浅谈数控车床刀尖圆弧半径补偿的应用

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数控车床刀尖半径补偿的原理和应用介绍

数控车床刀尖半径补偿的原理和应用分析(2011—11-07 19:39：41)分类：工程技术标签：杂谈摘要：分析了数控车削中因刀尖圆弧产生误差的原因，介绍了纠正误差的思路及半径补偿的工作原理，明确了半径补偿的概念。

结合实际,系统介绍了刀具半径补偿的应用方法，及使用中的注意事项。

Abstract: Analyzed the error's reason in numerical control turning because of arc of cutting tool ，introduced the correction error’s mentality and the radius compensation principle of work，cleared about the radius compensation concept. Union reality，introduced the cutting tool radius compensation application method, and in use matters needing attention..关键词:数控车床；假想刀尖；半径补偿；程序轮廓；原理；应用；Key word：CNC lathe；immaginary cutting tool point; radius compensation; procedure outline；principle; using1、前言在数控车床的学习中,刀尖半径补偿功能，一直是一个难点。

一方面，由于它的理论复杂，应用条件严格,让一些人感觉无从下手;另一方面，由于常用的台阶轴类的加工,通过几何补偿也能达到精度要求，它的特点不能有效体现，使一些人对它不够重视.事实上，在现代数控系统中,刀尖半径补偿，对于提高工件综合加工精度具有非常重要的作用，是一个必须熟练掌握的功能。

2、刀尖圆弧半径补偿的原理（1)半径补偿的原因在学习刀尖圆弧的概念前，我们认为刀片是尖锐的,并把刀尖看作一个点,刀具之所以能够实现复杂轮廓的加工，就是因为刀尖能够严格沿着编程的轨迹进行切削。

刀尖圆弧半径补偿在数控车中的运用

Ｎ１ＧＧｏＸＯ；０４２０ＧｏＺ０．：１Ｆｏ１Ｇ０３Ｗ一Ｒ４：Ｘ８４
Ｇ０Ｚ：１一８
Ｘ１：ｌ
Ｎ２ＧＯ１３；０Ｚ一８
翦Ｉ刀蘩
后量刀槊
Ｇ０１Ｑ０７Ｐ０２；
ＧＧＸ１００；４０Ｏ００Ｚ１０Ｍ０；５
图３车削圆弧面产生的误差
ｌ６２
科技信息
０机械与电子ｏ
ＳＩＮＥ＆ＴＣＮＯＹＩＦＲＴＯＮＣＥＣＥＨＯＬＧＯＭＡＩＮ
２１０１年
第２０：Ｘ１Ｚ－１５４；Ｚ－１７；
Ｇ９Ｍ０Ｓ００９３５；
差。
１在车削内外圆柱、．１端面时无形状误差产生，际切削刃的轨迹与实工件轮廓轨迹一致１刀尖半径对锥面切削的影响ｆ图２．２如）
图４半径补偿后的刀尖轨迹
３刀具圆弧半径补偿在编程中的运用
３Ｉ刀尖半径补偿的建立指令．Ｇ１刀具半径左补偿；站在第三轴指向上，４：（沿刀具运动方向看，刀具位于工件左侧时补偿）：Ｇ２刀具半径右补偿（４：站在第三轴指向上，刀具运动方向看，沿刀具位于工件右侧时的补偿）。Ｇ１Ｇ２４、４指令一般放在刀具接近工件的程序段中。（０或ＣＯＧ１Ｏ程序段、３刀尖半径补偿的取消指令Ｇ０．２４般放在刀具远离工件的程序段中（０或Ｇ０Ｇ１０程序段）
２１０１年
第２３期
ＳＩＮＥ＆ＴＣＮＯＧＮＯＭＡＴＯＮＣＥＣＥＨＯＬＹＩＦＲＩ

数控加工中刀尖半径补偿的应用

数控加工中刀尖半径补偿的应用作者：伊洪彬来源：《职业·中旬》2009年第06期编制加工程序时，一般将刀尖看做一个点，然而在实际车削加工中，所使用的车刀无论刀尖如何锐利都不可能是绝对尖的，都存在一定的圆角。

