫容量限制,需取下刀具而重新安裝時,只需根據刀具標牌上的刀長數值作為刀具長度補償而無需再測量,可節省輔助工作時間。另外,用刀具實際長度作為刀長補償可以在機床運行加工的同時,在對刀儀上進行其他刀具的長度測量,不必占用機床運行時間,可充分發揮加工中心的效率。

（2）采用刀尖在Z方向上與編程零點的距離值(有正負)作為補償值。這種方法適用于一個人操作機床而沒有足夠時間來用對刀儀測量刀具長度的工作環境。采用這種刀具長度補償方式,其補償值即是主軸從機床Z坐標零點移動到工件編程零點時的刀尖移動距離,因此補償值總為負值且很大。當用同一把刀加工其它工件時就需要重新設置刀具長度補償值。2．刀具長度補償指令在長度補償指令中出現了兩個指令 G43和 G44 ,其中 G43指令為加補償值 ,也叫正向補償 ,即把編程的 Z值加上 H代碼指定的偏值寄存器中預設的數值后作為 CNC實際執行的 Z坐標移動值 ,此時 ,刀具的移動趨勢是離開工件。相應的 , G44指令是減去預設的補償值 ,也叫負向補償 ,而刀具的移動是趨向工件的。當指令 G43時 ,實際執行的 Z坐標值為 Z’= Z_ +(H_);當指令 G44時 ,實際執行的 Z坐標值為 Z’= Z_-(H_);為了便于掌握刀具長度補償指令的用法 ,而不混淆 G43、G44造成錯誤。可使用其中一個指令如 G43 ,以通過補償值 H正、負數值量的設定 ,而達到用一個長度補償指令實現兩個指令的功能。例如 H1設 20.、H2設-30.,當指令“G43 Z100.H1;”時 ,Z軸將移動至 120.處 :而當指令“ G43 Z100.H2;”時 ,Z軸將移動至 70.處。另外 ,如果將 H只設正值 ,用指令 G43或 G44 ,也可以達到同樣的效果。兩種方法的靈活運用 ,更好地理解刀具長度補償指令的使用技巧。至于具體采用那種方式 ,可根據操作者的習慣決定。

3．注意事項

(1)在編程格式中 ,刀補的建立與取消只能在 G00或 G01指令下進行 ,否則無效。其 Z后跟的坐標值為終點坐標值。

(2)在編程與機床調試時 ,一定要清醒地注意到刀具長度補償與工件坐標系的變化關系 ,以免機床發生事故。在同一程序段內如果既有運動指令又有刀具長度補償指令 ,機床首先執行的是刀具長度補償指令 ,然后再執行運動指令。如程序段 : N40 G43 Z50.0 H01;機床首先執行的是 G43指令 ,即把工作坐標系 YZ向 Z方向上移動一個刀具長度補償值 ,如 H01刀具補償值為-50,就是平移一個 H01中所寄存的代數值 ,相當于重新建立了一個新的坐標系 YZ′在執行 N40 G43 Z50.0 H01 時 ,刀具實際是在新的坐標系中運動 ,運動了一個 Z軸方向-30mm距離。在編程過程中 ,一定要了解刀具長度補償與工件坐標系的變化關系 ,以免產生工件報廢和機床安全事故。五.結論

綜上所述 ,正確合理的使用刀具長度補償功能 ,可以使編程人員直接按照工件的輪廓尺寸進行程序編制 ,極大的提高了編程的工作效率 ,具有較大的實用性和高效性。六.參考文獻

[1] 王愛玲.現代數控編程技術及應用.北京國防工業出版社 , 2002.[2] 鄭軍 ,秋實 ,雪艷.加工中心刀具長度補償功能應用技巧現代制造工程.2003.[3] 魏興.數控機床加工中的刀具補償.機械制造與自動化.

第二篇：刀具長度補償的理解與應用

數控加工中心刀具補償的研究與應用

謝民雄

萬向錢潮(桂林)汽車底盤部件有限公司

摘要: 刀具補償是一個很重要的數控功能;數控加工中心加工一個零件通常需要數把刀，CNC系統通過補償指令完成各把刀具補償功能，以保證在加工過程中各把刀移動到正確的位置和下降到正確的高度。理解領會刀具補償的方式特點和正確應用刀具補償各項功能，對于在工作生產中提高工作效率，保證安全生產具有十分重要的意義。關鍵詞:刀具補償;方式特點；安全生產

加工中心本質上就是數控銑床,但是相對于數控銑床則多增加了刀庫和自動換刀裝置，在加工過程中由程序自動選刀和換刀.由于加工中心常用來加工形狀復雜、工序多、精度要求較高的零件,因而加工一個零件需用幾把或十幾把刀具甚至更多.由于每把刀具的直徑大小和長度都是不同的，在對被加工零件確定工件坐標系零點后,有必要引入刀具補償功能，以保證在加工過程中各把刀下降到正確的高度和以正確的刀具路徑進行切削加工。刀具補償可分為刀具長度補償和刀具半徑補償。長度補償是指主軸軸向的補償,也就是銑刀軸向的補償，而對于銑刀徑向的補償,也就是每把銑刀直徑大小不一樣,在直徑方向的補償叫半徑補償。

一． 刀具半徑補償

1．刀具半徑補償意義:

數控加工中心在程序運行時將刀具當做一個點做軌跡運動。比如用刀具R3銑邊長100的正方形凸臺時，程序按邊長100的正方形尺寸輸入，而刀具軸心的軌跡是邊長106的正方形，則工件上銑削的是符合圖紙尺寸的100的正方形。假如不用刀具半徑補償功能，則加工時刀具軸心的軌跡是邊長100的正方形，則工件上銑削出的是邊長為94的正方形凸臺，不符合圖紙尺寸的要求。

2．指令格式

G17/G18/G19 G00/G01 G41/G42 IP_D_ G41：刀具半徑左補償 G42：刀具半徑右補償

半徑補償僅能在規定的坐標平面內進行，使用平面選擇指令G17、G18或G19可分別選擇XY、ZX或YZ平面為補償平面。半徑補償必須規定補償號，由補償號D存入刀具半徑值，則在執行上述指令時，刀具可自動左偏(G41)或右偏(G42)一個刀具半徑補償值。由于刀補的建立必須在包含運動的程序段中完成，因此以上格式中，也寫入了GOO(或GO1)。在程序結束前應取消補償。3．刀具半徑補償的應用

刀具半徑補償有B功能和C功能兩種補償形式。由于B功能刀具半徑補償只根據本段程序進行刀補計算，不能解決程序段之間的過渡問題，要求將工件輪廓處理成圓角過渡，因此工件尖角處工藝性不好；C功能刀具半徑補償能自動處理兩程序段刀具中心軌跡的轉接，可完全按照工件輪廓來編程，因此現代CNC數控機床幾乎都采用C功能刀具半徑補償

刀具半徑補償的方向怎么樣判斷呢？判斷的方法：“順著刀具運行的方向”上看去刀具在工件的左面為左補償，刀具在工件的右面為右補償。補償可以為“負”，當刀具半徑補償取負值時，G41和G42的功能互換。

刀具的半徑值預先存入存儲器Dxx中，xx為存儲器號，當一個程序需用到幾把刀時，建議刀具號Txx和存儲器Dxx相對應，即T1號刀具半徑補償值相應地使用D01號存儲器，這樣加工時不容易搞錯。執行刀具半徑補償后，數控系統自動計算，并使刀具按照計算結果自動補償。在加工的過程中，如果零件輪廓尺寸與圖紙尺寸有差別，就可以通過修正存儲器Dxx中的半徑補償值，再重新運行程序以達到要求。取消刀具半徑補償用G40，也可用D00取消刀具半徑補償。使用中需注意：建立、取消刀補時，G41、G42、G40指令必須與G00或G01指令共段，即使用G41、G42、G40指令的程序段中必須同時使用G00或G01指令，而不得同時使用G02或G03，并且建立、取消刀補時所運行的直線段的長度要大于所要補償的刀具半徑值，否則補償功能不起作用；而在補償方式中，寫入2個或更多刀具不移動的程序段（輔助功能，暫停等等），刀具將產生過切或欠削。

