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刀具的长度补偿和半径补偿

数控加工中，刀具实践地点的方位往往和编程时刀具理论上应在的方位不同，这是咱们需求从头依据刀具方位来修正程序，然而正如咱们知道的，修正程序是一件多么繁杂而易错的环节，因而，刀具补偿的概念就应运而生。所谓刀具补偿就是用来补偿刀具实践安装方位与理论编程方位之差的一种功用。运用刀具补偿功用后，改动刀具，只需求改动刀具方位补偿值即可，而不用修正数控程序。

刀具补偿中咱们经常用的有长度补偿和半径补偿，一般初入数控职业的人很难娴熟的运用这两种补偿，下面咱们就这两种补偿办法详细讲解一下。

一、刀具长度补偿

1、刀具长度补偿的概念

首先咱们应了解一下什么是刀具长度。刀具长度是一个很重要的概念。咱们在对一个零件编程的时分，首先要质定零件的编程中心，然后才能树立工件编程坐标系，而此坐标系仅仅一个工件坐标系，零点一般在工件上。长度补偿仅仅和Z坐标有关，它不象X、Y平面内的编程零点，因为刀具是由主轴锥孔***而不改动，关于Z坐标的零点就不一样了。每一把刀的长度都是不同的，例如，咱们要钻一个深为50mm的孔，然后攻丝深为45mm，分别用一把长为250mm的钻头和一把长为350mm的丝锥。先用钻头钻孔深50mm，此刻机床现已设定工件零点，当换上丝锥攻丝时，假设两把刀都从设定零点开端加工，丝锥因为比钻头长而攻丝过长，损坏刀具和工件。此刻假设设定刀具补偿，把丝锥和钻头的长度进行补偿，此刻机床零点设定之后，即使丝锥和钻头长度不同，因补偿的存在，在调用丝锥工作时，零点Z坐标现已主动向Z （或Z）补偿了丝锥的长度，保证了加工零点的正确。

2、刀具长度补偿指令

通过履行含有G43（G44）和H指令来实现刀具长度补偿，一起咱们给出一个Z坐标值，这样刀具在补偿之后移动到离工件表面距离为Z的地方。别的一个指令G49是撤销G43（G44）指令的，其实咱们不用运用这个指令，因为每把刀具都有自己的长度补偿，当换刀时，运用G43（G44）H指令赋予了自己的刀长补偿而主动撤销了前一把刀具的长度补偿。

G43表明存储器中补偿量与程序指令的结尾坐标值相加，G44表明相减，撤销刀具长度偏置可用G49指令或H00指令。程序段N80 G43 Z56 H05与中，假设05存储器中值为16，则表明结尾坐标值为72mm。

3、刀具长度补偿的两种办法

（1）用刀具的实践长度作为刀长的补偿（推荐运用这种办法）。运用刀长作为补偿就是运用对刀仪丈量刀具的长度，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。

运用刀具长度作为刀长补偿，能够避免在不同的工件加工中不断地修正刀长偏置。这样一把刀具用在不同的工件上也不用修正刀长偏置。在这种情况下，能够依照一定的刀具编号规矩，给每一把刀具作档案，用一个小标牌写上每把刀具的相关参数，包含刀具的长度、半径等材料。这关于那些专门设有刀具管理部门的公司来说，就用不着和操作工面对面地通知刀具的参数了，一起即使因刀库容量原因把刀具取下来等下次从头装上时，只需依据标牌上的刀长数值作为刀具长度补偿而不需再进行丈量。

运用刀具长度作为刀长补偿还能够让机床一边进行加工运转，一边在对刀仪上进行其他刀具的长度丈量，而不用因为在机床上对刀而占用机床运转时刻，这样可充分发挥加工中心的效率。这样主轴移动到编程Z坐标点时，就是主轴坐标加上（或减去）刀具长度补偿后的Z坐标数值。

（2）运用刀尖在Z方向上与编程零点的距离值（有正负之分）作为补偿值。这种办法适用于机床只要一个人操作而没有足够的时刻来运用对刀仪丈量刀具的长度时运用。这样做当用一把刀加工别的的工件时就要从头进行刀长补偿的设置。运用这种办法进行刀长补偿时，补偿值就是主轴从机床Z坐标零点移动到工件编程零点时的刀尖移动距离，因而此补偿值总是负值而且很大。