这个圆角一方面可以提高刀尖的强度，另一方面可以改善工件加工的表面粗糙度。

由于刀尖圆角的存在，X向、Z向（图1）对刀所获得的刀尖位置是一个假想刀尖。

当加工锥面或圆弧面时，实际切削点与理想刀尖点之间在X、Z轴方向都存在位置误差。

理想刀尖点P编程的进给轨迹为实线P1~P9，圆弧刀尖实际切削轨迹为图1中虚线所示，有少切或过切现象，造成加工误差。

在切削圆锥面时，刀尖实际切削点也始终是一个点，但这个切削点和理想刀尖点不是同一个点，因此切削圆锥面时，刀尖圆弧半径会使被加工表面产生等量的误差，影响圆锥面的尺寸精度。

在切削圆弧面时，刀尖实际切削点是一个变化的点，它会使被加工表面的圆弧半径发生变化，并且影响圆弧面的轴向尺寸精度。

因此，必须通过数控车床的刀尖半径补偿功能来补偿刀尖圆角带来的加工误差。

一、刀尖半径补偿指令1.刀尖方位假想车刀刀尖P相对圆弧中心的方位与刀具移动方向有关，它直接影响圆弧车刀补偿计算结果。

图2是圆弧车刀假想刀尖方位及代码。

从图2可以看出，刀尖P的方位有八种，分别用数字代码1～8表示，同时规定，刀尖取圆弧中心位置时，代码为0或9，可以理解为没有圆弧补偿。

2.刀尖半径自动补偿目前，绝大多数数控机床都具有刀具半径自动补偿功能，根据刀具运动方向以及刀具与工件的相对位置，半径补偿指令可分为刀具半径左补偿指令G41和刀具半径右补偿指令G42。

判断方法是沿着刀具前进的方向看，刀具位于工件的左侧，补偿指令为G41，刀具位于工件的右侧，补偿指令为G42，取消刀具半径补偿指令为G40。

二、刀尖半径补偿在加工中的应用在切削外圆及端面时，刀尖圆弧几乎不影响加工尺寸和形状，但在切削锥面和圆弧时，则会导致刀具的行走轨迹与编程轨迹不相吻合。

刀尖圆弧半径补偿的概念和作用

数控机床在加工过程中，它所控制的是刀具中心的轨迹，为了方便起见，用户总是按零件轮廓编制加工程序，因而为了加工所需的零件轮廓，在进行内轮廓加工时，刀具中心必须向零件的内侧偏移一个刀具半径值；在进行外轮廓加工时，刀具中心必须向零件的外侧偏移一个刀具半径值。

这种根据按零件轮廓编制的程序和预先设定的偏置参数，数控装置能实时自动生成刀具中心轨迹的功能称为刀具半径补偿功能。

在概述图中，实线为所需加工的零件轮廓，虚线为刀具中心轨迹。

根据ISO标准，当刀具中心轨迹在编程轨迹（零件轮廓）前进方向的右边时，称为右刀补，用G42指令实现；反之称为左刀补，用G41指令实现。

1．B刀补特点：刀具中心轨迹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并行处理的方法。

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。

（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。

（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。

经济型数控车床刀尖圆弧半径补偿的解决方法

经济型数控车床刀尖圆弧半径补偿的解决方法1. 背景介绍经济型数控车床是一种用于加工各种零部件的自动化机床。

在加工过程中，刀具的切削效果和精度直接影响到加工零件的质量和精度。

刀具的刀尖圆弧半径补偿是一种常用的解决方法，它可以通过调整刀尖圆弧半径来改善刀具的切削性能和精度。

2. 刀尖圆弧半径补偿的原理刀尖圆弧半径补偿是一种数控编程技术，通过在数控程序中设置刀尖圆弧半径的补偿值，使刀具在加工过程中能够按照期望的路径进行切削。

具体原理如下：•在数控程序中，设置刀尖圆弧半径补偿的值，通常表示为G40、G41或G42。

•G40表示取消刀尖圆弧半径补偿，即刀具沿着程序中定义的路径进行切削。

•G41表示左刀尖圆弧半径补偿，即刀具沿着程序中定义的路径的左侧进行切削。

•G42表示右刀尖圆弧半径补偿，即刀具沿着程序中定义的路径的右侧进行切削。

•刀尖圆弧半径补偿的值可以是正数或负数，正数表示刀具向外延伸，负数表示刀具向内缩进。

通过设置合适的刀尖圆弧半径补偿值，可以实现刀具的切削半径调整，从而改善加工效果和精度。

3. 经济型数控车床刀尖圆弧半径补偿的应用经济型数控车床刀尖圆弧半径补偿主要应用于以下几个方面：3.1 内外圆加工在内外圆加工过程中，刀具的切削路径通常是曲线形状，而刀具的尺寸是固定的。