二．刀具長度補償

1．刀具長度補償的意義

例如，要鏜一個φ40mm的孔，確定要用到兩把刀,先用鉆頭鉆到φ38，再用鏜刀鏜到φ50mm，此時機床已經設定工件零點，而編程時一般都是讓刀具快速下降到Z3.的高度開始切削,若是以鉆頭對刀確定工件座標系的Z原點，則鉆頭鉆削時不會撞刀。當換上鏜刀時，如果沒有設定刀具長度補償而程序中同樣設定快速下降到Z3.這時當鏜刀比鉆頭短時，就會出現鏜孔鏜不通的現象，而當鏜刀比鉆頭長時就會出現撞刀。不設定刀具長度補償而在程序中通過修改Z地址值來保證加工零點的正確將會很容易出錯,因為程序長了各段地址代碼值不統一是很難檢查出錯誤的，而且在加工的過程中若刀具磨損了需要修改程序,若一個零件加工過程中同一把刀要加工幾個不同的面,那當這把刀磨損之后則要修改所有與這把刀相關的程序。而在編制程序中用上了刀具長度補償指令之后，當刀具磨損后，只需在相應的刀具長度補償號中修改長度補償值就可以了，不需要再修改程序，提高了工作效率，也保證了程序的安全運行。2． 刀具長度補償G43、G44、G49 系統規定除Z軸之外，其他軸也可以使用刀具長度補償，但同時規定長度補償只能同時加在一個軸上，要對補償軸進行切換，必須先取消對前面軸的補償。

2．1 指令格式：

G43α___H___；(α指X、Y、Z任意一軸)，刀具長度補償“＋”。G44α___H___；刀具長度補償“－”。G49或H00：取消刀具長度補償。指令中用G43、G44指令偏移的方向，用H指令偏置量存儲器的偏置號；G43指令叫正向補償，即當用G43對刀具長度補償值指定一個正值時，刀具按照正向移動。G44指令叫負向補償，即當用G44對刀具長度補償值指定一個正值時，刀具按照負向移動。G43和G44是模態G代碼。它們一直有效，直到指定同組的G代碼為止。執行程序前，需在與地址H所對應的偏置量存儲器中，存入相應的偏置值。以z軸補償為例，若指令 GOO G43 Z100.0 H01；并于H01中存入“-200.0”，則執行該指令時，將用Z坐標值100.與H01中所存“-200.”進行“+”運算，即100.0+(-200.0)=-100，并將所求結果作為Z軸移動值。加工程序每調用不同的刀具的時候，都要先取消掉原先的刀具補償，再把新調用的刀具長度補償進去；而在程序結束前也要記得插入取消指令Ｇ49或H0.CNC系統中刀具長度補償功能與其他指令的關系 3．1刀具長度補償與半徑補償功能的關系

如果在零件的數控加工程序中，既有刀具長度補償又有刀具半徑補償(在控制器中補償)指令時，必須把含有長度補償的程序段寫在含有半徑補償的程序段前面，否則半徑補償無效

例如:在下面的程序段中: N50 GOOG41X20Y20D02 N60 GOOG43Z10 數控系統不執行刀具半徑補償若改為: N50 GOOG43Z10 N60 GOOG41X20Y20D02 則數控系統既執行刀具半徑系統又執行刀具長度補償指令.3．2刀具長度補償與其它指令的關系

a.G43,G44指令只能用于直線運動之中，在非直線運動語句中使用時會產生報警;b.G43,G44為同組模態指令，它們會自動取消上次刀具長度補償而不需要用專門的G49指令，為了安全起見，在一把刀加工結束或程序段結束時，都應取消刀具長度補償;c.刀具長度補償必須伴隨獨立的插補運動(GOO,GO1,G81,G83等)才能有效;4．刀具長度補償值的確定

不同的設備系統, 有不同的對刀方式, 而不同的對刀方式，刀具長度補償的含意是不一樣的。如小巨人公司VTC-20B加工中心馬扎克系統,配上自動測量儀,它的長度補償是補償刀具的真正長度,即主軸錐孔端面中心至刀具刃口最底端的長度;而法蘭克系統中機上手動對刀時長度補償是指補償刀具從某一Z軸向基準高度下降到工件座標原點的距離,它補償的不是刀具的真正長度,而是刀具下降的距離。不同的刀具有不同的長度補償值；而機內手動對刀時同一把刀加工不同工件編程原點的零件時也有不同的長度補償值，這些不同的補償值可以分別寄存在不同的長度補償號H里面, 以備機床運行時程序隨時調用。

（1）機內手動對刀測量方式

讓Z軸回到機床參考點，這時機床座標系中X，Y，Z軸數值都為零，選擇一個工件座標系（G54～G59任選一個都可），這時把Z值輸為零，再把刀具裝入主軸依次確定每把刀具與工件在機床坐標系中的Zo平面相接觸，即利用刀尖(或刀具前端)在Z方向上與工件坐標系原點的距離值作為長度補償值，即主軸下降后此時機床坐標系的Z坐標值直接作為每把刀的刀具長度補償值，注意數值的正負號不能漏。

（2）機外刀具自動預調儀測量方式

是在刀具預調儀上測出的主軸端面至刀尖的距離，輸入CNC的刀具長度偏置寄存器中作為刀長補償值，此時的刀長補償值是刀具的真正長度，是正值。

（3）自動測長裝置十機內對刀方式

設標準刀具的長度補償值為零，把在刀具預調儀上測出的各刀具長度與標準刀具的長度之差分別作為每把刀的刀具長度補償值.其中，比標準刀具長的記為正值，比標準刀具短的補償值記為負值.先通過機內對刀法測量出基準刀在返回機床參考點時刀位點在Z軸方向與工件坐標系原點的距離，并輸入工件編程座標系中。

5．刀具長度補償值測量方式的比較

用機上手動測量方法測量刀具長度補償值麻煩且需要很多占機調試時間，因此效率低，但投資少.當用同一把刀加工其它的工件時就要重新設置刀具長度補償值.用機外刀具預調儀或自動測長裝置測量不占用有效機時，把刀具調整工作事先在刀具預調儀上完成，而且機床在加工運行時，還可在對刀儀上測量其它刀具的長度，不必因為在機床上對刀而占用機床運行時間，提高效率，充分發揮加工中心的作用，但是需添置刀具預調儀設備，成本較高.使用刀具長度作為刀長補償，可以同一把刀具加工不同工件而不需修改刀具長度補償值。

三．G10可編程參數輸入指令在刀具補償中的應用

G10允許用戶在程序中設置偏置，用G10代替手工輸入刀具長度偏置、半徑補償、工件坐標系偏置等；G10的功能如下：

1、改變工件坐標系，G10L2P__IP__;

2、刀具壽命管理，G10L3P__;

3、在附加工件坐標系中設置工件零點偏移，G10L20P__IP__;

4、改變刀具補償值，G10L10(11/12/13)P__R__;

