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摘要：目前我国科技发展迅速，数控车削加工也有了很大進步。分析了在数控车床加工中进行刀具补偿的原因，并从偏置补偿、刀具半径补偿两方面阐述了刀具补偿的方法、作用及注意事项，以期为数控车床加工生产提供有益的参考。
关键词：数控车削;刀具补偿;应用研究
引言
数控机床主要就是应用数字程序来进行机床控制来进行生产制造的一种机械设备。在进行零部件加工的过程中，零部件的外形并不是刀架中的刀位点的运动轨迹，所以在进行加工制造的过程中应该充分考虑到工件的轮廓外形与刀具几何形状来计算确定刀位点的运动轨迹，从而可以满足加工制作的需要。
1数控车床刀具补偿的原因
在数控机床编程中，以基准位置进行编程，从而实现机床加工的自动化、标准化。但是，当机床刀具实际位置与基准位置存在偏差时，将造成数控车床加工误差增加，在此情况下，必须对刀具进行纠正和补偿。同时，在加工过程中，刀具的磨损也是导致刀具位置发生变化的重要原因，因此，对刀具的偏移量进行补偿是车床加工的必要措施。
同时，在数控机床加工中，为了提高刀具强度和加工件表面加工质量，延长刀具寿命，一般将数控机床刀具刀尖磨成圆弧状，当车锥工作面时，由于刀具圆弧的存在，实际起到切割作用的部位是刀具与加工件切点位置，在此情况下，车床加工出的加工件与设计图样尺寸不重合，会形成误差，进而与加工图样尺寸存在一定的差异。
2刀具补偿的分类
2.1刀尖圆弧半径补偿
实际切削加工中，为了提高刀尖强度，降低加工表面粗糙度，刀具通常在车刀刀尖处置有圆弧过渡刃，且有一定的半径值，如R0.4、R0.8和R1.6mm等。在可转位刀片型号DNMG150604-V中，刀尖圆弧半径补偿值为短“-”前的“04”，表示刀尖圆弧半径值为0.4mm。刀具X向和Z向的交点称为假想刀尖，该点是编程时确定刀具位置的基准点。由于实际切削点为刀尖圆弧所在点，与假想刀尖点不是同一点，故按假想刀尖编出的程序在车削端面、锥度及圆弧时会发生少切或过切的现象（见图1）。
使用刀尖圆弧半径补偿后，能够改善少切和过切现象，但对数控系统要求较高，早期的国产数控系统没有这项功能。刀尖圆弧半径补偿功能在数控系统执行程序G41/G42指令时可激活，并按程序中T代码指定的刀补表中的半径和刀尖方位值自动修正刀具的位置误差。
2.2偏置补偿
在数控机床加工时，一般以手动安装的方式安装刀具，在此过程中，机床的原点与工件原点存在一定的偏差，车刀刀尖或圆弧中心不处于同一位置，操作人员将刀尖、圆弧中心移动到原点后，刀具偏置补偿是用来补偿刀具与原点之间的距离差异的，从而达到纠偏的目的。具体实践中，偏置补偿可分为刀具几何偏置补偿和刀具磨损偏置补偿两种方式，几何补偿是根据实际刀具和标准刀具之间的差异进行补偿;磨损补偿是根据刀具磨损实际值与标准值之间的偏差进行补偿。在具体补偿操作中，不同规格、型号的数控系统其刀具偏置补偿指令操作存在一定的差异。一般来说，常规的数控车床刀具偏置补偿使用T功能指令实现，4位数字分别代表刀具号和刀具补偿号，刀具代码设置应根据生产企业操作说明进行，刀具补偿号根据刀具偏置补偿情况确定。当刀具补偿号数值为0时，则表示取消偏置补偿。
3数控机床交工中的刀具补偿应用
车削加工中的刀具补偿功能在数控系统中由T代码来实现。T代码后接4位数字，前2位为刀具号;后2位为刀具补偿号，包含刀具外形补偿、磨损补偿和刀尖圆弧半径补偿。如T0202表示选用2号刀及2号刀具对应的补偿值（G002/W002）。合理使用刀具补偿功能，可以有效提高加工效率。
3.1批量零件加工不对刀
对刀需要花费大量的辅助工时，为了提高机床的生产效率，对刀时应尽可能每把刀只对1次。零件重新装夹时，只要能保证工件和刀具的相对位置不改变，就可以免除对刀操作。
保证刀具位置不变的措施：首件试切时，建议采用可转位机夹车刀，粗、精刀具分开，提高刀具使用效率;换用全新刀片，当该刀片磨损至无法使用时，重新换刀片，更新磨损补偿值，可避免重新对刀。