为了保证刀具能够顺利地切削出期望的形状，需要进行刀尖圆弧半径补偿。

通过设置合适的补偿值，可以使刀具沿着期望的路径进行切削，从而保证加工零件的精度和质量。

3.2 复杂曲面加工在复杂曲面加工过程中，刀具需要按照复杂的路径进行切削。

由于刀具的尺寸是固定的，因此需要通过刀尖圆弧半径补偿来调整刀具的切削半径。

通过设置合适的补偿值，可以使刀具沿着期望的路径进行切削，从而实现复杂曲面的加工。

3.3 螺纹加工在螺纹加工过程中，刀具需要按照螺纹的轮廓进行切削。

为了保证螺纹的精度和质量，需要进行刀尖圆弧半径补偿。

通过设置合适的补偿值，可以使刀具沿着螺纹轮廓进行切削，从而实现高精度的螺纹加工。

刀尖圆弧半径补偿指令在数控车削中的应用

ｌ６０ｍｍＸ３５ｍｍ，等离子切割成形。图２所示的
凸轮，材料为４５钢，８５ｍｍ ×２５ａｍ冷轧棒料锯ｒ
割成形，加工数量均为３０件。其工件的圆弧轮廓在普通车床上使用双手控制加工，加工效率低、圆弧形状和尺寸不易保证。使用样板刀（或称为成形车刀）加工，刀尖的圆弧半径与绳轮的圆弧半径一
消耗。
线及中心线一龙门镗铣床上用燕尾盘铣刀加工尺寸
。
下表面一工件翻个，用燕尾盘铣刀加工尺寸Ｌ。及
４．结语
燕尾盘铣刀的应用，改进了管磨机滑履支撑平底板的加工工艺，实践检验证明，有效提高了加工精度，降低了制作成本。此种加工工艺亦可用于其
程。
车削时进行刀尖半径补偿的注意事项（以
ＤＡＳＥＮ一３ｉ系统为例）：
（１）在进行刀尖圆弧半径补偿时，程序中有下列指令时，系统将报警：①Ｇ１７Ｇｌ９（：￣ｂ偿中的平面与指定的平面不同时）。②复合指令Ｇ７４Ｇ７５Ｇ７６。③刀具半径补偿指令的建立与取消的程序有Ｇ０２、Ｇ０３圆弧插补指令时。④在处理干涉单节程序中，有一个单节程序执行跳步时，交点无法求出。⑤预读了有错误的单节程序时。⑥在无干涉回避情况下有干涉产生时。⑦在没有刀具半径补偿功能下指定刀具半径补偿时。（２）确定刀尖进行圆弧半径补偿时需要考虑

浅谈刀尖圆弧半径补偿功能

Ｌ正转，转速１０转／轴２０分
Ｎ００Ｚ１．Ｏ７－５；Ｎ００Ｘ０Ｚ４．Ｏ８４．－５；
Ｎ００Ｚ５．Ｏ９－９；
图４零件图
牟削２外圆０￣ｆ锥度ａ，Ｊ
车削中４＃圆０ｂ车ｆＲ圆弧Ｊ￣６
４使用刀尖半径补偿指令时的注意事项
（）尖半径补偿只能在Ｇ０Ｇ１运动中建立或取１Ｏ或Ｏ的消。ｇＧ１４和Ｇ０令只能和Ｇ０Ｏ指令一起使用，［４、Ｇ２４指ＪＯ或Ｇ１且当轮廓切削完成后要用指令Ｇ０消补偿。另外，刀具建４取
的区别。
７
．
７
、Ｚ
１
５尖半径补偿的应用举例
考虑刀尖圆弧半径补偿，编制图４所示零件的精加工程
序。己知用
０．ｍ。８ｍ
・９。右偏刀，安装在１位，刀尖圆弧半径把０＃
２
Ｘ
６
Ｉ
图３车刀刀尖方位示意图（前置刀架）
３８４
堕旦
令，？Ｇ１ＵＯ５、Ｇ６９、Ｇ１。（）在加工￣ＯＯＷ、Ｇ０９、６７２等ＩＪ５
小于刀失半径的凹圆弧时，机床可能产生报警。（）在选６择刀尖圆弧半径补偿时，要特别注意前置刀架和后置刀架

