普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材《數(shù)控加工技術(shù)》吳明友編第十二講（90Min、2節(jié)課）2023/9/171第四章數(shù)控車(chē)床（華中數(shù)控）編程與操作（二）

第二節(jié)華中（HNC-21/22T）系統(tǒng)基本編程指令（二）

10．刀具補(bǔ)償功能指令（20Min）⑴刀具偏置（幾何）補(bǔ)償和刀具磨損補(bǔ)償。刀具的補(bǔ)償包括刀具的偏置和磨損補(bǔ)償、刀尖半徑補(bǔ)償。⑴刀具偏置（幾何）補(bǔ)償和刀具磨損補(bǔ)償。編程時(shí)，設(shè)定刀架上各刀在工作位置時(shí)，其刀尖位置是一致的。但由于刀具的幾何形狀及安裝的不同，其刀尖位置是不一致的，其相對(duì)于工件原點(diǎn)的距離也是不同的。因此需要將各刀具的位置值進(jìn)行比較或設(shè)定，稱(chēng)為刀具偏置補(bǔ)償。刀具偏置補(bǔ)償可使加工程序不隨刀尖位置的不同而改變。刀具偏置補(bǔ)償有兩種形式：2023/9/1721）相對(duì)補(bǔ)償形式。如圖4-9所示，在對(duì)刀時(shí)，通常先確定一把刀為基準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)）刀具，并以其刀尖位置A為依據(jù)建立工件坐標(biāo)系。這樣，當(dāng)其他各刀轉(zhuǎn)到加工位置時(shí)，刀尖位置B相對(duì)基準(zhǔn)刀刀尖位置A就會(huì)出現(xiàn)偏置，原來(lái)建立的坐標(biāo)系就不再適用，因此應(yīng)對(duì)非基準(zhǔn)刀具相對(duì)于基準(zhǔn)刀具之間的偏置值△x、△z進(jìn)行補(bǔ)償，使刀尖位置B移至位置A。2）絕對(duì)補(bǔ)償形式。即機(jī)床回到機(jī)床零點(diǎn)時(shí)，工件坐標(biāo)系零點(diǎn)相對(duì)于刀架工作位置上各刀刀尖位置的有向距離。當(dāng)執(zhí)行刀偏補(bǔ)償時(shí)，各刀以此值設(shè)定各自的加工坐標(biāo)系，如圖4-10所示。2023/9/1732023/9/174圖4-9刀具偏置的相對(duì)補(bǔ)償形式刀具使用一段時(shí)間后，會(huì)因磨損而使產(chǎn)品尺寸產(chǎn)生誤差，因此需要對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。該補(bǔ)償與刀具偏置補(bǔ)償存放在同一個(gè)寄存器的地址號(hào)中。各刀的磨損補(bǔ)償只對(duì)該刀有效（包括基準(zhǔn)刀）。刀具的補(bǔ)償功能由T代碼指定，其后的4位數(shù)字分別表示選擇的刀具號(hào)和刀具偏置補(bǔ)償號(hào)。例如T0303表示選用3號(hào)刀具和3號(hào)刀補(bǔ)。刀具補(bǔ)償號(hào)是刀具偏置補(bǔ)償寄存器的地址號(hào)，該寄存器存放刀具的X軸和Z軸偏置補(bǔ)償值、刀具的X軸和Z軸磨損補(bǔ)償值。T加補(bǔ)償號(hào)表示開(kāi)始補(bǔ)償功能。補(bǔ)償號(hào)為00表示補(bǔ)償量為0，即取消補(bǔ)償功能。系統(tǒng)對(duì)刀具的補(bǔ)償或取消都是通過(guò)拖板的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。2023/9/1752023/9/176圖4-10刀具偏置的絕對(duì)補(bǔ)償形式⑵刀尖圓弧半徑補(bǔ)償指令G41/G42/G40。數(shù)控程序一般是針對(duì)刀具上的某一點(diǎn)即刀位點(diǎn)，按工件輪廓尺寸編制的。車(chē)刀的刀位點(diǎn)一般為理想狀態(tài)下的假想刀尖點(diǎn)或刀尖圓弧圓心點(diǎn)。但實(shí)際加工中的車(chē)刀，由于工藝或其他要求，刀尖往往不是一理想點(diǎn)，而是一段圓弧。切削加工時(shí)，刀具切削點(diǎn)在刀尖圓弧上變動(dòng)，在切削內(nèi)孔、外圓及端面時(shí)，刀尖圓弧不影響加工尺寸和形狀，但在切削錐面和圓弧時(shí)，會(huì)造成過(guò)切或少切現(xiàn)象（見(jiàn)圖4-11）。此時(shí)，可以用刀尖半徑補(bǔ)償功能來(lái)消除誤差。刀尖圓弧半徑補(bǔ)償是通過(guò)G41/G42/G40代碼及T代碼指定的刀尖圓弧半徑補(bǔ)償號(hào)來(lái)加入或取消半徑補(bǔ)償?shù)?。其程序段格式為：X____Z____2023/9/1772023/9/178圖4-11刀尖圓角造成的少切和過(guò)切G40為取消刀尖半徑補(bǔ)償。G41為左刀補(bǔ)（在刀具前進(jìn)方向左側(cè)補(bǔ)償），G42為右刀補(bǔ)（在刀具前進(jìn)方向右側(cè)補(bǔ)償），如圖4-12所示。2023/9/179圖4-12左刀補(bǔ)和右刀補(bǔ)a）上手刀，刀架在操作者的外側(cè)