二、 刀具半径补偿

1、刀具半径补偿概念

在概括加工时，刀具中心运动轨道（刀具中心或金属丝中心的运动轨道）与被加工零件的实践概括要偏移一定距离，这种偏移称为刀具半径补偿，又称刀具中心偏移。

因为数控系统控制的是刀具中心轨道，因而数控系统要依据输入的零件概括尺度及刀具半径补偿值核算出刀心轨道。依据刀具补偿指令，数控加工机床可主动进行刀具半径补偿。特别是在手艺编程时，刀具半径补偿尤为重要。手艺编程时，运用刀具半径补偿指令，就能够依据零件的概括值编程，不需核算刀心轨道编程，这样就大大减少了核算量和出错率。尽管运用CAD/CAM主动编程，手艺核算量小，生成程序的速度快，但当刀具有少量磨损或加工概括尺度与规划尺度稍有偏差时或者在粗铣、半精铣和精铣的各工步加工余量变化时，仍需作恰当调整，而运用了刀具半径补偿后，不需修正刀具尺度或建模尺度而从头生成程序，只需求在数控机床上对刀具补偿参数做恰当修正即可。既简化了编程核算，又添加了程序的可读性。

刀具半径补偿有B功用（Basic）和C功用（Complete）两种补偿方式。因为B功用刀具半径补偿只依据本段程序进行刀补核算，不能解决程序段之间的过渡问题，要求将工件概括处理成圆角过渡，因而工件尖角处工艺性不好。而且编程人员必须事前估量出刀补后或许呈现的间断点和交叉点，并进行人为处理，明显添加编程的难度；而C功用刀具半径补偿能主动处理两程序段刀具中心轨道的转接，可彻底依照工件概括来编程，因而现代CNC数控机床几乎都采用C功用刀具半径补偿。这时要求树立刀具半径补偿程序段的后续至少两个程序段必须有值定补偿平面的位移指令（G00、G01，G02、G03等），否则无法树立正确的刀具补偿。

2、刀具半径补偿指令

依据ISO规则，当刀具中心轨道在程序规则的前进方向的右边时称为右刀补，用G42表明；反之称为左刀补，用G41表明。

G41是刀具左补偿指令（左刀补），即顺着刀具前进方向看(假定工件不动)，刀具中心 轨道位于工件概括的左面，称左刀补。

G42是刀具右补偿指令（右刀补），即顺着刀具前进方向看(假定工件不动)，刀具中心轨道位于工件概括的右边，称右刀补。

在现代工业出产中，运用数控车床加工螺纹，能大大前进出产功率、保证螺纹加工精度，减轻操作工人的劳动强度。但在高职院校的数控车床实习训练教育中普遍存在如下现象：部分教师和绝大多数学生对螺纹加工感到扎手，特别是加工多头螺纹，更加莫衷一是。下面通过螺纹零件的实践加工分析，阐述多头螺纹的加工步骤和办法。

　　一、螺纹的底子特性

　　在机械制造中，螺纹联接被广泛运用，例如数控车床的主轴与卡盘的联合，方刀架上螺钉对刀具的稳固，丝杠螺母的传动等。它是在圆柱或圆锥外表上沿着螺旋线所构成的具有规定牙型的接连凸起和沟槽，有外螺纹和内螺纹两种。按照螺纹剖面形状的不同，主要有三角螺纹、梯形螺纹、锯齿螺纹和矩形螺纹四种。按照螺纹的线数不同，又可分为单线螺纹和多线螺纹。在各种机械中，螺纹零件的作用主要有以下几点：一是用于联接、紧固;二是用于传递动力，改动运动形式。三角螺纹常用于联接、稳固;梯形螺纹和矩形螺纹常用于传递动力，改动运动形式。由于用处不同，它们的技能要求和加工办法也不一样。

　　二、加工办法

　　螺纹的加工，跟着科学技能的开展，除选用一般机床加工外，常选用数控机床加工。这样既能减轻加工螺纹的加工难度又能前进作业功率，并且能保证螺纹加工质量。数控机床加工螺纹常用G32、G92和G76三条指令。其间指令G32用于加工单行程螺纹，编程任务重，程序复杂;而选用指令G92，可以结束简略螺纹切削循环，使程序修改大为简化，但要求工件坯料事前有必要通过粗加工。指令G76，克服了指令G92的缺点，可以将工件从坯料到制品螺纹一次性加工结束。且程序简捷，可节约编程时间。

