关于数控刀具补偿的毕业论文Word格式文档下载.docx

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在数控加工中刀具补偿又是一项很重要的技术。

刀具补偿是数控加工系统的一个基本功能，在手工编程轮廓铣削加工中广泛使用，如何深人掌握和应用此功能，在数控加工中有非常重要的意义，在进行轮廓加工中，由于刀具有一定的半径，刀具中心轨迹与工件轨迹常不重合。

通过刀具补偿功能指令，CNC系统可以根据输入补偿量或者实际的刀具尺寸，使机床自动加工出符合程序要求的零件。

目前，刀具半径补偿功能已广泛应用在数控加工中，对数控技术的发展有很大的指导意义。

刀具半径补偿即根据按零件轮廓编制的程序和预先设定的偏置参数，实时自动生成刀具中心轨迹的功能成为刀具半径补偿功能。

从国内外研究现状来看，刀具半径补偿功能已广泛应用在数控加工中。

目前，在我国刀具半径补偿得到了很好的发展。

但是在加工中，还是存在一定的问题。

如：

刀具的合理选择、加工中正确的走刀轨迹、正确使用刀具半径补偿的指令等。

在国外，刀具半径补偿有了非常成熟的发展。

主要体现在：

加工零件的精度，加工质量及生产率。

鉴于国外刀具半径补偿的成熟应用，我国仍需有待提到，这对制造将会产生积极的影响。

二：

刀具补偿的研究内容

1刀具半径补偿功能的应用　（１）在零件的自动加工过程中，刀具的磨损、重磨甚至更换经常发生，应用刀补值的变化可以完全避免在刀具磨损、重磨或更换时重新修改程序的工作。

