西门子 | 趣说刀具半径和长度补偿

本期给大家介绍一点西门子刀具半径和长度补偿的知识，在SINUMERIK系统中，刀具补偿值的存储方式比较特殊，每一把刀具最多可以有9个刀具长度和刀具半径。

这里，不可避免地要提及SINUMERIK独特的刀具数据管理方式——树形分布，以及一个不可或缺的概念——刀沿。

刀具数据呈树形分布，打个比方就是以“刀具名称”为树干、刀沿为树枝、刀具参数为树叶的数据分布结构。例如上图中，刀具名称为“1”的这把立铣刀，就像是一个树干；树干上又长出来9个树枝，每一个树枝就是一个刀沿，用字母D和一个数字来表示；每一个树枝上又长出许多片树叶，这些树叶就是每一个刀沿的各种参数，这其中，就有一片叶子就叫做“长度”，还有一片叶子叫做“半径”。

“刀沿”这个词是从英文直接翻译过来的，意思就是切削刃。刀具是靠切削刃来工作的，自然每一个切削刃就应该有它所对应的长度和半径值，所以刀沿是最基本的刀具补偿数据存储单元，每一个D号都对应着一组刀具补偿值——刀具长度和刀具半径。

理解了上述这些概念，我们就知道刀具名称本身只是表明了你选择了哪一把刀，至于你想用这把刀上的哪一个刀沿进行切削，还要靠D号来激活相关的刀具参数。例如，在加工中心上单独在程序段中执行“T1”代码的时候，只是表示从刀库中选取了T1这把刀，此时刀具并没有被更换，刀具数据也没有被激活，需要执行换刀子程序才能进行刀具更换的动作，并且默认激活这把刀的1号刀沿——D1里面的长度和半径等数据。但是，如果你想用的不是D1里面的数据，就需要在换刀之后再执行相应的D代码了。

这里需要说明一点，我们上面所说的刀具数据的“激活”，实际上是指刀具数据已经被读入到系统的内存之中，但是并不会立即体现在刀具当前的位置上。例如，当执行了D2这个代码后，刀具长度和半径不会在当前位置立即进行Z方向和XY方向的补偿运动，因为如果刀具突然原地发生较大距离的偏移，是无法保证刀具与工件或者夹具之间不发生干涉的。

为了保证刀具补偿运动的安全性，实际上所有的刀具补偿都是在运动指令中完成的。也就是说，激活刀具的D号以后，必须执行Z方向的运动指令之后，刀具长度补偿才能实际生效；必须执行G41或者G42指令并且有了XY方向的运动指令之后，刀具半径补偿才能实际生效。

例如，刀具长度补偿的过程如下：

T1 ;  从刀库中选择刀具——T1

M6 ; 调用换刀子程序并且激活1号刀沿的刀具长度和半径数据，注意：此时刀具仍保持在完成换刀动作之后的位置上，并没有发生任何运动。

D2 ; 激活实际加工所需要的2号刀沿中的刀具数据，但是刀具仍然没有实际运动。

G0 G90 G54 Z100 ; 刀具开始运动，并且同时进行长度补偿，当这段指令被执行完成的时候，刀具T1的刀尖会正好到达G54的Z100位置。

……

刀具半径补偿也是如此：

T1 ; 选刀

M6 ; 换刀并激活默认刀具数据

D2 ; 激活新刀具数据

G0 G90 G54Z100 ; 刀长补偿生效

G0 X-10Y-10 ; 将刀具中心定位到加工平面内的进刀位置

G0 Z-5 ; 将刀尖定位到预定切削深度

G1 G41 X0 Y0 F1000 ; 当执行XY平面内的运动指令时，刀具半径补偿逐渐加入，本程序段执行完毕后，刀具半径补偿完全生效，刀具中心向轮廓左侧偏移出一个刀具半径。

Y100

X100

Y0

Z0

G0 G40 X-10Y-10 ; 在XY平面内的快速定位过程中，逐渐撤销刀具半径补偿。本程序段执行完毕后，刀具半径补偿完全被撤销，刀具中心定位在X-10 Y-10的位置。

……