5、參數的輸入，G10L50;: l“ E” }2 b* ^9 e（1）P: 選擇的特殊偏置，由于P是跟隨在L后面的選項，在不同的L種類中P的含義不同。

G10L10/L11 P__R__中：P__用來指定刀具長度補償H代碼。如：G10 L10 P1 ? P1表示H01 G10L12/L13 P__R__中：P__用來指定刀具半徑補償D代碼。如：G10 L12 P1 ? P1表示D01 G10L2 P__IP__中：P0、P1-P6用來表示基本偏置EXT、G54-G59工件坐標系。（P1=G54、P2=G55、P3=G56、P4=G57、P5=G58、P6=G59）如 G10 L2 P0 ?P0表示EXT基本坐標系。G10 L2 P1 ?P1表示G54工件坐標系。7 G10L20 P__IP__中：P__用來表示附加工件坐標系。（2）R:長度或直徑偏置量的絕對值或相對量。L10中：R用來表示長度偏置的絕對值。G10 L10 P1 R100.3 表示長度H01里面輸入100.3 L11中：R用來表示長度偏置的增量值。& i F(V“ n(m8 k9 C& ] G10 L11 P1 R2.1 表示在原有的長度H01里面增加2.1 L12中：R用來表示半徑偏置的絕對值。

G10 L12 P1 R4.1 表示半徑補償D01里面輸入刀補4.1(K-@9 }6 j” L13中：R用來表示半徑偏置的增量值。

G10 L13 P1 R-0.1 表示在原有的半徑D01里面減去0.15 Q% q8 }8（3）R值可以疊加使用，例如： G10 L10 P1 R100.3 G10 L11 P1 R2.1 運行該程序段后刀具長度補償偏置里面實際值為102.4 G10 L12 P1 R4.1 G10 L13 P1 R-0.1" y(@, b0 z9 j% w7 t(j!?.k

運行該程序段后刀具半徑補償偏置里面實際值為4.00 F8 g& A: ^+ `(];Z$ p' 充分理解和掌握刀具補償的含意，熟練運用加工中心刀具各項補償功能，對于在工作中優化程序編制，程序安全運行和提高生產郊率具有重要的意義。

第三篇：數控車床加工中刀具補償的應用

刀具半徑補償在數控車削中的應用 摘要：

全面介紹了數控車床加工過程中的刀具補償，并且對數控車床不具備刀具半徑補償功能時的刀具補償計算方法進行了闡述。數控車削刀具半徑補償是數控系統中的重要功能, 正確地使用該功能, 在數控車削加工實踐中能起到保證產品質量和提高生產效率的作用。通過刀具半徑補償的矢量分析和應用, 介紹刀具半徑補償在數控車削編程加工中的正確使用方法。關鍵詞：數控車床；加工；刀具補償 Abstract:

A comprehensive introduction of CNC lathe machining process, and the blade compensating for CNC lathe tool radius compensation function does not have the blade compensating calculation method is discussed in this paper.The numerical control turning tool radius compensation is the important function of CNC system, correctly use the function, in the numerical control turning processing practice can play to ensure the product quality and improve production efficiency.Through the compensation for the tool radius vector analysis and application is introduced, and the tool radius compensation in the numerical control turning processing the correct use of programming method.Keywords: CNC lathe, Processing;Blade compensating

前言

數控車床通常連續實行各種切削加工，刀架在換刀時前一刀具刀尖位置和新換的刀具位置之間會產生差異，刀具安裝也存在誤差、刀具磨損和刀尖圓弧半徑等誤差，若不利用刀具補償功能予以補償，就切削不出符合圖樣要求形狀的零件。此外，合理利用刀具補償還可以簡化編程。數控車床的刀具補償可分為兩類，即刀具位置補償和刀具半徑補償。在車削過程中，刀尖圓弧半徑中心與編程軌跡會偏移一個刀尖圓弧半徑值r,用指令補償因刀尖半徑引起的偏差的這種偏置功能，稱為刀具半徑補償。

具有補償功能的數控車，編程時，不用計算刀尖半徑中心軌跡，只要按工件輪廓編程即可(按照加工圖上的尺寸編寫程序)；在執行刀具半徑補償時，刀具會自動偏移一個刀具半徑值；當刀具磨損，刀尖半徑變小；刀具更換，刀尖半徑變大時，只需更改輸入刀具半徑的補償值，不需修改程序。補償值可通過手動輸入方式，從控制面板輸入，數控系統自動計算出刀具半徑中心運動軌跡。

第一章 刀具半徑補償的簡介

一.刀具半徑補償

1.刀具半徑補償的概念

正像使用了刀具長度補償在編程時基本上不用考慮刀具的長度一樣，因為有了刀具半徑補償，我們在編程時可以不要考慮太多刀具的直徑大小了。刀長補償對所有的刀具都適用，而刀具半徑補償則一般只用于銑刀類刀具。當銑刀加工工件的外或內輪廓時，就用得上刀具半徑補償，當用端面銑刀加工工件的端面時則只需刀具長度補償。因為刀具半徑補償是一個比較難以理解和使用的一個指令，所以在編程中很多人不愿使用它。但是我們一旦理解和掌握了它，使用起來對我們的編程和加工將帶來很大的方便。當編程者準備編一個用銑刀加工一個工件的外形的程序時，首先要根據工件的外形尺寸和刀具的半徑進行細致的計算坐標值來明確刀具中心所走的路線。此時所用的刀具半徑只是這把銑刀的半徑值，當辛辛苦苦編完程序后發現這把銑刀不太適合要換用其他直徑的刀具，編程員就要不辭辛勞地重新計算刀具中心所走的路線的坐標值。這對于一個簡單的工件問題不太大，對于外形復雜的模具來說重新計算簡直是太困難了。一個工件的外形加工分粗加工和精加工，這樣粗加工程序編好后也就是完成了粗加工。因為經過粗加工，工件外形尺寸發生了變化，接下來又要計算精加工的刀具中心坐標值，工作量就更大了。此時，如果用了刀具半徑補償，這些麻煩都迎刃而解了。我們可以忽略刀具半徑，而根據工件尺寸進行編程，然后把刀具半徑作為半徑補償放在半徑補償寄存器里。臨時更換銑刀也好、進行粗精加工也好，我們只需更改刀具半徑補償值，就可以控制工件外形尺寸的大小了，對程序基本不用作一點修改。2.刀具半徑補償的使用

刀具半徑補償的使用是通過指令G41、G42來執行的。補償有兩個方向，即沿刀具切削進給方向垂直方向的左面和右面進行補償，符合左右手定則;G41是左補償，符合左手定則;G42是右補償，符合右手定則，如圖3所示。圖3刀具半徑補償使用的左右手定則在使用G41、G42進行半徑補償時，應特別注意使補償有效的刀具移動方向與坐標。刀具半徑補償的起刀位置很重要，如果使用不當刀具所加工的路徑容易出錯，如圖4所示。圖4刀具半徑補償的起刀位置如果使G42補償有效的過程為刀具從位置1到2，則銑刀將切出一個斜面如圖4中所示的A-B斜面。正確的走刀應該是在刀具沒有切削工件之前讓半徑補償有效，然后進行正常的切削。如圖4所示，先讓銑刀在從位置1移動到位置3的過程中使補償有效，然后從位置3切削到位置2繼續以下的切削，則不會出現A-B斜面。因此，在使用G41、G42進行半徑補償時應采取以下步驟：☆設置刀具半徑補償值;☆讓刀具移動來使補償有效(此時不能切削工件);☆正確地取消半徑補償(此時也不能切削工件)。記住，在切削完成而刀具補償結束時，一定要用G40使補償無效。G40的使用同樣遇到和使補償有效相同的問題，一定要等刀具完全切削完畢并安全地推出工件以后才能執行G40命令來取消補償。

