机械加工中获得工件尺寸精度的方法

机械加工中获得工件尺寸精度的方法，主要有以下几种：
(1)试切法
即先 试切出很小部分加工表面，测量试切所得的尺寸，按照加工要求适当调刀具
切削刃相对工件的位置，再试 切，再测量，如此经过两三次试切和测量，当被加
工尺寸达到要求后，再切削整个待加工表面。
试切法通过“试切-测量-调整- 再试切”，反复进行直到达到要求的尺寸精度为
止。例如，箱体孔系的试镗加工。
试切法达到 的精度可能很高，它不需要复杂的装置，但这种方法费时(需作多次
调整、试切、测量、计算)，效率低 ，依赖工人的技术水平和计量器具的精度，
质量不稳定，所以只用于单件小批生产。金属加工微信，内容 不错，值得关注！
作为试切法的一种类型——配作，它是以已加工件为基准，加工与其相配的另
—工件，或将两个(或两个以上)工件组合在一起进行加工的方法。配作中最终被
加工尺寸达到的要求 是以与已加工件的配合要求为准的。
(2)调整法
预先用样件或标准件调整好机床、夹具、 刀具和工件的准确相对位置，用以保证
工件的尺寸精度。因为尺寸事先调整到位，所以加工时，不用再试 切，尺寸自动
获得，并在一批零件加工过程中保持不变，这就是调整法。例如，采用铣床夹具
时 ，刀具的位置靠对刀块确定。调整法的实质是利用机床上的定程装置或对刀装
置或预先整好的刀架，使刀 具相对于机床或夹具达到一定的位置精度，然后加工
一批工件。

在机床上按照 刻度盘进刀然后切削，也是调整法的一种。这种方法需要先按试切
法决定刻度盘上的刻度。大批量生产中 ，多用定程挡块、样件、样板等对刀装置
进行调整。
调整法比试切法的加工精度稳定性好，有 较高的生产率，对机床操作工的要求不
高，但对机床调整工的要求高，常用于成批生产和大量生产。
(3)定尺寸法
用刀具的相应尺寸来保证工件被加工部位尺寸的方法称为定尺寸法。它是利用 标
准尺寸的刀具加工，加工面的尺寸由刀具尺寸决定。即用具有一定的尺寸精度的
刀具(如铰刀 、扩孔钻、钻头等)来保证工件被加工部位(如孔)的精度。
定尺寸法操作方便，生产率较高，加工精 度比较稳定，几乎与工人的技术水平无
关，生产率较高，在各种类型的生产中广泛应用。例如钻孔、铰孔 等。
(4)主动测量法
在加工过程中，边加工边测量加工尺寸，并将所测结果与设计要求的 尺寸比较后，
或使机床继续工作，或使机床停止工作，这就是主动测量法。
目前，主动测量中 的数值已可用数字显示。主动测量法把测量装置加入工艺系统
(即机床、刀具、夹具和工件组成的统一体 )中，成为其第五个因素。
主动测量法质量稳定、生产率高，是发展方向。
(5)自动控制法
这种方法是由测量装置、进给装置和控制系统等组成。它是把测量、进给装 置和
控制系统组成一个自动加工系统，加工过程依靠系统自动完成。

尺寸测量 、刀具补偿调整和切削加工以及机床停车等一系列工作自动完成，自动
达到所要求的尺寸精度。例如在数 控机床上加工时，零件就是通过程序的各种指
令控制加工顺序和加工精度。
自动控制的具体方法有两种：
①自动测量 即机床上有自动测量工件尺寸的装置，在工件达到 要求的尺寸时，
测量装置即发出指令使机床自动退刀并停止工作。
②数字控制 即机床中有控 制刀架或工作台精确移动的伺服电动机、滚动丝杠螺
母副及整套数字控制装置，尺寸的获得(刀架的移动 或工作台的移动)由预先编制
好的程序通过计算机数字控制装置自动控制。金属加工微信，内容不错，值 得关
注！
初期的自动控制法是利用主动测量和机械或液压等控制系统完成的。目前已广泛采用按加工要求预先编排的程序，由控制系统发出指令进行工作的程序控制机床
或由控制系统发出数 字信息指令进行工作的数字控制机床，以及能适应加工过程
中加工条件的变化，自动调整加工用量，按规 定条件实现加工过程最佳化的适应
控制机床进行自动控制加工。
自动控制法加工的质量稳定、 生产率高、加工柔性好、能适应多品种生产，是目
前机械制造的发展方向和计算机辅助制造(CAM)的 基础。

