数控加工中长度补偿值确定的几种方法

伯特利数控陈生

1 引入

我们在对一个零件编程的时候，首先要指定零件的编程中心，然后才能建立工件编

程坐标系，而此坐标系只是一个工件坐标系，零点一般在工件上。长度补偿只是和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定位而不改变，对于Z坐标的零点就不一样了。每一把刀的长度都是不同的。

例如图1所示，我们要钻一个深为30mm的孔，然后攻丝深为20mm，分别用一把长为150mm 的钻头和一把长为250mm 的丝锥。先用钻头钻孔深30mm，此时机床已经设定工件零点，当换上丝锥攻丝时， 如果两把刀都从设定零点开始加工，丝锥因为比钻头长而攻丝过长，损坏刀具和工件。此时如果设定刀具补偿，把丝锥和钻头的长度进行补偿， 此时机床零点设定之后，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坐标已经自动向 Z+（或 Z- 补偿了丝锥的长度，保证加工零点的正确。即引入刀具长度补偿的主要目的是为了让不一样长的刀具一样长.也就是说， 使用刀具长度补偿指令，在编程时就不必考虑刀具的实际长度及各把刀具不同的长度尺寸。加工时，用MDI 方式输入刀具的长度尺寸，即可正确加工。当由于刀具磨损、更换刀具等原因引起刀具长度尺寸变化时，只要修改刀具长度补偿量，而不必调整程序或刀具。

2 指令格式

G43 G00/G01 Z_H_;或 G44 G00/G01Z_H_。

其中G43叫正向补偿，往Z+ 方向补(Z+方向为刀具远离工件的方向)。即把编程的Z值加上H 代码指定的偏值寄存器中预设的数值后作为CNC 实际执行的Z 坐标移动值。当指令G43时，实际执行的Z坐标值为Z’=Z_+(H_);相应的,G44叫负向补偿，往Z-方向补(Z-方向为刀具接近工件的方向)。即将编程的Z 值减去H 代码指定的偏值寄存器中预设的数值后作为 CNC 实际执行的 Z 坐标移动值。当指令G44时，实际执行的Z坐标值为Z’=Z_-(H_);这个运算不受 G90 绝对值指令或G91增量值指令状态的影响。偏值寄存器中可预设正值或负值，因此有如下等同情况。

①指令 G43、H 设正值等同于指令G44、H 设负值的效果;

②指令 G43、H 设负值等同于指令 G44、H 设正值的效果。

一般情况下,为避免指令输入或使用时失误，可根据操作者习惯采用两种方式：

①只用指令 G43,H 设正值或负值;

② H 只设正值,用指令 G43 或 G44。一般使用第一种.即用G43指令，通过H设正值或负值来达到向 Z+ 或 Z- 补偿的目的。刀具长度补偿是通过执行含有G43（G44）和H指令来实现的，同时我们给出一个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。

3 取消长度补偿

G49 或 H00。

G49 是取消 G43(G44)指令的,其实我们不必使用这个指令,因为每把刀具都有自己的长度补偿,当换刀时,利用G43(G44)H指令赋予了自己的刀长补偿而自动取消了前一把刀具的长度补偿。

H00 里的值永远为零,即补偿为零,故达到取消长度补偿的效果。

4 确定刀具长度补偿的三种方法

首先要明确:刀具长度补偿值和 G54（工件坐标系)中的 Z 值有关。

①用刀具的实际长度作为刀长的补偿（推荐使用这种方式）。

使用刀长作为补偿就是使用对刀仪测量

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。使用刀具长度作为刀长补偿的理由如下：首先，使用刀具长度作为刀长补偿，可以避免在不同的工件加工中不断地修改刀长偏置。这样一把刀具用在不同的工件上也不用修改刀长偏置。在这种情况下，可以按照一定的刀具编号规则，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，包括刀具的长度、半径等资料，事实上许多大型的机械加工型企业对数控加工设备的刀具管理都采用这种办法。这对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告诉刀具的参数了，同时即使因刀库容量原因把刀具取下来等下次重新装上时，只需根据标牌上的刀长数值作为刀具长度补偿而不需再进行测量。其次，使用刀具长度作为刀长补偿，可以让机床一边进行加工运行，一边在对刀仪上进行其他刀具的长度测量，而不必因为在机床上对刀而占用机床运行时间，这样可以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。

如上图 3 所示,即:H01=L1,H02=L2，H03=L3。

此时G54中的Z值应为主轴回零后,主轴锥孔底面至工件上表面的距离 (工件上表面一般为工件坐标系的Z0 面)。

G54 中的 Z=L(负值)。

②以其中一把长刀作为标准刀具,这个标准刀具的长度补偿值为0，实际刀具长度与标准刀具长度的差值作为该刀具的长度补偿数值设置到其所使用的H 代码地址内。

如上图 3 所示,即:H01=0,H02=L2-L1，

H03=L3-L1。

此时G54中的Z值应为主轴回零后,基准刀刀尖至工件上表面的距离。

G54 中的 Z=N1(负值)。

③利用每把刀具到工件坐标系原点的距离作为各把刀的长度补偿,该值一般为负;

如上图 3 所示,即:H01=N1,H02=N2，H03=N3(都为负值）。

此时用于设定工件坐标系偏置的G54 的Z=0。

5 结语

长度补偿在加工中心上应用非常广泛,掌握了长度补偿的原理之后,再确定具体的补偿值就没有问题了,工人可以根据需要采用其中任何一种。实际中,利用长度补偿还可实现Z向分层铣削及深度方向的尺寸控制。

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