b）下手刀，刀架在操作者的內(nèi)側(cè)注意：①G41／G42不帶參數(shù)，其補(bǔ)償號(hào)（代表所用刀具對(duì)應(yīng)的刀尖半徑補(bǔ)償值）由T代碼指定。其刀尖圓弧補(bǔ)償號(hào)與刀具偏置補(bǔ)償號(hào)對(duì)應(yīng)。②刀尖半徑補(bǔ)償?shù)慕⑴c取消只能用G00或G01指令，不能用G02或G03。③注意上手刀和下手刀G41/G42的區(qū)別，見(jiàn)圖4-12。刀尖圓弧半徑補(bǔ)償寄存器中，定義了車(chē)刀圓弧半徑及刀尖的方向號(hào)。車(chē)刀刀尖的方向號(hào)定義了刀具刀位點(diǎn)與刀尖圓弧中心的位置關(guān)系，從0～9有十個(gè)方向，如圖4-13所示，·表示刀具刀位點(diǎn)，＋表示刀尖圓弧中心位置。2023/9/17102023/9/1711圖4-13車(chē)刀刀尖位置碼定義a）上手刀，刀架在操作者的外側(cè)b）下手刀，刀架在操作者的內(nèi)側(cè)2023/9/1712例4-5考慮刀尖半徑補(bǔ)償，編制圖4-8所示工件的加工程序。圖4-8圓弧插補(bǔ)編程實(shí)例％0005；

程序名N10G92X40Z5T0101；

建立工件坐標(biāo)系，換1號(hào)刀，定義起刀點(diǎn)的位置N20M03S1000；

主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速1000r/minN30G96S80；

恒線速度有效，線速度為80m/minN40G00X0；

刀到中心，轉(zhuǎn)速升高，直到主軸到最大限速N50G95G01G42Z0F0.1；加入刀具圓弧半徑補(bǔ)償，工進(jìn)接觸工件，每轉(zhuǎn)進(jìn)給N60G03U24W-24R15；