一文了解刀具半径补偿，不熟悉的快来学习！
2015-01-04金属加工

数控机床加工中心的刀具补偿（偏置）概念在我 们生活中应用很多。例如，
汽车驾驶员在驾驶汽车绕过一块石头的时候，会让汽车靠石头的一边绕过石头 ，
而且要考虑到汽车是有一定宽度的，所以让汽车中心线远离石头至少半个车宽的
距离。二十世 纪六七十年代的数控加工中没有补偿的概念，所以编程人员不得不
围绕刀具的理论路线和实际路线的相对 关系来进行编程，容易产生错误。补偿的
概念出现以后极大地提高了编程的工作效率。

在数控加工中有三种补偿：刀具半径补偿、刀具长度补偿、夹具补偿。


1.刀具半径补偿

如果CNC系统具有三维刀具半径补偿功能，切削加工的刀 位点数据实际上
是由CNC系统进行计算，因此，三维刀具半径补偿原理与刀位点数据计算原理
是一致的。所谓刀位点数据是指准确确定刀具在加工过程中每一位置所需的资料。
计算刀位点的资料，既 可以是刀心点的坐标，也可以是刀尖点的坐标，本文统一
采用刀心点的坐标。那么数控机床操作人员测量 刀具长度都是从刀心点开始计算，
而不能从刀尖点开始计算。

2.刀具长度补偿

刀具长度补偿是实现刀尖圆弧中心轨迹与刀 架中心轨迹之间的转换。但是实
际上我们不能直接测得这两个中心点之间的距离向量，而仅能测得刀尖圆 弧上某
点到刀架中心的距离。根据是否要考虑刀尖圆弧半径补偿，长度补偿可以分两种
情况。一 种是先没有考虑刀具半径补偿的刀具长度补偿，另一种是先考虑刀具半
径补偿的刀具长度补偿。

3.夹具补偿

像刀具长度补偿和半径补偿一样让编程者可以不用考 虑刀具的长短和大小，
夹具偏置可以让编程者不考虑工件夹具的位置而使用夹具偏置。当一台加工中心< br>在加工小的工件时，工装上一次可以装夹几个工件，编程者不用考虑每一个工件
在编程时的坐标零 点，而只需按照各自的编程零点进行编程，然后使用夹具偏置
来移动机床在每一个工件上的编程零点。夹 具偏置是使用夹具偏置指令
G54~G59来执行的。还有一种方法就是使用G92 指令设定坐标系。 当一个工
件加工完成之后，加工下一个工件时使用G92指令来重新设定新的工件坐标系。
上面 是在数控加工中常用的三种补偿，它给我们的编程和加工带来很大的方便，
能大大地提高工作效率。


下面着重介绍数控加工中三种补偿中的刀具半径补偿。

一、刀具半径补偿的基本概念

（一）什么是刀具半径补偿

根据按零件轮廓编制的程序和预先设定的偏置参数，实时自动生成刀具中心
轨迹 的功能成为刀具半径补偿功能。

（二）刀具半径功能的主要用途

（1）由于刀具的磨损或因换刀引起的刀具半径变化时，不必重新编程，只
需修改相应的偏置参数即可。

（2）加工余量的预留可通过修改偏置参数实现，而不必为粗、精加工各编
制一 个程序。【金属加工微信，内容不错，值得关注！】

（三）刀具半径补偿的常用方法

1．B刀补

特点：刀具中心轨迹的段间都是用圆弧连接过渡。

优点：算法简单，实现容易。

缺点：

（1）外轮廓加工时，由于圆弧连接时，刀具始终在一点切削，外轮廓尖角
被加工成小圆角。

（2）内轮廓加工时，必须由编程人员人为的加一个辅助的过渡圆弧，且必
须保证过渡圆弧 的半径大于刀具半径。这样：一是增加编程工作难度；二是稍有
疏忽，过渡圆弧半径小于刀具半径时，会 因刀具干涉而产生过切，使加工零件报
废。