　　在一般车床上进行多头螺纹车削一直是一个加工难点：当地一条螺纹车成之后，需求手动进给小刀架并用百分表校正，使刀尖沿轴向准确移动一个螺距再加工第二条螺纹;或许打开挂轮箱，调整齿轮啮合相位，再顺次加工其他各头螺纹。受一般车床丝杠螺距过失、挂轮箱传动过失、小拖板移动过失等多方面的影响，多头螺纹的导程和螺距难以到达很高的精度。并且，在整个加工进程中，不可避免地存在刀具磨损甚至打刀等问题，一旦换刀，新刀有必要准判***在未结束的那条螺纹线上。这一切都要求操作者具有丰富的经历和高明的技能。可是，在批量出产中，单靠操作者的个人经历和技能是不能保证出产功率和产品质量的。在制造业现代化的今日，数控机床和数控系统的运用使许多一般机床和传统工艺难以操控的精度变得容易结束，并且出产功率和产品质量也得到了很大程度的保证。

　　三、实例分析

　　现以FANUC系统的GSK980T车床，加工螺纹M30×3/2-5g6g为例，阐明多头螺纹的数控加工进程：

　　工件要求：螺纹长度为25mm，两头倒角为2×45°、牙外表粗糙度为Ra3.2的螺纹。选用的材料是为45#圆钢坯料。

　　1.准备作业。通过对加工零件的分析，运用车工手册查找M30×3/2-5g6g的各项底子参数：该工件是导程为3mm纹且螺距为1.5(该参数是查表的重要根据)的双线螺;大径为30，公差带为6g，查得其标准上过失为-0.032、下过失为-0.268、公差有0.236，公差要求较松；中径为29.026，公差带为5 g，查得其标准上过失为-0.032、下过失为-0.150，公差为0.118，公差要求较紧;小径按照大径减去车削深度判定。螺纹的总背吃刀量ap与螺距的联系近经历公式ap≈0.65P，每次的背吃刀量按照初精加工及材料来判定。大径是车削螺纹毛坏外圆的编程根据，中径是螺纹标准检测的规范和调试螺纹程序的根据，小径是编制螺纹加工程序的根据。两头留有必定标准的车刀退刀槽。

　　2、正确挑选加工刀具。螺纹车刀的品种、材质较多，挑选时要根据被加工材料的品种合理选用，材料的商标要根据不同的加工阶段来判定。关于45#圆钢材质，宜选用YT15硬质合金车刀，该刀具材料既适合于粗加工也适合于精加工，通用性较强，对数控车床加工螺纹而言是比较适合的。别的，还需求考虑螺纹的形状过失与磨制的螺纹车刀的视点、对称度。车削45钢螺纹，刃倾角为10°，主后角为6°，副后角为4°，刀尖角为59°16’，左右刃为直线，而刀尖圆弧半径则由公式R=0.144P判定(其间P为螺距)，刀尖圆角半径很小在磨制时要特别仔细。

　　四、多头螺纹加工办法及程序设计

　　多头螺纹的编程办法和单头螺纹相似，选用改动切削螺纹初始位置或初始角来结束。假定毛坯已经按要求加工，螺纹车刀为T0303，选用如下两种办法来进行编程加工。

　　1.用G92指令来加工圆柱型多头螺纹。G92指令是简略螺纹切削循环指令，我们可以运用先加工一个单线螺纹，然后根据多头螺纹的结构特性，在Z轴方向上移过一个螺距，然后结束多头螺纹的加工。程序修改如图。(工件原点设在右端面中心)

　　2.用G33指令来加工圆柱型多头螺纹。用G33指令来编程时，除了考虑螺纹导程(F值)外，还要考虑螺纹的头数(P值)来阐明螺纹轴向的分度角。

　　式中：X、Z——决对标准编程的螺纹结束坐标(选用直径编程)。

　　U、W——增量标准编程的螺纹结束坐标(选用直径编程)