在零件加工过程中，刀具由于磨损而使其半径变小，若造成工件误差超出其工件　公差，则不能满足加工要求。

假设原来设置的刀补值为某一值，经过一段时间的　加工后，刀具半径的变为另一值，此时，可仅修改该刀具的刀补值：

由原来的改　为变化后的，而不必改变原有的程序即可满足加工要求。

（２）改变刀补值实现零件的粗、精加工。

刀具半径补偿功能还有一个很重要的用途就是实现零件的粗、精加工。

如果人为地使刀具中心与工件轮廓偏置值不是一个刀具半径，而是某一给定值，则可以用来处理粗、精加工问题。

在粗加工时可将刀具实际半径再加上精加工余量作为刀具半径补偿值输入，而在精加　工时只输入刀具实际半径值，这样可使粗、精加工采用同一个程序，同一尺寸的　刀具。

此文将详细介绍其补偿方法。

２刀具半径补偿功能在铣削应用中所产生的问题　（１）刀具半径补偿产生过切的几种情况：

指定平面内存在二段或二段以上　非移动指令段；

　在两个运动指令之间有两个辅助功能程序段，　也可能造成过切等。

（２）在补偿开始时，只能用Ｇ01或Ｇ00，不能用圆弧插补指令或，否则会产生报警。

　（３）在补偿进行时，在指定的平面内如果连续有两个或以上的非移动指令，则会产生过切或切削不足。

（４）在补偿撤消时，只能用Ｇ０１或Ｇ00，不能用圆弧插补指令（Ｇ０２及Ｇ０３），否则会产生报警且刀具停止。

三：

刀具补偿研究目的

1、提高产品合格率　２、提高劳动生产率。

３、提高工件的加工质量　４、提高精度等等。

四：

我国数控系统产业化的现状及刀具补偿应用的现状

数控系统产业化的现状：

1技术状况　　我国数控系统在技术上已趋于成熟，但在在重大关键技术上，与国外先进机床相比还是有不少差距，比如说加工精度方面。

国家一直把数控系统的发展作为重中之重来支持，现已开发出具有中国版权的数控系统，但某些重要的技术还是处于外国的封锁中。

2缺乏发展数控产业的政策

一直以来，我国政府对数控机床的发展给予了大量的财力和物力支持，在政策上也陆续出台了一些支持措施，对数控机床的发展起了很好的促进作用。

但在政策的配套及相互制约方面力度不够。

3缺乏技术创新、产品更新和产业调整的内在动力由于欧美的工业革命远远早于中国，所以在创新方面，我国也处于一种落后的状态。

面临国外强手竞争的巨大压力　我国国内市场对数控机床和数控系统迅速增长，成为工业发达国家竞相争夺的目标。

面对强手如林的国际竞争对手，国内数控机床和数控系统无论是性能、质量，还是价格都难以与发达国家产品相抗衡，面临着进口冲击的强大压力。

刀具的应用情况：

从国内外研究现状来看，刀具半径补偿功能已广泛应用在数控加工中。

目前，在我国，刀具半径补偿得到了很好的发展。

但是在加工中，还是存在一定的问题。

刀具的合理选择、加工中正确的走刀轨迹、正确使用刀具半径补偿的指令等。

主体现在：

加工零件的精度，加工　质量及生产率。

结合数控业的发展现状，刀具补偿在数控加工中的应用越来越多，相信刀具补偿的不断发展会给数控加工带来技术革新。

五：

如何更好的发展刀具补偿技术，

1、积极发展数控产业，让数控在更多的行业应用，推动工业发展。

2、创新是一个民族进步的灵魂，一定要培养更多的数控方面的人才，要有自己的专利，打破国外的技术封锁。

3、让数控产业形成一定规模，增加数控技术在行业中的应用。

4、国家要有一定的产业技术扶持政策

2012/10/13

南昌航空大学科技学院数控技术与应用论文

论文题目：

数控加工中刀具补偿应用研究

姓名：

班级学号：

系部：

航空与机械工程系

专业：

机械设计制造及其自动化

指导教师：

邓煌

2012年11月16日

前言

刀具补偿功能广泛应用在数控加工中。

实际加工过程中，由于不同刀具的半径各不相同，在加工中会产生很大的加工误差。

因此，实际加工时必须通过刀具补偿指令，使数控机床根据实际使用的刀具尺寸，自动调整各坐标轴的移动量，如果能合理建立和灵活运用刀具补偿，对简化编程和提高数控加工质量会带来很大的帮助。

本文就加工中如何应用刀具补偿作一些探讨。

针对刀具补偿功能在数控铣削中的应用，研究其在加工中存在的问题并对此进行解决，尽量避免此类问题的发生。

绪论

刀具补偿功能的研究目前已被广泛应用于数控加工中，同时也是提高数控加工精度，产品质量的一个重要的研究课题。

迄今为止，刀具补偿功能的研究非常普遍，但是在实际的加工中，却存在很多的问题，因此，还有很大的探索空间。

鉴于此，本课题的提出主要是根据在数控加工中，刀具补偿应用所存在的问题进行研究，探讨出原因及提出解决方法研究条件：

数控铣削机床、刀具、及编程软件应用环境：

数控加工中车床、铣床、加工中心及编程软件工作目的：

通过对刀具补偿功能在数控加工中的应用研究，尽量避免在实际加工中问题的出现。

期望可以达到提高切削加工中的生产效率，提高产品的质量及精度，并对数控加工产生积极的指导意义的目标。

第1章数控加工中刀具补偿概念

刀具半径补偿

刀具半径补偿的概念。

因为有了刀具半径补偿，我们在编程时可以不要考虑太多刀具的直径大小。

以铣刀铣削外轮廓为例，在没有使用半径补偿时，编程人员必须依次算出刀具中心各点的坐标，然后才能进行编程。

当刀具直径发生变化时，各点的坐标必然也会发生变化，程序中的坐标点需重新进行计算，这样使得每一次刀具变化都要重新计算重新编程，大大增加了编程工作量。

同样的情况如果使用了刀具半径补偿，编程人员不必计算刀具的实际中心轨迹，只需根据工件的轮廓计算出图纸上各点的坐标值然后编出程序，再把刀具半径作为补偿量放在半径补偿寄存器里。

数控装置能自动计算出刀具中心轨迹，不管刀具半径如何变化，我们只需更改刀具半径补偿值，就可以控制工件外形尺寸的大小，对上述程序基本不用作修改。

刀具长度补偿

刀具长度补偿的概念。

数控铣床上刀具长度补偿只是和Z坐标有关，对于X、Y平面内的编程零点，由于刀具是由主轴锥孔定位决定，因此X、Y平面内的编程零点位置是固定不变的。

对于Z坐标的编程零点就不一样了。

在铣床上应用的每一把刀具长度都是不同的，例如，我们要钻一个深度为40mm的孔，然后将其进行攻丝，攻丝深度设为30mm，加工刀具假设为一把长为250mm的钻头和一把长为350mm的丝锥。