加工R15圓弧段N70G02X26Z-31R5；

加工R5圓弧段N80G01Z-40；

加工φ26外圓N90G00G40X40Z5；

取消半徑補(bǔ)償，快退回起刀點(diǎn)N100G97S300；

取消恒線速度功能，設(shè)定主軸按300r/min旋轉(zhuǎn)N110M30；

主軸停轉(zhuǎn)、主程序結(jié)束并復(fù)位2023/9/171311．螺紋切削指令G32

（25Min）

指令格式為：G32X（U）__Z（W）__R__E__P__F__；螺紋切削分為單行程螺紋切削、螺紋切削循環(huán)和螺紋切削復(fù)合循環(huán)。單行程螺紋切削指令G32程序段格式為：G32X（U）___Z（W）___R___E___P___F___；G32指令可以執(zhí)行單行程螺紋切削，車(chē)刀進(jìn)給運(yùn)動(dòng)嚴(yán)格根據(jù)輸入的螺紋導(dǎo)程進(jìn)行，如圖4-14所示。切削螺紋一般分四步形成一個(gè)循環(huán)：進(jìn)刀（AB）→切削（BC）→退刀（CD）→返回（DA）。這四個(gè)步驟均需編入程序。2023/9/1714X、Z：絕對(duì)編程時(shí)，為有效螺紋終點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。U、W：增量編程時(shí)，為有效螺紋終點(diǎn)相對(duì)螺紋切削起點(diǎn)的增量。F：螺紋導(dǎo)程，即主軸每轉(zhuǎn)一圈，刀具相對(duì)工件的進(jìn)給值。R、E：螺紋切削的退尾量，R為Z向退尾量；E為X向退尾量，R、E在絕對(duì)或增量編程時(shí)都是以增量方式指定，其值如正表示沿Z、X正向回退，如負(fù)表示沿Z、X負(fù)向回退。使用R、E可免去退刀槽。R、E如省略，表示不用回退功能。根據(jù)螺紋標(biāo)準(zhǔn)R一般取0.75～1.75倍的螺距，E取螺紋的牙型高。P為主軸基準(zhǔn)脈沖處距離螺紋切削起始點(diǎn)的主軸轉(zhuǎn)角，默認(rèn)值為0。2023/9/17152023/9/1716圖4-14圓柱螺紋加工對(duì)圓柱螺紋，由于車(chē)刀的軌跡為一直線，所以X（U）為0，其格式為：G32Z（W）____R____E____P____F____錐螺紋（見(jiàn)圖4-15）的斜角α在45°以下時(shí)，螺紋導(dǎo)程以Z軸方向指定，在45°以上至90°時(shí)，以X軸方向指定，該指令一般很少使用。2023/9/17172023/9/1718圖4-15圓錐螺紋加工螺紋切削時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題：①?gòu)穆菁y粗加工到精加工，主軸的轉(zhuǎn)速必須保持一常數(shù)。②在沒(méi)有停止主軸的情況下，停止螺紋的切削將非常危險(xiǎn)，因此螺紋切削時(shí)進(jìn)給保持功能無(wú)效，如果按下進(jìn)給保持按鍵，刀具在加工完螺紋后停止運(yùn)動(dòng)。③在螺紋加工中不使用恒定線速度控制功能。④螺紋加工中，徑向起點(diǎn)（編程大徑）的確定決定于螺紋大徑。徑向終點(diǎn)（編程小徑）的確定取決于螺紋小徑。螺紋小徑d′可按經(jīng)驗(yàn)公式d′＝d－2×（0.55～0.6495）P確定。式中：d

為螺紋公稱(chēng)直徑；d′為螺紋小徑（編程小徑）；P為螺距。2023/9/1719⑤在螺紋加工軌跡中應(yīng)設(shè)置足夠的升速進(jìn)刀段（空刀導(dǎo)入量）δ1和降速退刀段（空刀導(dǎo)出量）δ2，如圖4-15所示，以消除伺服滯后造成的螺距誤差。δ1的數(shù)值與工件螺距和主軸轉(zhuǎn)速有關(guān)，按經(jīng)驗(yàn)，一般δ1取1～2倍螺距，δ2取0.5倍螺距以上。⑥在加工多頭螺紋時(shí)，可先加工完第一條螺紋，然后在加工第二條螺紋時(shí)，車(chē)刀的軸向起點(diǎn)與加工第一條螺紋的軸向起點(diǎn)偏移一個(gè)螺距P即可。⑦分層背吃刀量，如果螺紋牙型較深、螺距較大，可分幾次進(jìn)給。每次進(jìn)給的背吃刀量用螺紋深度減精加工背吃刀量所得的差按遞減規(guī)律分配。2023/9/1720例4-6。編制圖4-16所示普通螺紋（M24×1.5）的加工程序，其中δ1＝3mm，δ2＝1mm（1）計(jì)算螺紋底徑d′：d'＝d-2×0.62P＝（24-2×0.62×1.5）＝22.14mm（2）確定背吃刀量分布：1mm、0.5mm、0.3mm、0.06mm2023/9/17212023/9/1722圖4-16圓柱螺紋加工（3）加工程序%0006；