二．刀具半徑補償的方法

把實際的刀具半徑存放在一個可編程刀具半徑偏置寄存器中D ##；(可編程刀具半徑偏置寄存器號。)假設刀具的半徑為零，直接根據零件的輪廓形狀進行編程;CNC系統將該編號(寄存器號)對應的刀具半徑偏置寄存器中存放的刀具半徑取出，對刀具中心軌跡進行補償計算，生成實際的刀具中心運動軌跡。2.刀具半徑補償指令

a)刀具半徑左補償 b)刀具半徑右補償

刀具半徑補償分為：

(1)刀具半徑左補償：用G41定義，刀具位于工件左側；(2)刀具半徑右補償：用G42定義，刀具位于工件右側；(3)取消刀具半徑補償：G40。

(4)刀具半徑偏置寄存器號：用非零的D## 代碼選擇；

對于車削數控加工，由于車刀的刀尖通常是一段半徑很小的圓弧，車床而假設的刀尖點(一般是通過對刀儀測量出來的)并不是刀刃圓弧上的一點。因此，加工中心在車削錐面、倒角或圓弧時，可能會造成切削加工不足(不到位)或切削過量(過切)的現象。切削錐面時因切削加工不足而產生的加工誤差。

因此，當使用車刀來切削加工錐面時，必須將假設的刀尖點的路徑作適當的修正，使之切削加工出來的工件能獲得正確的尺寸，這種修正方法稱為刀尖半徑補償(ToolNoseRadiusCompensation，簡稱TNRC)。

(1)車刀形狀和位置 車刀形狀和位置是多種多樣的，車床形狀還決定刀尖圓弧在什么位置。此車刀形狀和位置亦必須輸入計算機中。

車刀形狀和位置共有九種。車刀的形狀和位置分別用參數T1—W輸入到刀具數據庫中。典型的車刀形狀、位置與參數的關系。(2)刀尖半徑和位置的輸入 刀具數據庫(TOOL DATA)數據項目。加工中心X、Z為刀具位置補償值(mm)(車床r值不用)；R為刀尖半徑(mm)：T為刀尖位置代碼。如果在程序中輸入下面指令GOO G42 X100．0 Z3．0 TOl01；那么數控裝置按照01刀具補償欄內X、Z、及、了的數值自動修正刀具的安裝誤差(執行刀位補償)，車床還自動計算刀尖圓弧半徑補償量，把刀尖移動到正確的位置上。(3)刀具半徑的左右補償

1)C,41刀具左補償。順著刀具運動方向看，刀具在工件的左邊，稱為刀具左補償，用C,41代碼編程。

2)C,42刀具右補償。順著刀具運動方向看，刀具在工件的右邊，稱為刀具右補償，用C．42代碼編程。

3)C．40取消刀具左、右補償。車床如需要取消刀具左、右補償，可編人C-40代碼。這時，車刀軌跡按理論刀尖軌跡運動。(4)刀具補償的編程方法及其作用 加工中心如果根據機床初始狀態編程(即無刀尖半徑補償)，車刀按理論刀尖軌跡移動，產生表面形狀誤差6。

如程序段中編人G42指令，車刀按車刀圓弧中心軌跡移動，無表面形狀誤差?？煽闯霎斁幦薌42指令，到達戶：點時，車刀多走一個刀尖半徑距離。

(5)刀具半徑補償的編程規則 加工中心車床刀具補償必須遵循以下規則：

1)G40、G41、G42只能用GOO、G01結合編程。車床不允許與G02、G03等其他指令結合編程，否則報警。

2)在編人G40、G41、G42的GOO與G01前后的兩個程序段中，X、Z值至少有一個值變化。否則產生報警。

3)在調用新的刀具前，必須取消刀具補償，否則產生報警。

二、刀具刀尖圓弧半徑補償 G40、G41、G42指令

數控程序是針對刀具上的某一點即刀位點進行編制的，車刀的刀位點為理想尖銳狀態卜的假想刀尖A點或刀尖圓弧圓心O點（見圖1 43）但實際加工中的車刀，由于工藝或其他要求，刀尖往往不是一理想尖銳點，而是一段圓弧。當切削加土時刀具切削點在刀尖圓弧上變動（見圖1-44），造成實師切削點與刀位點之問的位置有偏差，故造成過切或少切（見圖 1一44）。這種由于刀尖不是一理想尖銳點而是一段圓弧，造成的加工誤差，可用刀尖半徑補償功能來消除。系統執行到含有T代碼的程序段時，是否對刀共進行刀尖半徑補償，以及以何種力式補償，由G代碼中的G40、G41、G42決定。G40：取消刀尖半徑補償，刀尖運動軌跡與編程軌跡一致； G41：刀尖半徑左補償，洽進給方向，刀尖位置在編程軌跡左邊時 G42：刀尖半徑右補償，錯進給方向．刀尖位置在編程軌跡右邊時。刀尖半徑補償G41/G42是在加工平面內，沿進給方向看，根據刀尖位置在編程軌跡左邊／右側判斷來區分的。加工平而的判斷，與觀察方向即第而軸方向有關。圖1一45（b）為CJK6032數控機床的刀尖半徑補償方向。

由于數控程序是針對刀具上的刀位點即A點或O點（見圖1一43）進行編制的，因此對刀時使該點與程序中的起點重合。在沒有刀具圓弧半徑補償功能時，按哪點編程，則該點按編程軌跡運動，產生過切或少切的大小和方向因刀尖圓弧方向及刀尖位置方向而異。當有刀具圓弧半徑補償功能時須定義上述參數，其中刀尖位置方向號從0至9有10個方向號。當按假想刀尖A點編程時，刀尖位置方向因安裝方向不同、從刀尖圓弧中心到假想刀尖的方向，有8種刀尖位置方向號可供選擇，并依次設為1一8號：當按刀尖圓弧中心O點編程時，刀尖位置方向則設定為O或9 號。該方向的判斷也與第三軸有關，圖1一46（b）所示的方向為CJK6032數控車床的刀尖安裝方向。刀尖半徑補償的加入是執行G41或G42指令時完成的，當前面沒有G41或G42 指今時，可以不用G40指令，而且直接寫入G41或G42指令即可；發現前面為G41或 G42指令時，則先應指定G40指令取消前面的刀尖半徑補償后，在寫入G41或G42指令，刀尖半徑補償的取消是在G41或G42指令后面，加G41指令完成。

注：1）當前面有G41、G42指令時，如要轉換為G42、G41或結束半徑補償時應先指定G40。指令取消前面的刀尖半徑補償。2）程序結束時，必須清除刀補。

3）G41、G42、G40指令應在GOO或G01程廳段中加入。4）在補償狀態下，沒有移動的程序段（M 指令、延時指令等），不能在連續2 個以上的程序段中指定，否則會過切或欠切。

5）在補償啟動段或補償狀態下不得指定移動距離為0的G00、G01等指令。

6）在G40刀尖圓弧半徑補償取消段，必須同時有X、Z兩個軸方向的位移。

刀具補償量的設定，是由操作者在CRT/MDI面板上用“刀補值”功能鍵，置人刀具補償寄存器，共中對應梅個刀其補償號，都有一組刀補值：刀尖圓弧半徑R 和刀尖位置號T %1047N1 G92 X60 Z40 N2 T0101N3 G90 G01 G42 X30 Z37 F300 M03 N4 Z25N5 G02 X46 Z17 18 N6 G01 X50 N7 Z0 N8 X54 N9 G00 G40 X60 Z40 T0100 N10 M05 N11 M30 第二章 刀具位置補償和刀具半徑補償 刀具位置補償

加工過程中，若使用多把刀具，通常取刀架中心位置作為編程原點，即以刀架中心!為程序的起始點，如圖1所示，而刀具實際移動軌跡由刀具位置補償值控制。由圖1（a）可見，刀具位置補償包含刀具幾何補償值和磨損補償值。