2．C刀补

特点：刀具中心轨迹段间采用直线连接过渡。直接实时自动计算刀具中心轨
迹的转接交点。

优点：尖角工艺性好；在加工内轮廓时，可实现过切自动预报。

两种刀补在处理方法上的区别：

B刀补采用读一段，算一段，走一段的 处理方法。故无法预计刀具半径造成
的下一段轨迹对本段轨迹的影响。

C刀补 采用一次对两段进行处理的方法。先处理本段，再根据下一段来确定
刀具中心轨迹的段间过渡状态，从而 完成本段刀补运算处理。

二、刀具半径补偿的工作原理

（一）刀具半径补偿的过程

刀具半径补偿的过程分三步。

1．刀补建立

刀具从起点接近工件，在编程轨迹基础上，刀具中心向左（G41）或向 右（G42）
偏离一个偏置量的距离。不能进行零件的加工。

2．刀补进行

刀具中心轨迹与编程轨迹始终偏离一个偏置量的距离。

3．刀补撤消

刀具撤离工件，使刀具中心轨迹终点与编程轨迹终点（如起刀点）重合。不
能进行加工。

（二）C机能刀具半径补偿的转接形式和过渡方式

1．转接形式

随着前后两段编程轨迹线形的不同，相应的刀具中心轨迹有不同的转接形式。
C NC系统都有直线和圆弧插补功能，对这两种线形组成的编程轨迹，有四种转
接形式：

（1）直线有直线转接；

（2）直线与圆弧转接；

（3）圆弧与直线转接；

（4）圆弧与圆弧转接。

2．过渡方式
图1

矢量夹角α：两编程轨迹在交点处非加工侧的夹角。如图1所示。

根据矢量夹角和刀补方向（G41G42），从一编程段到另一编程段的连接
方式（过渡方式）有三种：

缩短型： α≥1800

伸长型： 900≤α≤1800

插入型： 00≤α≤900

（三）刀具中心轨迹的转接形式和过渡方式列表


表1、表2给出了四种转接 形式的三种过渡方式在插补过程（三步）中的刀
具中心轨迹的列表。表中，实线---编程轨迹，虚线 ---刀具中心轨迹，箭头---
走刀方向，α--- 矢量夹角，r—刀具中心偏置量。【金属加工微信，内容不错，
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对刀补建立程序段：

当本段编程轨迹与下段编程轨迹为非缩短型时，刀 具中心将从起刀点快速走
到本段编程轨迹终点处的刀具半径矢量的顶点；当为缩短型时，刀具中心将从起
刀点快速走到下段编程轨迹起点处的刀具半径矢量的顶点。

对刀补撤消程序段：

当本段编程轨迹与下段编程轨迹为非缩短型时，刀具中心将从撤消 段编程轨
迹起点处的刀具半径矢量的顶点走到编程终点；当为缩短型时，刀具中心将从上
段编程 轨迹终点处刀具半径矢量的顶点快速走到编程轨迹终点。

(四)刀具中心轨迹的计算

计算依据：

编程轨迹和刀具中心偏置量。

图2

计算任务：

计算出刀具中心轨迹各组成线段的各交点的值，如图2，即计算J，K，C，
Cˊ点的坐标值。

计算的已知量：

刀具半径矢量（

计算方法：

J点和K点可根据刀具半径矢量的模量和方向（垂直于编程矢量

C点和Cˊ点的坐标可有已知矢量的几何关系计算。【金属加工微信，内容
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（五）刀具补偿的实例

图3

下面说明刀具半径补偿的工作过程。如图3。

（1）读入OA，判断是刀补建立。

（2）读入AB，根据矢量夹角小于90°过渡方式为插入型。则计算a，b，c
的坐标值，输出线段Oa、ab、bc，作为刀心轨迹，进行插补。
）计算。
），编程矢量（），矢量夹角α。

（3）读入BC，根据矢量 夹角小于90°过渡方式为插入型。则计算d、e的
坐标值，输出线段cd、de，作为刀心轨迹，进行 插补。

（4）读入CD，根据矢量夹角大于180°过渡方式为缩短型。则计算f的坐
标值，输出线段ef，作为刀心轨迹，进行插补。

（5）读入DE，判断是刀 补撤消，根据矢量夹角大于90°而小于180°，过
渡方式为伸长型。则计算g、h的坐标值，输出线 段fg、gh、hE，作为刀心轨
迹，进行插补。

（6）刀具半径补偿处理结束。