　　F——螺纹的导程

　　P——螺纹的头数

　　3.多头螺纹加工的操控要素。在运用程序加工多头中，要特别注意对以下问题的操控：(1)主轴转速S280的判定。由于数控车床加工螺纹是依托主轴编码器作业的，主轴编码器对不同导程的螺纹在加工时的主轴转速有一个极限识别要求，要用经历公式S 1200/P-80来判定(式中P为螺纹的导程)，S不能超过320r/min，故取S280 r/min。(2)外表粗糙度要求。螺纹加工的终一刀底子选用重复切削的办法，这样可以获得更润滑的牙外表，到达Ra3.2要求。(3)批量加工进程操控。对试件切削运转程序之前除正常要求对刀外，在FANUC数控系统中要设定刀具磨损值在0.3～0.6之间，地一次加工完后用螺纹千分尺进行精细测量并记载数据，将磨损值减少0.2，进行第2次主动加工，并将测量数据记载，今后将磨损补偿值的递减崎岖减少并查询它的减幅与中径的减幅的联系，重复进行，直至将中径标准调试到公差带的中心为止。在今后的批量加工中，标准的改动可以用螺纹环规抽检，并通过更改程序中的X数据，也可以通过调整刀具磨损值进行补偿。

机械加工开展的总趋势是高功率、、高柔性和强化环境意识。在机械加工范畴，切（磨）削加工是运用广泛的加工办法。

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高速切削是切削加工的开展方向，已成为切削加工的干流。它是***制造技能的重要共性关键技能，推广运用高速切削技能将大幅度前进出产功率和加工质量并降低成本。

高速切削技能的开展和运用决定于机床和刀具技能的前进，其间刀具资料的前进起决定性的效果。研讨表明，高速切削时，跟着切削速度的前进，切削力减小，切削温度上升很高，达到必定值后上升逐步趋缓。

造成刀具损坏主要的原因是切削力和切削温度效果下的机械摩擦、粘结、化学磨损、崩刃、破碎以及塑性变形等磨损和破损，因而高速切削刀具资料主要的要求是高温时的力学功能、热物理功能、抗粘结功能、化学稳定性（氧化性、分散性、溶解度等）和抗热震功能以及抗涂层决裂功能等。

根据这一要求，近20多年来，开展了一批适于高速切削的刀具资料，可在不同切削条件下，切削加工各种工件资料。虽然咱们总是期望得到既有高的硬度以确保刀具的耐磨性，又有高的耐性来防止刀具的碎裂，但现在的技能开展还没有找到如此优越功能的刀具资料，鱼于熊掌无法兼得。

因而，咱们会在实践中按照需求选用更合适的刀具材科，粗加工时优先考虑刀具资料的耐性，精加工时优先考虑刀具资料的硬度。当然人们还期待着以超高切削速度进行加工而取得更好的效果。下面仅就常见的工件资料及刀具的相关情况做如下简单介绍。

铝合金

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1.1 易切削铝合金

该资料在航空航天工业运用较多，适用的刀具有K10、K20、PCD，切削速度在2000～4000m/min，进给量在3～12m/min，刀具前角为12°～18°，后角为10°～18°，刃倾角可达25°。

1.2 铸铝合金

铸铝合金根据其Si含量的不同，选用的刀具也不同。

对Si含量小于12%的铸铝合金可选用K10、Si3N4刀具，当Si含量大于12%时，可选用PKD（人造金刚石）、PCD（聚晶金刚石）及CVD金刚石涂层刀具。

关于Si含量达16%～18%的过硅吕合金，蕞好选用PCD或CVD金刚石涂层刀具，其切削速度可在1100m/min，进给量为0.125mm/r。

铸 铁

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对铸件，切削速度大于350m/min时，称为高速加工，切削速度对刀具的选用有较大影响。当切削速度低于750m/min时，可选用涂层硬质合金、金属陶瓷；切削速度在510～2000m/min时，可选用Si3N4淘瓷刀具；切削速度在2000～4500m/min时，可运用CBN刀具。铸件的金相***对高速切削刀具的选用有必定影响，加工以珠光体为主的铸件在切削速度大于500m/min时，可运用CBN或Si3N4，当以铁素体为主时，由于分散磨损的原因，使刀具磨损严峻，不宜运用CBN，而应选用淘瓷刀具。

如粘结相为金属Co，晶粒尺度平均为3?m，CBN含量大于90%～95%的BZN6000在V=700m/min时，宜加工高铁素体含量的灰铸铁。粘结相为陶瓷（AlN AlB2）、晶粒尺度平均为10?m、CBN含量为90%～95%的Amborite刀片，在加工高珠光体含量的灰铸铁时，在切削速度小于1100m/min时，随切削速度的增加，刀具寿数也增加。

