刀具長度補償功能的應用與分析

加工中心是一種綜合加工能力較強的設備，加工中心配備有刀庫和自動換刀裝置，在加工過程中可以進行自動選刀和換刀，由于每把刀具的長度都是不同的，同時由于刀具的磨損或換刀等其他原因引起刀具長度發生變化，在對被加工零件設置工件坐標系零點（一般為工件的上表面）后，如果更換的刀具比編程時的標準刀具稍長則將使零件產生過切的現象，反之使零件產生欠切的現象。

利用數控系統的刀具長度補償功能， 可以不必通過重新調整刀具或重新對刀，而是通過刀具長度補償來補償長度方向的誤差讓機床達到程序中的指定位置。

一、刀具長度補償的應用及問題分析

1.刀具長度補償的應用

1.1刀具長度補償功能可以實現對零件深度的精確控制

例如，某工件的深度為40±0.02毫米，由于對刀或刀具磨損等誤差加工后的實測深度為39.93毫米，如果程序中用G43 G00 Z5 H01指令，則實測之后設置的H01中的值設置為-0.07。

1.2利用刀具長度補償可以實現分層加工

例如某一零件要加工深度為10mm，實際加工過程中，考慮到保護刀具及機床剛度等因素，需要分層加工，設每層加工5毫米深度，編程原點在工件上表面，可以在下刀到Z-10的程序段中建立G43的長度補償，即G43 G01 Z-10H01F100；先按正常對刀設定G54坐標系中的對刀值，在第一層加工中，將H01中的值設置為5，在第二層加工中，將H01中的值設置為0。

1.3利用刀具長度補償可以減少對刀次數

當某一零件需要多把刀時，以第一把刀為基準，測量并記錄刀位點與刀柄端部距離，當用第二把刀時，測量第二把刀刀位點與刀柄端部距離，與第一把刀進行比較，在用第二把刀的時候程序中用刀具長度補償指令，并將兩把刀與刀柄端部的距離之差值作為補償量。這樣以來可以減少對刀次數。

2.問題分析

在數控銑床和加工中心上應用的刀具長度補償時，可能出現的問題，如下所示。

2.1在換刀時，如果引起刀具長度變化， 需要使用刀具長度補償功能G43/G44，往往初學者在編程中漏寫了刀具偏置代號H××，等同于沒加長度補償，或者是刀具偏置代號H××的值輸入有錯誤。

2.2刀具長度補償功能G43/G44，使用錯誤。

2.3在程序結束或者換刀前必須取消刀具長度補償。由于長度正補償使刀具抬高了一把刀具的長度，取消時導致刀具下行碰撞到工件或者夾具。

二、解決方法及安全措施

根據以上原因，結合實際操作經驗，現提出如下幾點對策。

1.在程序調試過程中，下刀程序中盡量采用直線插補指令G01，而不使用快速點定位指令G00，因為G00的移動速度較快，且刀具軌跡并非一條直線。G01的速度可以由本行的F值決定，即使出現上述前2項錯誤，也可以在刀具撞向工件或夾具時作出反應，及時按下進給保持鍵。這里建議下刀時可分兩步走：先讓刀具下刀到安全平面，如Z30，經目測或用平板尺測量后確定無誤后下刀到既定的位置。調試好程序后，可以再改為G00，以提高加工效率。

2.針對第2項錯誤，采用刀具長度負補償的方法，雖然使用長度正補償G43，但寄存器里的數值是負數，等同于負補償G44。所以很容易使用錯誤，因此按照下面方法會幫助你正確使用G43/G44指令。

假設對過刀的刀具長度為標準長度，刀具長度補償指令如果采用G43，則在數控系統的長度補償H一欄輸入所用刀具長度減去標準長度的代數值；如標準長度是100毫米，所用刀具長度為120，則拿所用刀具長度120減去標準長度100，得到的數據為代數值-20，連帶符號輸入。

刀具長度補償指令如果采用G44，則在數控系統的長度補償H一欄輸入標準長度減去所用刀具長度的代數值；

3.針對第3項錯誤，在加工結束或者換下一把刀具加工時，一般情況需要先抬高刀具到安全高度，然后取消刀具長度補償；取消長度補償指令可以用G49，但要防止刀具下行，與工件或者夾具相撞。G49本身不會使刀具發生運動，但需要注意在換刀前的Z坐標位置，通常情況下可以使用G28，格式一般為G28 G91 Z0，可以使刀具在當前位置直接抬刀到參考點位置，同時取消了長度補償，這是一種很有效的方法。