程序名N100S300M03；

主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速300r/minN105T0303；

換3號(hào)螺紋刀N110G00X23Z3；

快速進(jìn)刀至螺紋起點(diǎn)N115G32Z-23F1.5；

切削螺紋，背吃刀量1mm

（或G32W-26.5F1.5）N120G00X30；

X軸向快速退刀N125G00Z3；

Z軸快速返回螺紋起點(diǎn)處N130G00X22.5；

X軸快速進(jìn)刀至螺紋起點(diǎn)處N135G32Z-23F1.5；

切削螺紋，背吃刀量0.5mmN140G00X30；

X軸向快速退刀N145G00Z3；

Z軸快速返回螺紋起點(diǎn)處2023/9/1723N150G00X22.2；

X軸快速進(jìn)刀至螺紋起點(diǎn)處N155G32Z-23F1.5；

切削螺紋，背吃刀量0.3mmN160G00X30；

X軸向快速退刀N165G00Z3；

Z軸快速返回螺紋起點(diǎn)處N170G00X22.14；

X軸快速進(jìn)刀至螺紋起點(diǎn)處N175G32Z-23F1.5；

切削螺紋，背吃刀量0.06mmN180G00X100；

退回?fù)Q刀點(diǎn)N185G00Z100；

退回?fù)Q刀點(diǎn)N190M00；

程序暫停2023/9/1724例4-7。

編制圖4-17所示圓錐螺紋的加工程序，其中螺距P＝2mm，δ1＝3mm，δ2＝2mm。（1）計(jì)算錐螺紋小端小徑：＝d1－2×0.62P＝35-2×0.62×2＝32.52mm（2）計(jì)算錐螺紋大端小徑：＝d2－2×0.62P＝55-2×0.62×2＝52.52mm（3）確定背吃刀量分布：1mm、0.7mm、0.5mm、0.2mm、0.08mm2023/9/17252023/9/1726圖4-17圓錐螺紋加工2023/9/1727（4）加工程序：%0007；程序名N100T0303；換3號(hào)螺紋刀N105S300M03；主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速300r/minN110G00X70Z3；快速進(jìn)刀N115G00X34；

X軸快速進(jìn)刀至螺紋起點(diǎn)處N120G32X54Z-42F2；切削錐螺紋，背吃刀量1mmN125G00X70；X軸向快速退刀N130Z3；Z軸快速返回螺紋起點(diǎn)處N135X33.3；X軸快速進(jìn)刀至螺紋起點(diǎn)處N140G32X53.3Z-42F2；切削錐螺紋，背吃刀量0.7mmN145G00X70Z3；快速退刀N150X32.8；X軸快速進(jìn)刀至螺紋起點(diǎn)處N155G32X52.8Z-42F2；切削錐螺紋，背吃刀量0.5mmN160G00X70Z3；快速退刀N165X32.6；X軸快速進(jìn)刀至螺紋起點(diǎn)處N170G32X52.6Z-42F2；切削錐螺紋，背吃刀量0.2mmN175G00X70Z3；快速退刀N180X32.52；X軸快速進(jìn)刀至螺紋起點(diǎn)處N185G32X52.52Z-42F2；切削錐螺紋，背吃刀量0.08mmN190G00X100Z100；退回?fù)Q刀點(diǎn)N195M30；