1.11 數控加工的補償

在20世紀60~70年代的數控加工中沒有補償的概念，因此編程人員不得不圍繞刀具的理論路線和實際路線的相對關系來進行編程，容易產生錯誤。補償的概念出現以后，大大提高了編程的工作效率。

在數控加工中有刀具半徑補償、刀具長度補償和夾具補償。這三種補償基本上能解決在加工中因刀具形狀而產生的軌跡問題。下面簡單介紹這三種補償在一般加工編程中的應用。

1.11.1 刀具半徑補償

在數控機床進行輪廓加工時，由于刀具有一定的半徑（如銑刀半徑），因此在加工時，刀具中心的運動軌跡必須偏離實際零件輪廓一個刀具半徑值，否則實際需要的尺寸將與加工出的零件尺寸相差一個刀具半徑值或一個刀具直徑值。此外，在零件加工時，有時還需要考慮加工余量和刀具磨損等因素的影響。有了刀具半徑補償后，在編程時就可以不過多考慮刀具的直徑大小了。刀具半徑補償一般只用于銑刀類刀具，當銑刀在內輪廓加工時，刀具中心向零件內偏離一個刀具半徑值；在外輪廓加工時，刀具中心向零件外偏離一個刀具半徑值。當數控機床具備刀具半徑補償功能時，數控編程只需按工件輪廓進行，然后再加上刀具半徑補償值，此值可以在機床上設定。程序中通常使用G41/G42指令來執行，其中G41為刀具半徑左補償，G42為刀具半徑右補償。根據ISO標準，沿刀具前進方向看去，當刀具中心軌跡位于零件輪廓右邊時，稱為刀具半徑右補償；反之，稱為刀具半徑左補償。

在使用G41/G42進行半徑補償時，應采取如下步驟：設置刀具半徑補償值；讓刀具移動來使補償有效（此時不能切削工件）；正確地取消半徑補償（此時也不能切削工件）。需要注意的是，在切削完成而刀具補償結束時，一定要用G40使補償無效。G40的使用同樣遇到和使補償有效相同的問題，一定要等刀具完全切削完畢并安全地退出工件后，才能執行G40命令來取消補償。

1.11.2 刀具長度補償

根據加工情況，有時不僅需要對刀具半徑進行補償，還要對刀具長度進行補償。程序員在編程時，首先要指定零件的編程中心，然后才能建立工件編程的坐標系，而此坐標系只是一個工件坐標系，零點一般在工件上。長度補償只是和Z坐標有關，因為刀具是由主軸錐孔定位而不可改變的，對于Z坐標的零點就不一樣了。每一把刀的長度都是不同的，例如，要鉆一個深為60mm的孔，然后攻螺紋長度為55mm，分別用一把長為250mm的鉆頭和一把長為350mm的絲錐。先用鉆頭鉆深60mm的孔，此時機床已經設定了工件零點。當換上絲錐攻螺紋時，如果兩把刀都設定從零點開始加工，絲錐因為比鉆頭長而攻螺紋過長，會損壞刀具和工件。這時就需要進行刀具長度補償。銑刀的長度補償與控制點有關。一般用一把標準刀具的刀頭作為控制點，則該刀具稱為零長度刀具。長度補償的值等于所換刀具與零長度刀具的長度差。另外，當把刀具長度的測量基準面作為控制點，則刀具長度補償始終存在。無論用哪一把刀具都要進行刀具的絕對長度補償。

在進行刀具長度補償前，必須先進行刀具參數的設置。設置的方法有機內試切法、機內對刀法和機外對刀法。對數控車床來說，一般采用機內試切法和機內對刀法。對數控銑床而言，采用機外對刀法為宜。不管采用哪種方法，所獲得的數據都必須通過手動輸入數據方式將刀具參數輸入數控系統的刀具參數表中。

程序中通常使用指令G43（G44）和H3來執行刀具長度補償。使用指令G49可以取消刀具長度補償，其實不必使用這個指令，因為每把刀具都有自己的長度補償。當換刀時，利用G43（G44）和H3指令同樣可以賦予刀具自身長度補償而自動取消了前一把刀具的長度補償。在加工中心上，刀具長度補償的使用，一般是將刀具長度數據輸入到機床的刀具數據表中，當機床調用刀具時，自動進行長度的補償。刀具的長度補償值也可以在設置機床工作坐標系時進行補償。

1.11.3 夾具偏置補償

夾具偏置補償可以讓編程人員不考慮工件夾具的位置。當用加工中心加工小的工件時，工裝上一次可以裝夾幾個工件，編程人員可以不用考慮每一個工件在編程時的坐標零點，而只需按照各自的編程零點進行編程，然后使用夾具偏置來移動機床在每一個工件上的編程零點。夾具偏置是使用夾具偏置指令G54～G59來執行或使用G92指令設定坐標系。當一個工件加工完成之后，加工下一個工件時使用G92來重新設定新的工件坐標系。

上述三種補償在數控加工中是常用的，它給編程和加工帶來很大的方便，能大大地提高工作效率。