首先用钻头钻削出40mm深的孔，机床以其为基准设定了相应的工件零点，当采用丝锥攻丝时，如果按照设定的工件零点开始加工，则由于两把刀具长度不同，从而使得攻丝过长，损坏了刀具和工件。

此时如果采用刀具长度补偿，那么当工件零点设定之后，即使丝锥和钻头长度不同，在调用丝锥工作时，零点Z坐标已经自动向Z+（或Z-）补偿了丝锥与钻头的长度差，保证了加工零点的正确，这样就不会损坏刀具和工件了。

第2章刀具补偿功能在数控加工中的应用

数控车床中刀尖圆弧半径补偿的应用

编制数控车床加工程序时，理论上是将车刀刀尖看成一个点，但为了提高刀具的使用寿命和降低加工工件的表面粗糙度，通常将刀尖磨成半径不大的圆弧（一般圆弧半径为～之间），所以实际切削时起作用的是切削刃圆弧与被加工表面所形成的两个切点，它们是实际切削加工时形成工件表面的点。

很显然，假想刀尖点与实际切削点是不同的点，所以如果在数控加工或数控编程时不对刀尖圆角半径进行补偿，仅按照工件轮廓进行编制的程序来加工，势必会产生加工误差。

现代机床基本都具有刀具补偿功能，对于具有刀尖圆弧半径补偿功能（G41左补偿和G42右补偿功能）的数控车床，对应每一个刀具补偿号，都有一组偏置量X、Z，刀尖半径补偿量R和刀尖方位号T。

编程人员可直接根据零件轮廓形状进行编程，在数控加工前必须在数控机床上的相应刀具补偿号输入刀具圆弧半径值，加工过程中，数控系统根据加工程序和刀具圆弧半径自动计算假想刀尖轨迹，进行刀具圆角半径补偿，完成零件的加工。

刀具半径变化时，不需修改加工程序，只需修改相应刀具补偿号的圆弧半径值即可。

而实际加工中，用圆头车刀进行车削加工时，实际的两个切削点分别决定了X向和Z向的加工尺寸。

为了简化编程和操作，加工前往往根据装刀位置、刀具形状确定刀尖方位号，直接通过机床面板上的功能键OFFSET分别设定各刀具的X向和Z向的补偿值，在加工时调用相应刀具的补偿号即可。

最后根据所加工零件的尺寸精度，修改所用刀具的X向和Z向的补偿值，以提高零件的加工精度。

刀具半径补偿在数控铣削中的应用

1.应用刀具半径补偿

铣削零件的内轮廓和外轮廓铣削零件的内轮廓和外轮廓时，按零件的轮廓来编程，程序中应用T指令和G41或G42指令，在加工之前，通过机床面板的功能键

OFFSET将刀具的半径设定为刀具半径补偿值，就可以实现刀具半径自动补偿，完成内（外）轮廓的铣削了。

2.利用刀具半径，实现零件粗精加工

在实际加工中，为了简化程序，零件的粗精加工都采用一个程序和同一把刀具来完成，粗加工时把刀具半径补偿值增加一个精加工余量△，精加工时将刀具半径补偿值设为刀具实际半径值，或者根据零件的实际轮廓编成子程序，分别把粗精加工的刀具补偿值设在不同刀具补偿号里，粗加工和精加工时分别调用子程序并调用不同的刀具补偿号即可。