保证工件位置不变的措施：首件试切完端面后，用钢尺测量工件距三爪自定心卡盘端面的伸出长度。当更换工件时，用钢尺检测，保证下次装夹后的伸出长度略长，并在程序中添加端面车削简单循环指令（如G94X-0.5Z0F0.2）即可确保后续零件和试切件在Z向的相对位置不改变。由于三爪自定心卡盘的自动定心功能，重新装夹后，零件在X向的相对位置不改变。
加工中的措施：首件试切时，利用磨损补偿的尺寸放大功能，对刀完成后，在精加工车刀X向放大零件尺寸0.4mm。测量加工件，若直径20的测量值为20.5，则使用“+输入”或“输入”的方式修调磨损补偿值“-0.5”或“-0.1”，即X向对刀误差为0.1mm，需要将修调磨损补偿值设定为-0.1。再次加工首切件，若零件尺寸合格，则将-0.1记录为新刀片对应的磨损补偿初值，以备后续换刀片后使用。
完成首件试切后，后续零件只需要修改磨损补偿值就可以实现批量加工不对刀。根据零件材料特点，刀具在每切削若干批量（如每10件）后，检测零件尺寸，如果接近上偏差，则修调磨损补偿值至下偏差即可。如零件的外形尺寸为（20±0.02）mm，实测值为20.01mm，则修调磨损补偿值，一般采用“+输入”方式，可累计加工中的刀具磨损情况，输入值-0.02，则下一零件的加工尺寸理论上就会减小0.02mm，即为19.99mm。
3.2一刀两刃少换刀
零件在加工时，如果四方刀架上需要装夹5把车刀，可以采用一刀两刃（见图2）的方式来减少刀具因换刀而装夹的次数，提高加工效率。
采用一刀两刃的加工方式时，刀具可自制，对应刀具补偿需要合理设置。若内、外螺纹刀和割刀分别装在3号刀位和4号刀位，则可以在程序中设定T0303、T0305和T0404、T0406分别代表上述刀具，且在参数G003/W003、G005/W005和G004/W004、G006/W006中设定对应刀具在对刀时的刀补值。 3.3精修成型面
零件简图如图3所示，由于刀尖圆弧半径的存在及刀尖的磨损，锥面轴在加工后大小端的尺寸会偏大。尽管锥比不变，但影响配合面的长度。加工中可以修改刀尖圆弧半径补偿值，如将R0.4mm修改为R0.3mm，则使用G90精修锥面轴后，其大小端的尺寸会减少0.2mm。
4数控车床刀具补偿注意事项
（1）当刀具在起刀程序段时，如进行刀具偏差补偿，应避免刀具切入工件，以免在调整情况下进行机械加工造成工件损耗。
（2）当使用刀具补偿G41或G42指令时，必须确保指令完整、有效，否则将导致刀具补偿命令无效，进而造成后续加工零件加工误差加大。
（3）必须在刀具补偿所在的内存区的刀尖半径处填入相应的圆弧半径值，数控系统会自动计算刀具补偿值。
（4）必须在刀具补偿页的刀尖位置輸入相应的方位号，并以此作为刀具补偿半径的依据。
（5）当使用G41、G42补偿指令时，过渡直线段长度应当大于刀尖圆弧半径，水平轴的切削移动量应大于2倍的刀尖半径值。
（6）当存在两个或以上的不运动程序段时，刀具可能会对工件下一轮廓产生过切现象。
（7）在以假想刀尖圆弧中心作为编程依据时，假想刀尖编号为由0至9共计10个号码，编程时应合理选择刀尖编号。在数控车床进行刀具补偿操作时，对刀操作应当充分考虑刀尖圆弧半径。
结语
综上所述，数控机床是高度自动化的机械生产和加工设备，由于切削磨损或是安装过程中个人因素的影响导致对加工精度和质量产生一定的影响。因此必须根据不同刀具与机床的型号特点观察刀具磨损和刀具圆弧半径的变化，通过刀具几号位置补偿以及圆弧半径补偿等多种手段降低机械加工误差，在具体选用时，还要注意结合加工对象的材料性能和加工性质来确定，这样才能满足切削的要求，充分发挥高速切削的优势。
参考文献
[1]何龙剑.数控车床加工中刀具半径补偿的应用探究[J].装备制造技术，2013（08）：70-71+73.
[2]于凤丽.数控加工中刀具半径补偿功能的应用研究[J].机械设计与制造，2011（07）：183-185.