圖1 刀具位置補償

由于存在兩種形式的偏移量，所以刀具位置補償使用兩種方法，一種方法是將幾何補償值和磨損補償值分別設定存儲單元存放補償值，其格式為：

另一種方法是將幾何偏移量和磨損偏移量合起來補償，如圖（b）所示，其格式為：

總補償值存儲單元編號有兩個作用，一個作用是選擇刀具號對應的補償值，并執行刀具位置補償功能；另一個作用是當存儲單元編號00時可以取消位置補償，例如T0100，表示消去+號刀具當前的補償值。圖2表示位置補償的作用，圖2中的實線是刀架中心A 點的編程軌跡線，虛線是執行位置補償時A 點的實際軌跡線，實際軌跡的方位和X、Z軸的補償值有關，其程序為： N010 G00 X10 Z-10 T0202； N020 G01 Z-30； N030 X20 Z-40 T0200；

圖2 刀具位置補償作用 數控車床系統刀具結構如圖3所示，圖3中P為假想刀尖，S為刀頭圓弧圓心，r為刀頭半徑，A為刀架參考點。

圖3 車刀結構

車床的控制點是刀架中心，所以刀具位置補償始終需要。刀具位置補償是用來實現刀尖圓弧中心軌跡與刀架參考點之間的轉換，對應圖3中A與S之間的轉換，但是實際上我們不能直接測得這兩個中心點之間的距離矢量，而只能測得假想刀尖!與刀架參考點$ 之間的距離。為了簡便起見，不妨假設刀頭半徑r=0，這時可采用刀具長度測量裝置測出假想刀尖點P相對于刀架參考點的坐標參數表中。

和，并存入刀具

式中：——— 假想刀尖P點坐標；

（X，Z）——— 刀架參考點A的坐標。至此很容易寫出刀具位置補償的計算公式為

式中假想刀尖P的坐標

實際上即為加工零件軌跡點坐標，可從數控加工程序中獲得。此時，零件輪廓軌跡經式（2）補償后，即能通過控制刀架參考點A來實現。

對于圖3中r≠0的情況，在進行刀具位置補償時，不但需要考慮到刀頭圓弧半徑的補償，而且還要考慮到刀具的安裝方式（具體見2.2）。2 刀具半徑補償

編制加工程序時，一般是將刀尖看作是一個點，然而實際上刀尖是有圓弧的，在切削內孔、外圓及端面時，刀尖圓弧不影響加工尺寸和形狀，但在切削錐面和圓弧時，則會導致刀具的行走軌跡與編程軌跡不相吻合，而有一差值。圖4表示圓弧刀尖有半徑補償和無半徑補償時的軌跡。從圖中可以看出，采用假想刀尖P編程時，刀具圓弧中心軌跡如圖4中雙點劃線所示，刀具實際加工軌跡和工件要求的輪廓形狀存在誤差，誤差大小和圓弧半徑r有關。若采用刀具圓弧中心編程并使用半徑補償功能時刀具圓弧中心的軌跡是圖4中的細實線，加工軌跡和工件要求的輪廓相等。

圖4 圓弧刀尖有半徑補償和無半徑補償時的軌跡

因為車刀的安裝和幾何形狀較復雜，下面通過幾個方面作進一步闡述。2.1 假想刀尖P的方位確定

假想車刀刀尖P相對圓弧中心的方位與刀具移動方向有關，它直接影響圓弧車刀補償計算結果。圖5是圓弧車刀假想刀尖方位及代碼。從圖中可以看出，刀尖P的方位有八種，分別用1~8八個數字代碼表示，同時規定，刀尖取圓弧中心位置時，代碼為0或9，可以理解為沒有圓弧補償。

圖5 圓弧車刀假想刀尖方位及代碼

2.2 圓弧半徑補償和位置補償的關系

如果按照刀架中心A點作為編程起始點，不考慮圓弧半徑補償，則車刀在X軸和Z軸補償值按照圖1（b）所示方法確定。既要考慮車刀位置補償，又要考慮圓弧半徑補償，此時車刀在X軸和Z軸的位置補償值可以按照圖6所示方法確定，而將刀具的圓弧半徑r值放入相應的存儲單元中，在加工時數控裝置自動進行圓弧半徑補償。在刀具代碼T中的補償號對應的存儲單元中，存放一組數據：X軸Z軸的長度補償值，圓弧半徑補償值和假想刀尖方位（0~9）。操作時，可以將每一把刀具的四個數據分別輸入刀具補償號對應的存儲單元中，即可實現自動補償（表1）。

圖6 圓弧車刀位置補償 表1 刀具補償值

2.3 圓弧半徑自動補償軌跡

刀具半徑是否補償以及采用何種方式補償，是由G指令中的G40、G41、G42決定的：

G40———刀具半徑補償取消，即使用該指令后，使G41、G42指令無效。

G41———刀具半徑左補償，即沿刀具運動方向看，刀具位于工件左側時的刀具半徑補償。

G42———刀具半徑右補償，即沿刀具運動方向看，刀具位于工件右側時的刀具半徑補償。

圖7是使用圓弧半徑補償時刀具補償過程。圖7中刀具補償的程序格式為： G40__； 消除補償；

G41__； 半徑補償起始程序段； __；

圖7 刀具補償過程

從圖7可以看出，在起始程序段中，刀具在移動過程中逐漸加上補償值。當起始程序段結束之后，刀具圓弧中心停留在程序設定坐標點的垂線上，距離是半徑補償值。

第三章 數控車床不具備刀具半徑補償功能時的刀具補償計算

當數控車床沒有刀具半徑補償功能時，用圓頭車刀加工工件時，就要用計算的方法來求解刀具半徑補償量。一．按假想刀尖編程加工錐面

如圖8所示，若假想刀尖沿工件輪廓AB移動，即

與AB重合，并按AB尺寸編程，則必然產生圖8（a）中ABCD殘留誤差。因此按圖8（b）所示，使車刀的切削點移至AB，并沿AB移動，從而可避免殘留誤差，但這時假想刀尖軌跡

與輪廓在Z方向相差了△z。

式中：r為刀具圓弧半徑；θ為錐面斜角。因此可直接按假想刀尖軌跡以補償△z即可。的坐標值編程，在x方向和z方向予

圖8 車錐面刀補償示意圖

二． 按假想刀尖編程加工圓弧

當車削圓弧表面時，會出現如圖9所示的情況。圖9（a）為車削半徑為R的凸圓弧，由于P的存在，則刀尖# 點所走的圓弧軌跡并不是工件所要求的圓弧形狀。其圓心為“”，半徑為“R+r”，此時編程人員仍按假想刀尖P點進行編程，不考慮刀尖圓弧半徑的影響，但要求加工前應在刀補值上給Z向和X向分別加一個補償量r。同理，在切削凹圓弧，如圖9（b）時，則在X向和Z向分別減一個補償量r。

圖9 車圓弧刀補示意圖

三．按刀尖圓弧中心軌跡編程

圖10所示零件是由三段凸圓弧和凹圓弧構成的，這時可用虛線所示的三段等距線進行編程，即圓半徑為圓半徑為

圓半徑為，三段圓弧的終點坐標由等距的切點關系求得。這種方法編程比較直觀，常被采用。

圖10 按刀尖圓弧中心編程 第四章 數控車削中刀具半徑補償的矢量

分析和應用 刀具半徑補償的矢量

刀具半徑補償計算的主要工作是根據刀具的方向矢量和半徑矢量計算各種轉接類型轉接點的坐標值,即根據相鄰編程輪廓段的起止點坐標值判斷轉接類型, 調用相應的計算程序計算出轉接點坐標值。了解計算機軟件關于刀具補償轉接點的坐標值計算, 對生產實踐具有指導作用。為了正確地理解數控車削刀具半徑補償的過程,下面引入矢量的概念(數控車床的編程為G18平面,以上手刀為例)。(1)直線方向矢量: 指與運動方向一致的單位矢量, 用L d 表示。(2)圓弧方向矢量: 是指圓弧上某一動點的切線方向上的單位矢量, 用L d 表示。