3.利用刀具补偿，提高加工精度

当刀具磨损或刀具重磨后，刀具半径变小，根据磨损量，修改相应刀具的半径补偿值，减少由于刀具磨损等造成的误差，提高加工精度。

在首件试时，为了不浪费材料，也采取增加刀具补偿值的方法，根据实际测量值，再计算修改刀具补偿值，进行生产加工。

刀具长度补偿在数控加工中心的应用

加工中心具有自动换刀装置，在加工过程中可以实现自动换刀。

由于所用的刀具长度不同，每次换刀后，刀具在Z向运动时，需对刀具进行长度补偿。

1.利用刀具长度补偿，进行分层铣削

在实际加工中，由于刀具的有效切削长度有限，机床的承载能力有限，在铣削Z向深度尺寸较大的零件时，需要分层铣削。

利用刀具长度补偿，以零件实际轮廓编程，加工前根据加工深度，分层设置刀具长度补偿值，加工时调用相应层的刀具长度补偿号即可进行分层铣削了。

2.利用刀具长度补偿，空运行程序

在实际加工中，为了检验程序的正确性与合理性，在加工之前，要对程序进行空运行，这时，给一个较安全的刀具长度补偿值，使刀具抬起在工件上方较安全的高度上空运行程序，通过加工轨迹来检验程序正确与否。

第3章数控车床刀具半径、长度补偿分析

数控车削加工回转形圆弧面和锥面零件时,直接按图纸上的尺寸编程,车削加工出的零件尺寸就会存在误差,导致不合格产品,通过刀具半径补偿可以很好的解决这个问题。

刀具补偿是补偿实际加工时所使用的刀具与编程时使用的理想刀具或对刀时用的基准刀具之间的差值,数控车床加工中刀具补偿有刀具长度补偿和刀具半径补偿两类,这也是CNC的核心功能之一。

本文就数控车床刀具半径补偿问题进行了研究和探讨。

引起误差分析

3.1.1误差原因

编程时我们均是假设车刀有一个刀尖点,以此假设刀尖点切削工件,假设刀尖点为实际上不存在的点。

实际上在数控车削加工过程中,为了提高刀尖强度、降低表面粗糙度、提高加工表面质量,如图1所示,通常在假想刀尖H处制有一圆弧过渡刃,一般圆弧半径R有、、、、等多种,此半径值由工件材料、刀具材料、切削参数等综合各方面而定。

在对刀时,刀尖的圆弧中心不易直接对准起刀位置或者基准位置。

在编制加工程序的时候,我们把假想刀尖的切削轨迹作为工件轮廓来进行,实际上,切削刃是圆弧刀具外圆的某一点（比如点A、B）,并不是刀尖H。

所以我们在实际加工的时候就把这个“误差”补偿给系统,加工出符合零件图纸要求的零件,这个就是半径补偿的缘由。

刀具半径补偿实现

3.2.1刀具半径补偿方法

顺着刀具运动方向看,刀具在工件的左边,称为刀具半径左补偿,用G41；

顺着刀具运动方向看,刀具在工件的右边,称为刀具半径右补偿,用G42。

取消刀具补偿用G40。

在刀具切削之前,要把该刀尖半径输入到系统。

（比如华中系统）从控制软件菜单表中按F2、F3、F4等键任选一种工作方式,都会出现“刀具参数”菜单项,按F2键切入到“刀具菜单”下层菜单,即可看到其中的“刀具偏置”、“几何补偿”和“磨耗补偿”等功能设定项。