[3]杨齐，王东，李岩，沈章锁.“刀具补偿”在数控车床加工过程中的应用[J].国防制造技术，2010（01）：42-44+49.
关键词：数控车削;刀具补偿;应用研究
引言
数控机床主要就是应用数字程序来进行机床控制来进行生产制造的一种机械设备。在进行零部件加工的过程中，零部件的外形并不是刀架中的刀位点的运动轨迹，所以在进行加工制造的过程中应该充分考虑到工件的轮廓外形与刀具几何形状来计算确定刀位点的运动轨迹，从而可以满足加工制作的需要。
1数控车床刀具补偿的原因
在数控机床编程中，以基准位置进行编程，从而实现机床加工的自动化、标准化。但是，当机床刀具实际位置与基准位置存在偏差时，将造成数控车床加工误差增加，在此情况下，必须对刀具进行纠正和补偿。同时，在加工过程中，刀具的磨损也是导致刀具位置发生变化的重要原因，因此，对刀具的偏移量进行补偿是车床加工的必要措施。
同时，在数控机床加工中，为了提高刀具强度和加工件表面加工质量，延长刀具寿命，一般将数控机床刀具刀尖磨成圆弧状，当车锥工作面时，由于刀具圆弧的存在，实际起到切割作用的部位是刀具与加工件切点位置，在此情况下，车床加工出的加工件与设计图样尺寸不重合，会形成误差，进而与加工图样尺寸存在一定的差异。
2刀具补偿的分类
2.1刀尖圆弧半径补偿
实际切削加工中，为了提高刀尖强度，降低加工表面粗糙度，刀具通常在车刀刀尖处置有圆弧过渡刃，且有一定的半径值，如R0.4、R0.8和R1.6mm等。在可转位刀片型号DNMG150604-V中，刀尖圆弧半径补偿值为短“-”前的“04”，表示刀尖圆弧半径值为0.4mm。刀具X向和Z向的交点称为假想刀尖，该点是编程时确定刀具位置的基准点。由于实际切削点为刀尖圆弧所在点，与假想刀尖点不是同一点，故按假想刀尖编出的程序在车削端面、锥度及圆弧时会发生少切或过切的现象（见图1）。
使用刀尖圆弧半径补偿后，能够改善少切和过切现象，但对数控系统要求较高，早期的国产数控系统没有这项功能。刀尖圆弧半径补偿功能在数控系统执行程序G41/G42指令时可激活，并按程序中T代码指定的刀补表中的半径和刀尖方位值自动修正刀具的位置误差。
2.2偏置补偿
在数控机床加工时，一般以手动安装的方式安装刀具，在此过程中，机床的原点与工件原点存在一定的偏差，车刀刀尖或圆弧中心不处于同一位置，操作人员将刀尖、圆弧中心移动到原点后，刀具偏置补偿是用来补偿刀具与原点之间的距离差异的，从而达到纠偏的目的。具体实践中，偏置补偿可分为刀具几何偏置补偿和刀具磨损偏置补偿两种方式，几何补偿是根据实际刀具和标准刀具之间的差异进行补偿;磨损补偿是根据刀具磨损实际值与标准值之间的偏差进行补偿。在具体补偿操作中，不同规格、型号的数控系统其刀具偏置补偿指令操作存在一定的差异。一般来说，常规的数控车床刀具偏置补偿使用T功能指令实现，4位数字分别代表刀具号和刀具补偿号，刀具代码设置应根据生产企业操作说明进行，刀具补偿号根据刀具偏置补偿情况确定。当刀具补偿号数值为0时，则表示取消偏置补偿。
3数控机床交工中的刀具补偿应用
车削加工中的刀具补偿功能在数控系统中由T代码来实现。T代码后接4位数字，前2位为刀具号;后2位为刀具补偿号，包含刀具外形补偿、磨损补偿和刀尖圆弧半径补偿。如T0202表示选用2号刀及2号刀具对应的补偿值（G002/W002）。合理使用刀具补偿功能，可以有效提高加工效率。
3.1批量零件加工不对刀
对刀需要花费大量的辅助工时，为了提高机床的生产效率，对刀时应尽可能每把刀只对1次。零件重新装夹时，只要能保证工件和刀具的相对位置不改变，就可以免除对刀操作。
保证刀具位置不变的措施：首件试切时，建议采用可转位机夹车刀，粗、精刀具分开，提高刀具使用效率;换用全新刀片，当该刀片磨损至无法使用时，重新换刀片，更新磨损补偿值，可避免重新对刀。