(3)刀尖圓弧半徑矢量: 是指垂直于編程軌跡且大小等于刀尖圓弧半徑、方向指向刀尖圓弧中心的矢量, 用rd 表示。

根據以上的矢量描述, 數控系統能夠正確判斷各種轉接類型并計算各轉接點的坐標值。2 刀具半徑補償過程

刀具半徑補償是數控車床的重要功能之一。通常采用的對刀方法都是將刀尖作為刀位點, 然而在實際應用中, 為了提高刀具壽命和降低加工表面的粗糙度,一般將車刀刀尖磨成半徑0.2～2 的圓弧, 這樣按零件輪廓編程運行后, 實際起切削作用的是圓弧的各切削點, 這樣勢必會造成加工誤差。消除由刀尖圓弧引起的加工誤差必須進行刀尖圓弧半徑自動補償, 補償參數包括刀尖半徑R 值和刀尖方位T 值。將刀補參數輸入數控系統之后, 刀具半徑補償的

方向要在執行G41(或G42)之后方可生效。刀具半徑補償的執行過程分為以下3 個步驟:(1)起動偏置: 從取消偏置方式變為偏置方式的程序段稱為起動偏置程序段。在起動偏置的程序段進行刀具偏置的過渡運動, 在起動程序段的終點, 刀尖R 中心位于下個程序段起點, 并在與下個程序段垂直的位置上, 同時滿足刀具方向矢量和半徑矢量的條件。起動偏置的程序段必須是G00 或G01, 如圖1 所示。

圖1 起動偏置

(2)執行偏置: 在執行了G41(或G42)的程序段中, 刀位點發生了變化, 由理論刀尖偏移至刀尖R 中心, 而刀尖R 中心軌跡始終垂直于方向矢量且偏離編程軌跡一個刀尖圓弧半徑矢量, 依靠刀尖圓弧外緣來加工零件輪廓。(3)取消偏置: 在執行偏置的方式中如果指令了G40, 則這個程序段被稱為取消偏置程序段。取消偏置如圖2 所示, 從圖2 中可以看出, 在取消偏置程序段的前一個程序段, 刀尖不在該程序段的終點, 這個變化是由刀位點造成的, 生產實踐中應特別注意, 取消偏置的程序段必須是G00 或G01。3 刀具半徑補償的應用

在數控車削加工中, 如果被加工零件的輪廓是正交面(柱面和端面)組成的, 則建立刀具半徑補償與否, 所加工的零件輪廓都是完全一致的, 這樣很容易造成部分操作人員忽視了刀具半徑補償的應用。但在加工非正交面(弧面和錐面)輪廓時, 不進行刀具半徑補償就會發生過切和余切現象, 這樣勢必造成零件的不合格或報廢。在實際應用中要注意以下幾個方面的 問題:(1)加工小于刀尖半徑的內圓弧時, 由于偏置的刀尖圓弧中心找不到正確的圓心軌跡將導致過切, 如圖3 所示。

圖2 取消偏置

圖3 輪廓半徑小于刀尖半徑時產生過切(2)加工小于刀尖半徑的臺階時, 由于臺階小于刀具半徑, 因此在新舊矢量交替時, 偏置的刀尖圓弧中心將向編程的反方向移動, 產生過切, 如圖4 所示。

(3)在執行刀補的程序段中, 如果有加工端面的軌跡時應特別注意, 因為有刀尖方位號, 要特別小心切削方向, 右刀補時, 只能允許偏刀從旋轉中心往外切削, 否則會多切掉一個刀尖圓弧直徑的量, 如圖5 所示。

圖4 臺階尺寸小于刀尖半徑時產生過切

圖5 加工端面的切削方向(4)同樣在執行刀補的程序段中, 由于刀位號已經確定, 所以用正偏刀加工倒錐的輪廓時, 系統會產生過切報警。

(5)在取消偏置的程序段(G40)中, 刀具刀尖圓弧中心位于前一個程序段終點垂直的位置上, 可能將造成過切, 此時應指令I、K, 即: G40X(U)_ Z(W)_ I_K_。其中, I、K 為增量值, 且I 為半徑值。這樣指定以后, 刀尖圓弧中心就會從I、K 方向線與前一個程序段輪廓線的角平分線位置運動至終點。

(6)在執行偏置的程序段中, 通過調整刀尖圓弧半徑的大小來控制加工余量和加工精度要優于磨耗中的調整, 特別是在非正交平面的余量控制和調整中, 因為在磨耗中X 軸和Z 軸是分別控制的, 而改變刀尖圓弧半徑的大小則可以同時控制兩個軸的余量, 如圖6所示。

圖6 在執行偏置中的加工余量控制__ 4 結束語

刀具補償功能的作用主要在于簡化程序，即按零件的輪廓尺寸編程。在加工前，操作者測量實際的刀具長度、半徑和確定補償正負號，作為刀具補償參數輸入數控系統，使得由于換刀或刀具磨損帶來刀具尺寸參數變化時，雖照用原程序，卻仍能加工出合乎尺寸要求的零件。此外，刀具補償功能還可以滿足編程和加工工藝的一些特殊要求。

實際生產中, 數控車削刀具半徑補償功能基本上應用在非柱面的精加工程序段。在起動偏置和取消偏置的程序段中, 同時要伴有刀具移動的指令, 否則程序軌跡可能會發生變化, 從而造成零件報廢。同理, 在起動偏置和取消偏置的程序段中, 也應盡量避免切削工件。一個零件的加工程序不是唯一的, 但是, 正確使用刀具半徑補償是每一個編程員必備的基礎知識。

致 謝

感謝我的老師，他們嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；他們循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。

感謝我的老師，這片論文的每個實驗細節和每個數據，都離不開你的細心指導。而你開開朗的個性和寬容的態度，幫助我能夠很快的融入我們這個新的環境.感謝這幾年一起走過的同學和朋友，是你們的存在，我才不會那么孤單，多少個共同努力的日子，將會是一生中美好的回憶。

在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！

參考文獻

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第四篇：加工中心刀具及附件管理辦法

加工中心刀具及其機床附件的管理規定（草稿）

一.目的

規范刀具（通用刀具和專用刀具）和機床附件（拉釘、刀柄、彈簧筒夾）的領取、存放、保養、使用壽命、報廢、回收等整個過程的管理辦法，以控制刀具耗用成本，提高刀具的使用壽命。

二.定義：刀具類型：1.通用刀具a.可換式刀具刀片b.鉆頭 c.立銑刀d、刀盤

e、定點鉆

2.專用刀具。

三.職責

1.部門主管審核、批準刀具及附件的領用。

2.流失控制。3.刀具的正常消耗。

4..刀具及附件平時的保養，存放必須標識清楚。5.廢舊刀具、附件入庫的登記。

6.刀具管理人員負責刀及的登記、保管、收發及刀具壽命的統計。對刀具的使用情況及庫存量、報廢刀具、待修復刀具等及時錄入計算機內,在局域網內共享。

四.內容

1.刀具和機床附件的申報。

1.1新產品。刀具和附件由CNC編程人員根據庫存情況進行申報。根據刀具管理員提供的數據首選現有刀具，根據產品的批量、材質、加工精度，選擇相應的刀具及附件。由主管審核通過后以書面或短信形式通知采購人員購買，并告知刀具管理人員。

1.2.老產品。由刀具管理員根據刀具的庫存量及使用情況上報技術部。上報時需以書面形式且注明申報理由及購回時間，技術部核查通過后由申購人以書面形式通知采購人員。2.刀具和機床附件的購買