再按下F2键选择“刀具偏置”,就可以在对应的位置输入有关参数即可。

3.2.2刀具半径补偿注意事项

（1）G41、G42或G40,必须跟在直线段上（G0或G1）,不能跟在G2、G3等其它指令后,否则会出现语法错误,系统会报警。

（2）当工件有锥度、圆弧时,必须在精车锥度和圆弧前一程序中建立半径补偿,一般在切入工件时的程序段建立半径补偿。

（3）在刀尖半径补偿指令G41或G42后,刀具路径必须是单向递减或单向递增。

（4）指令刀尖半径补偿G41或G42的过渡直线段长度必须大于刀尖圆弧半径；

在X轴的切削移动量必须大于2倍刀尖半径值。

（5）当用假想刀尖圆弧中心编程时,假想刀尖号设为0或9。

编程时要用刀具半径补偿,对刀时要考虑刀尖圆弧半径。

（6）刀具半径补偿的应用。

在刀具磨损或刀具重磨后,刀具半径变小,这时只需改变刀具半径补偿值,不需改变程序。

刀具长度补偿分析

为了简化零件的数控加工编程，使数控程序与刀具形状和刀具尺寸无关。

现代数控系统除了具有刀具半径补偿功能外，还具有刀具长度补偿功能。

刀具长度补偿使刀具垂直于进给平面偏移一个刀具长度修正值，因此在数控编程过程中，一般无需考虑刀具长度，刀具长度补偿要视情况而定。

一般而言，刀具长度补偿对于二坐标和三坐标联动数控加工是有效的。

合理把握刀具长度补偿时机

生产中使用配置FANUC数控系统的XD40数控铣床加工工件，正确设置并调用了刀具长度补偿相关参数，但在应用刀具长度补偿加工工件型腔时出现了过切现象。

检查程序结构，符合语法要求，坐标尺寸计算正确。

仔细分析程序、观察刀具走刀路线和试加工，发现与刀具长度补偿建立时机有关。

确定刀具长度补偿的三种方法

首先要明确:

刀具长度补偿值和G54中的Z值有关。

（1）用刀具的实际长度作为刀长的补偿。

使用刀长作为补偿就是使用对刀仪测量刀具的长度,然后把这个数值输入到刀具长度补偿寄存器中，作为刀长补偿。

（2）以其中一把长刀作为标准刀具,这个标准刀具的长度补偿值为0，实际刀具长度与标准刀具长度的差值作为该刀具的长度补偿数值设置到其所使用的H代码地址内。

（3）利用每把刀具到工件坐标系原点的距离作为各把刀的长度补偿,该值一般为负

第4章数控铣床编程中刀具半径补偿使用技巧分析

在数控铣床上对工件进行轮廓加工时，由于铣刀半径的存在，使得刀具中心轨迹和被加工工件轮廓不重合，如不考虑刀具半径的存在，而直接按照工件轮廓编程，虽然编程比较方便，但加工出的零件尺寸会比图样要求小了一个刀具半径，

应用刀具半径补偿功能，在进行数控铣削加工时，只需按工件轮廓轨迹进行编程，然后将刀具半径值输入数控系统中的刀具偏置表中，执行程序时，系统会自动计算刀具中心轨迹，进行刀具半径补偿，从而加工出符合要求的工件形状。

当刀具半径发生变化时也无需更改加工程序，使编程工作大大简化。

在数控铣削自动编程中，将所使用的刀具尺寸输入刀具表中，系统会自动计算出刀具半径，从而进行补偿。

巧妙使用刀具半径补偿，可以满足数控加工的许多功能。

使用直径不同的刀具时，可以不改变加工程序，只改变刀具表中的直径值即可

在零件的自动加工过程中，刀具的磨损、重磨甚至更换会经常发生，应用刀补值的变化可以完全避免在刀具磨损、重磨或更换时重新修改程序的工作。

在零件加工过中，刀具由于磨损而使其半径变小，若造成工件误差超出其工件公差，则不能满足加工要求。

编程人员还可在未知实际使用刀具尺寸的情况下，按照一定的标准刀具尺寸来进行编程，实际加工时，对于半径补偿可用实际刀具半径代替假设刀具半径。

工件进行粗、半精、精加工时，也可以不改变加工程序，改变刀具表中的刀具偏置值即可

刀具半径补偿功能还有一个很重要的用途。

如果人为地使刀具中心与工件轮廓偏置值不是一个刀具半径，而是某一给定值，则可以用来实现粗、半精、精加工等问题。

例如在粗加工时，可将刀具实际半径再加上加工余量作为刀具半径补偿值输入数控系统，而在精加工时只输入刀具实际半径值，这样可使粗、半精、精加工采用同一个程序。

结论

本文分析了数控编程中刀补的原理和应用，刀具补偿功能的正确选用，可以有效地减轻数控编程的计算难度和编程难度，从而大大提高编程的效率和加工的精度。

刀具补偿功能的作用主要在于简化程序，即按零件的轮廓尺寸编程。

在加工前，操作者测量实际的刀具长度、半径和确定补偿正负号，作为刀具补偿参数输入数控系统，使得由于换刀或刀具磨损带来刀具尺寸参数变化时，随照用原程序，却仍能加工出合乎尺寸要求的零件。

此外，刀具补偿功能还可以满足编程和加工工艺的一些特殊要求。

合理的使用刀具补偿功能能够使编程大大简化，不仅给编程人员带来极大方便，更重要的在于能够提高加工效率，降低加工成本，起到事半功倍的效果。

参考文献

1.机床数控技术及应用主编程蔚芳王宏涛科学出版社