保证工件位置不变的措施：首件试切完端面后，用钢尺测量工件距三爪自定心卡盘端面的伸出长度。当更换工件时，用钢尺检测，保证下次装夹后的伸出长度略长，并在程序中添加端面车削简单循环指令（如G94X-0.5Z0F0.2）即可确保后续零件和试切件在Z向的相对位置不改变。由于三爪自定心卡盘的自动定心功能，重新装夹后，零件在X向的相对位置不改变。
加工中的措施：首件试切时，利用磨损补偿的尺寸放大功能，对刀完成后，在精加工车刀X向放大零件尺寸0.4mm。测量加工件，若直径20的测量值为20.5，则使用“+输入”或“输入”的方式修调磨损补偿值“-0.5”或“-0.1”，即X向对刀误差为0.1mm，需要将修调磨损补偿值设定为-0.1。再次加工首切件，若零件尺寸合格，则将-0.1记录为新刀片对应的磨损补偿初值，以备后续换刀片后使用。
完成首件试切后，后续零件只需要修改磨损补偿值就可以实现批量加工不对刀。根据零件材料特点，刀具在每切削若干批量（如每10件）后，检测零件尺寸，如果接近上偏差，则修调磨损补偿值至下偏差即可。如零件的外形尺寸为（20±0.02）mm，实测值为20.01mm，则修调磨损补偿值，一般采用“+输入”方式，可累计加工中的刀具磨损情况，输入值-0.02，则下一零件的加工尺寸理论上就会减小0.02mm，即为19.99mm。
3.2一刀两刃少换刀
零件在加工时，如果四方刀架上需要装夹5把车刀，可以采用一刀两刃（见图2）的方式来减少刀具因换刀而装夹的次数，提高加工效率。
采用一刀两刃的加工方式时，刀具可自制，对应刀具补偿需要合理设置。若内、外螺纹刀和割刀分别装在3号刀位和4号刀位，则可以在程序中设定T0303、T0305和T0404、T0406分别代表上述刀具，且在参数G003/W003、G005/W005和G004/W004、G006/W006中设定对应刀具在对刀时的刀补值。 3.3精修成型面
零件简图如图3所示，由于刀尖圆弧半径的存在及刀尖的磨损，锥面轴在加工后大小端的尺寸会偏大。尽管锥比不变，但影响配合面的长度。加工中可以修改刀尖圆弧半径补偿值，如将R0.4mm修改为R0.3mm，则使用G90精修锥面轴后，其大小端的尺寸会减少0.2mm。
4数控车床刀具补偿注意事项
（1）当刀具在起刀程序段时，如进行刀具偏差补偿，应避免刀具切入工件，以免在调整情况下进行机械加工造成工件损耗。
（2）当使用刀具补偿G41或G42指令时，必须确保指令完整、有效，否则将导致刀具补偿命令无效，进而造成后续加工零件加工误差加大。
（3）必须在刀具补偿所在的内存区的刀尖半径处填入相应的圆弧半径值，数控系统会自动计算刀具补偿值。
（4）必须在刀具补偿页的刀尖位置輸入相应的方位号，并以此作为刀具补偿半径的依据。
（5）当使用G41、G42补偿指令时，过渡直线段长度应当大于刀尖圆弧半径，水平轴的切削移动量应大于2倍的刀尖半径值。
（6）当存在两个或以上的不运动程序段时，刀具可能会对工件下一轮廓产生过切现象。
（7）在以假想刀尖圆弧中心作为编程依据时，假想刀尖编号为由0至9共计10个号码，编程时应合理选择刀尖编号。在数控车床进行刀具补偿操作时，对刀操作应当充分考虑刀尖圆弧半径。
结语
综上所述，数控机床是高度自动化的机械生产和加工设备，由于切削磨损或是安装过程中个人因素的影响导致对加工精度和质量产生一定的影响。因此必须根据不同刀具与机床的型号特点观察刀具磨损和刀具圆弧半径的变化，通过刀具几号位置补偿以及圆弧半径补偿等多种手段降低机械加工误差，在具体选用时，还要注意结合加工对象的材料性能和加工性质来确定，这样才能满足切削的要求，充分发挥高速切削的优势。
参考文献
[1]何龙剑.数控车床加工中刀具半径补偿的应用探究[J].装备制造技术，2013（08）：70-71+73.
[2]于凤丽.数控加工中刀具半径补偿功能的应用研究[J].机械设计与制造，2011（07）：183-185.
[3]杨齐，王东，李岩，沈章锁.“刀具补偿”在数控车床加工过程中的应用[J].国防制造技术，2010（01）：42-44+49.