2.1.購買刀具必由技術部批準后方可購買。

2.2根據申報人員提供的信息（加工材質、產品數量、加工精度、數量等）購買相應的刀具。

2.3采購人員接到申購單后進行購買，于1個工作日內回復申報人，否則視為在申購單要求日期內購回。3.刀具和機床附件的接收

3.1刀具和機床附件購回后，由采購員將刀具或附件及送貨單交付于刀具管理員，送貨單上必須注明刀具的名稱、數量，確保與申報內容一致，否則刀具管理員有權拒收。對刀具的外觀及部分尺寸進行測量，如不合格有權拒收。3.2刀具管理員將接受的配件在三個工作日內到成品庫內進行登記。4.刀具和機床附件的日常管理

4.1刀具必須分類存放標識清楚。按刀具材質、鋁用刀、鋼用刀、不銹鋼專用刀、螺旋絲錐、擠壓絲錐、螺尖絲錐等細化分類存放。報廢刀具必須與其它刀具隔離，明確標識，及時交與庫房。需刃磨的刀具也分類存放，明確標識，由管理員通知專門刃磨人員進行刃磨。刃磨后交付于管理員。

4.2不使用的刀具、刀柄及筒夾需清除切削液及切削，并適當涂抹潤滑脂，防止生銹。刀柄應插入塑料導套內，嚴禁刀柄磕碰。

4.3新產品刀具的領用。管理員根據編程人員的通知準備所需刀具，交與領用人員并進行登記。領用人員是夜班，可由現操作人員代領并轉交于夜班人員。晚班和中班對于易損刀具可以適當的增加領用數量并告知CNC編程人員。否則由此產生的費用由刀具管理員承擔。

4.4老產品刀具的領用。車間主管將需要加工的產品以書面形式通知刀具管理員，管理員根據產品及工藝準備好刀具。由使用人員領用。

A.異常領用。產品加工中由于刀具的磨損頻繁、刀刃崩裂、損壞、丟失等異常原因領取新刀具時，由領取人員提出書面申請，注明原因、用途。由管理員根據相關規定作出相應的處理。及時通知編程人員確刀具是否適用。

B.正常領用。刀具及附件由相關人員判定達到使用壽命正常報廢的，管理人員應當統計刀具的使用情況（加工材料、刀具材料、加工數量）并在計算機里做詳細的記錄以便查詢。

4.5交接班時，操作工上班前和上一班人員交接設備上正在使用的刀具及待使用的刀具。如能使用無異常，則轉交。如有異常接班人員須在交接班記錄表上注明。否則產生的費用由接班人員承擔。

4.6刀具的更換以刀尖計算。刀具使用費用的計算由誰先使用新尖計算，上一班剩下的舊尖不記費用。更換刀具時有桿無尖，不能按以舊換新計算。

4.7刀具及附件的交回。一種產品加工結束后由刀具管理員根據下個產品的情況通知當前操作人員將不使用的刀具交回。管理員有權督促操作人員交回刀具及附件并進行通報。

4.8刀具管理人員對每把刀具的拉釘進行檢查，發現磨損、有缺陷或拉釘松動的刀柄進行相應的處理。由于拉釘松動、磨損等造成的損失由刀具管理員承擔。4.9操作人員應將待使用的刀具擺放整齊。加工之前檢查領用的刀具與工藝上注明的刀具是否一致與所加工的產品是否匹配，發現異常必須立即與相關人員核對，否則產生的費用由現操作人員承擔。刀具管理人員有權檢查刀具的擺放情況并進行通報。

4.10刀具管理人員需對每一把刀具進行詳細的跟蹤記錄。對同類同一尺寸不同品牌的刀進行比較，選出性價比較高的品牌。最終確定出每把刀具的使用壽命。4.11刀具管理員要確保計算機的信息與配件的實際情況相符，根據使用情況及時變動。

5.報廢刀具及附件的系列規定

5.1由于編程失誤產生撞刀而損壞的刀具及刀柄所產生的費用由編程人員承擔。5.2由于對刀、試切、分中或裝刀等因動作不規范或由于疏忽而損壞刀具及刀柄所產生的費用由操作人員承擔。損壞的刀具和刀柄不能按以舊換新計算。5.3報廢的刀具及附件由刀具管理人員分類標識定期交付于庫房，并在Execel里做相應的變動。

5.4報廢刀具需要注明報廢原因、人員，由技術部確認后交與庫房。6.考核獎懲

6.1每日由車間管理人員對以上措施進行督促檢查

6.2由專人不定期對相關人員執行程度進行抽查。每周不少于3次。6.3對執行部不到位的人員首次進行口頭批評，屢犯者做相應的處罰。6.4對每個月都完全按照上述規定執行，進行相應的獎勵。

第五篇：何謂數控加工中心刀具管理

數控加工中心刀具管理

日期：2009年11月09 來源：沈陽第一機床廠 關鍵字：加工中心

1．刀具管理的重要性

隨著社會化大生產的不斷發展，加工中心、數控車床、數控鏜／銑床等數控設備已經越來越多地引入現代機械加工的企業當中。隨之而來的是大批的數控刀具出現在生產的第-線，成為數控加工中的主要角色。

在加上中心、柔性制造單元和柔性制造系統籌自動化加工設備中，不但每臺加上中心有自身的刀庫，而且在系統中通常還配有一個總刀庫一一中心刀庫。如果需要，還可在每臺機床旁設置／J具緩沖存儲柵。在中心刀庫巾，主要是存放不經常使用的某工序的特殊刀具及各種刀具的備用刀具，以便當刀具損壞時，能及時換上新刀具。在一個具有5～8臺機床的柔性自動化加工系統中，可能需要配備1000把刀具以上，這取加工中心決于加丁零件的品種和數量。即使一臺加工中心自身的刀庫，少則十幾把刀具，多則幾十把甚至一百多把刀具。每把刀具都包括兩種信息：一種是刀具描述信息，即靜態信息，如刀具識別編碼和幾何參數等；另一種是刀具狀態信息，即動態信息，如刀具所在位置、刀具累計使用次數、刀具剩余壽命(min)、刀具刃磨次數等。所以，與刀具有關的信息量很大。要將這些大量的刀具及有關信息管理好，必須有一個完善的計算機刀具管理系統，才能解決多品種零件加工對刀具的需求。

2．刀具管理的任務

刀具管理就是及時而準確地對指定的機床提供適用的刀具，以便在維持較好的設備利用宰的情況下，生產出所需數量的合格零件。因此，刀具管理最重要的準則是：刀具供加工中心應及時，通過時間短，刀具儲存量少，組織費用少。柔性自動化加工系統中的刀具管理包括以下幾個方面。

(1)刀具室的控制與管理。刀具首先在刀具室內與刀夾裝配成刀具組件，并在調刀儀上調好尺寸，然后編碼待用。根據加工零件需要，調用相應的刀具組件井分配給機床。應按自動加工系統的需要，對刀具的庫存量進行控制，使刀具冗余量最小。

(2)刀具的分配與傳輸。刀具的分配是根據零件加工工藝過程和加工系統作業調度計劃及刀具分配策略決定的。第1種刀具分配策略，是一批零件使用一組刀具，當加工完一批零件后一組刀具全部更換。這種簫略使加工系統刀具庫存量很大，但控制軟件簡單。第2種刀具分配策略，可以幾種零件使加工中心用—‘組刀具，在成組技術基礎上確定一組零件所需的刀具，加工完畢后所有刀具送回刀具室。這種策略可減少刀具庫存量，但需要比較復雜的控制軟件。

當然，根據具體情況，還可以采用其他刀具分配策略，如加丁某幾種零件后，保留適用于下幾種零件加工的刀具，而取走其余刀具，再補充必要的刀具，以便進行以后幾種零件加工。

這樣可大人減少刀只庫存量，但控制軟件更加復雜。關于刀具的傳輸，人的自動化加工系統采用無人小車(AGV)，而小的系統則用機械手和高架傳送帶等。

(3)刀具的監控。在加工過程中，應對刀具狀態進行實時監控和對刀具的切削時間進行累計，當達到規定的使用耐用度晌，刀具要重磨或更換。當發生／J具破損時，機床應立即停車，并發出報警信號，以便操作人員及時處理。