一般钢

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切削速度对钢的表面质量有较大的影响，据研讨，其蕞佳切削速度为500～800m/min。现在，涂层硬质合金、金属陶瓷、非金属陶瓷、CBN刀具均可作为高速切削钢件的刀具资料。其间涂层硬质合金可用切削液。用PVD涂层办法出产的TiN涂层刀具其耐磨功能比用CVD涂层法出产的涂层刀具要好，因为前者可很好地坚持刃口形状，使加工零件取得较高的精度和表面质量。

金属淘瓷刀具现在占市场份额较大，以TiC-Ni-Mo为基体的金属陶瓷化学稳定性好，但抗弯强度及导热性差，适于切削速度在400～800m/min的小进给量、小切深的精加工：用TiCN作为基体、结合剂中少钼多钨的金属陶瓷将强度和耐磨两者结合起来，用TiN来增加金属陶瓷的耐性，其加工钢或铸铁的切深可达2～3mm。

高硬度钢

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高硬度钢（HR***0～70）的高速切削刀具可用金属陶瓷、陶瓷、TiC涂层硬质合金、PCBN等。金属陶瓷可用基本成分为TiC增加TiN的金属陶瓷，其硬度和断裂耐性与硬质合金大致相当，而导热系数不到硬质合金的1/1O，并具有优异的耐氧化性、抗粘结性和耐磨性。

别的其高温下机械功能好，与钢的亲和力小，适合于中高速（在200m/min左右）的模具钢SKD加工。金属陶瓷尤其适合于切槽加工。选用淘瓷刀具可切削硬度达63HRC的工件资料，如进行工件淬火后再切削，实现“以切代磨”。切削淬火硬度达48～58HRC的45钢时，切削速度可取150～18Om/min，进给量在O.3～0.4min/r，切深可取2～4mm。粒度在1?m，TiC含量在20%～30%的Al203-TiC淘瓷刀具，在切削速度为100m/min左右时，可用于加工具有较高抗剥落功能的高硬度钢。当切削速度高于1000m/min时，PCBN是蕞佳刀具资料，CBN含量大于90%的PCBN刀具适合加工淬硬工具钢（如55HRC的H13工具钢）。

高温镍基合金

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Inconel 718镍基合金是典型的难加工资料，具有较高的高温强度、动态剪切强度，热分散系数较小，切削时易产生加工硬化，这将导致刀具切削区温度高、磨损速度加快。高速切削该合金时，主要运用陶瓷和CBN刀具。碳化硅晶须增强氧化铝陶瓷在100～300m/min时可取得较长的刀具寿数，切削速度高于500m/min时，增加TiC氧化铝淘瓷刀具磨损较小，而在100～300m/min时其缺口磨损较大。氮化硅陶瓷（Si3N4）也可用于Inconel 718合金的加工。一般认为，SiC晶须增强陶瓷加工Inconel 718的蕞佳切削条件为：切削速度700m/min，切深为1～2mm，进给量为O.1～0.18mm/z。氦氧化硅吕（Sialon）陶瓷耐性很高，适合于切削过固溶处理的Inconel718（45HRC）合金，Al203-SiC晶须增强陶瓷适合于加工硬度低的镍基合金。

钛合金

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钛合金强度、冲击耐性大，硬度稍低于Inconel 718，但其加工硬化十分严峻，故在切削加工时出现温度高、刀具磨损严峻的现象。实验得出，用直径10mm的硬质合金K10两刃螺旋铣刀（螺旋角为30°）高速铣削钛合金，可达到满意的刀具寿数，切削速度可高达628m/min，每齿进给量可取O.06～0.12mm/z，连续高速车削钛合金的切削速度不宜超越200m/min。

复合资料

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航天用的***复合资料，以往用硬质合金和PCD，硬质合金的切削速度受到限制，而在900℃以上高温下PCD刀片与硬质合金或高速刚刀体焊接处熔化，用淘瓷刀具则可实现300m/min左右的高速切削。

高速切削技能已成为切削加工的干流，加快其推广运用，将会发明巨大经济效益。高速切削刀具资料对开展和运用高速切削技能具有决定性效果。超硬刀具资料（PCD与CBN）、淘瓷刀具、TiC（N）基硬质合金刀具（金属陶瓷）和涂层刀具等四大类高速切削刀具资料各有其特性和运用范围，它们相互配合，彼此竞争，推进高速切削技能的开展和运用。