(4)刀具信息的處理。處理／J具各種靜、動態信息，使這些信息在機床、刀具室、主控計算機之間傳輸，有些動態信息必須在加丁系統運行時不斷進行修改。刀具標準化問題加

工中心也是刀具管理的重要任務，應結合加工工藝過程的標準化統一考慮以卜問題：①盡可能使用通用刀具，少用特殊的非標準刀具：

②使用不重磨刀片，采用標準的模塊化的刀夾裝置；

③使用可調刀具，以減少刀具的種類。

3．刀具系統的管理過程

(1)自動換刀刀庫中刀具的管理

在單臺加工中心上加丁零件時，也必須準確無誤地從刀庫中取出所需的刀具。從刀庫中選刀的方式，一般可分為順序選擇和任意選擇兩種：

①順序選擇方式。將預調整的刀具組件按加工的工序依次插人刀庫中，加工時，根據數控指令，依次用機械手從刀庫中取出刀具，每次換刀時刀庫依次轉動一個刀座位置。這種方式，刀庫驅動控制非常簡單，但刀庫中的任一把刀具在零件整個加工中不能重復使用。②任意選擇方式。仟意選擇方式是預先把刀庫中的加工中心每把刀具(或刀座)都進行編碼，刀庫運轉中，每把刀具都經過識別裝置接受識別。當某一把刀具的編碼與數控指令代碼相符時，刀具識別裝置即發出信號，令刀庫將該把刀具輸送到換刀裝置，等待機械手取出使用。這種方式的優點是刀具可以重復使用，減少了刀具庫存量，刀庫也可相應小些，但刀庫驅動控制比較復雜。

(2)刀具的識別

在數控加工的刀具管理中，刀具識別非常重要。從原理上看，可以有多種不同的方法來實現刀具的識別，分為接觸式識別和非接觸式識別兩種。圖7—l所示為采用接觸式識別方法的鉆頭夾頭。

在夾頭前端組裝了一些表示刀具編碼的環，稱為數碼環，預先規定大直徑的數碼環為“廣，小直徑為“o”。數碼環司以是大直徑或小直徑的，圖中有5個數碼環，故有2’：32種組合情況，即32種刀具編碼。圖示編碼為11010，刀庫儲存量越多，則數碼環數日也越多。在刀庫附近有一接觸式刀具識別裝置，從其中伸出與數碼環數量相等的幾個觸針。根據觸針與數碼環接觸與甭，即可判斷數碼環是大直徑的，還足小加工中心直徑的。每個觸針與一個繼電器連接。當數碼環為大直徑時，與觸針接觸，繼電器通電，其數碼為“1”：當數碼環足小直徑時，與觸針不接觸，繼電器不通電，其數碼為“0”。只有當各繼電器讀出的數碼與所需刀具的數碼一致時，／J庫才由抑制裝置操縱自動停止，然后被機械手取出／J具并輸送到機床主軸上，從而實現自動換刀。

近年來，條形碼U／‘泛地應用于刀具識別技術中，這是因為條形碼可以在很小的尺寸范圍內容納極高密度的信息，而旺易于實現信息識別的自動化。所謂條形碼，足指一組印在淺色襯底上的、深色的、粗細不同的條形碼符。實際上是采用國際上通用的編碼方法，通過K條形線條的某種排列組合而得出—定含義的編碼。條形碼識別系統由光源、條形碼標記、光敏元件和讀出控制電路組成，如圖7—2所示，當識別裝置加工中心中光源發出的光線別向桂動的刀具上的條形碼標記時，由于條形碼標記上的線條本身粗細不同、線條間隙寬窄不同和襯底的反射串不同，就會產生強弱小同的反射光，井經聚光鏡聚焦在光敏元件上，不同強弱的反射光使光敏元件輸出的信號電流人小也隨之不同。這—電流信號送入讀出控制電路后，經放大、整形，最終轉換成數字信號，將其送入計‘算機或其他邏輯電路中作必要的處琿，即可實現刀具的識別。這種識別方法是在非接觸狀態下工作的，不會由于磨損和接觸不良而造成故障，因而工作可靠。

(3)柔性制造系統刀具的管理

在柔性制造系統中，刀具管理的方法主要是在該系統的中央控制系統十建立刀具數據文件，其主要內容包括刀具編碼、刀具名稱、刀具大小識別號、刀具耐用度、刀位號、加工中心刀具補償類型、刀尖半徑、刀具半徑、刀具長度及其公差、切削用量和刀具監測信息等。

其中，刀具編碼是刀具管理最基本、最重要的信息，是接個加工系統中刀具識別的依據。每一把刀具必須占有且只能占有一組編碼，用于計算機識別刀具。通過編碼就可查出刀具的尺寸、耐用度及其在系統內的位置。這種編碼不影響刀具在機床刀庫或中央刀庫的存放位置。至于編碼的方法，各種加丁系統均根據具體情況而定。

加工系統運行時，通過不斷修改預定的刀具數據文件和調刀儀把刀具的實際參數輸入后，就町建立一套刀具的實際數據文件，存儲于十央控制系統的中央刀具數據庫中，再由中央控制系統通知各加丁中心實現刀具在加工系統各部分之間的傳送并進行加工。通過加工系統控制終端顯示的菜單，采用人機對話形式，加工中心實現刀具在整個加工系統運行中的管琿過程。

科學的刀具管理能為用戶節省可觀的刀具費用，因此，開發刀具管理技術和相關的軟件、硬件已成為刀具制造商的業務范圍，并由此將有關刀具正確使用的知識、數據和信息傳遞給用戶。

Walter公司的TDM刀具管理軟件，可從工件材料、庫存、切削參數、刀具壽命、采購供應等不同方面對刀具進行全面管理。日研公司的TMSWindows刀具管理系統，包括刀具自動識別(m)的功能。Kennametal公司推出的供用戶存放和管理刀具的TOOL BOSS刀具柜，包括一千刀具柜管理軟件，機床操作者憑個人使用的密碼通過屏幕引導可打開相應的抽屜．領取一定數量的刀片或刀具，刀具管珥人員叼根據加工的需要事先設置各機床操作者領取的刀具品種、規格、數量及其最低的庫存量，相關的各級管理人員憑設置的權限不同層次和密碼可進入該系統的不同層次，了解有關的數據，系統還司連接到公司的局域網實現數據共享，并町與供應商聯網加工中心，及時補充消耗的刀具。該公司的系統可以減少資金占用率，(最多時)可減少90％、減少刀具倉儲成本50％，減少內部刀具管胛費用近90％。

德國Walter公司的TDM easy軟件，向用戶推薦該公司的各類刀具加工小同千件材料時的切削參數。Walter公司的TDM刀具管理軟件具有縮短計劃時間、使調整時間和工序間斷時間降至最低、減少刀具種類、促進刀具標準化、減少刀具庫存，以及對刀具訂貨進行控制的功能等。Sandvik Coromm~t公司開發的Auto TAS刀具管理軟件，有11個集成模塊。該軟件可為該公司提供3000多種刀具的CAD模型(幾何尺寸、檢測、裝配)，可自動選擇該公司樣本與電子樣本中的刀具使用，提供各種刀具的庫存位置、成本、供應商、切削性能、刀具壽命及要加工工件的加工中心信息。AutoTAS刀具管理軟件還提供刀具庫存管理、購買、統計分析，報表，刀具室計劃與質量控制等功能。Mapal公司推出的全球刀具管理系統可為用戶提供正確的刀具品種和數量，可為用戶建立服務部，負責刀具的重磨、調整、發放等業務，幫助用戶分析、評價加下過程等。