刀尖圆弧半径补偿的应用

刀具半径补偿在FUNAC 系统车床中的应用李季节在数控切削加工中,为了提高刀尖的强度,降低加工表面粗糙度,刀尖处成圆弧过渡刃.在车削内孔、外圆或端面时, 刀尖圆弧不影响其尺寸、形状；在切削锥面或圆弧时,就会造成过切或少切现象.如图1所示：图1在实际加工中，一般数控装置都有刀具半径补偿功能，为编制程序提供了方便。

有刀具半径补偿功能的数控系统，编程时不需要计算刀具中心的运动轨迹，只按零件轮廓编程。

使用刀具半径补偿指令，并在控制面板上手工输入刀具半径，数控装置便能自动地计算出刀具中心轨迹，并按刀具中心轨迹运动。

即执行刀具半径补偿后，刀具自动偏离工件轮廓一个刀具半径值，从而加工出所要求的工件轮廓。

G41为刀具半径左补偿，即刀具沿工件左侧运动方向时的半径补偿；G42 为刀具半径右补偿，即刀具沿工件右侧运动时的半径补偿；G40 为刀具半径补偿取消，使用该指令后，G41、G42 指令无效。

G40 必须和G41或G42 成对使用。

，如图2所示前置刀架方向选择后置刀架方向选择图2编程时应注意：G41、G42不能重复使用，即在程序中前面有了G41或G42指令之后，不能再直接使用G41或G42指令。

若想使用，则必须先用G40指令解除原补偿状态后，再使用G41或G42，否则补偿就不正常了。

“刀尖半径偏置” 应当用G00 或者G01功能来下达命令或取消。

不论这个命令是不是带圆弧插补，刀不会正确移动，导致它逐渐偏离所执行的路径。

因此，刀尖半径偏置的命令应当在切削进程启动之前完成；并且能够防止从工件外部起刀带来的过切现象。

反之，要在切削进程之后用移动命令来执行偏置的取消。

刀尖方位的确定具备刀具半径补偿功能的数控系统，除利用刀具半径补偿指令外，还应根据刀具在切削时所摆的位置，选择假想刀尖的方位。

按假想刀尖的方位，确定补偿量。

假想刀尖的方位有8种位置可以选择（见图3）。

箭头表示刀尖方向，如果按刀尖圆弧中心编程，则选用0 或9。

后置刀架刀尖方位前置刀架刀尖方位图3刀尖圆弧半径的选择：选择刀尖圆弧半径的大小,选择刀尖圆弧半径的大小时，注意有以下几点：（1）刀尖圆弧半径不宜大于零件凹形轮廓的最小半径，以免发生加工干涉；该半径又不宜选择太小，否则会因其刀头强度太弱或刀体散热能力差，使车刀容易损坏。

浅谈数控车中刀补的应用

浅谈数控车中刀补的应用作者：刘建萍来源：《职业·下旬》2010年第02期为了延长刀具的使用寿命,提高工件的加工精度,笔者在数控车的程序编制中引入了刀补这个概念。

刀补,也就是刀具的补偿功能,主要是指刀具的偏置补偿和刀尖的圆弧半径补偿。

下面笔者就以FANUC 0i MATE –TB为例来说明这一问题。

一、刀具偏置用来补偿实际刀具和编程中的假想刀具的偏差刀具偏置分为刀具几何偏置和刀具磨损偏置。

刀具几何偏置用来补偿刀具形状或刀具安装位置。

对刀时,将试车完的零件直径X数值和轴向尺寸Z存入工具补正中(形状),刀具磨损偏置用于补偿刀尖磨损量。

粗加工结束后,分别将X向和Z向的实际尺寸和理想尺寸差值存入工具补正中(磨耗)。

刀具偏置是用T代码的指令格式来指定。

T代码的类型主要有两位数指令(TXX)和四位数指令(TXXXX)两类。

(注:刀具选择就是指定与刀具号对应的T代码)二、刀具半径补偿是对刀尖圆弧半径引起的误差进行补偿具半径补偿的方法是在加工工件之前,通过机床的数控系统的操作面板向系统存储器中输入刀具半径补偿的相关参数:刀尖圆弧半径R和刀尖的方位T。

编程时,按零件轮廓编程,并在程序中采用刀具半径补偿指令。

当系统执行程序中的半径补偿指令时,数控装置读取存储器中相应刀具号的半径补偿参数,刀具自动沿刀尖方位T方向偏离零件轮廓一个刀尖圆弧半径值R,刀具按刀尖圆弧圆心轨迹运动,加工出所要求的零件轮廓。

1.补偿刀尖圆弧半径大小后,刀具自动偏离零件轮廓半径距离必须将刀尖圆弧半径尺寸值输入系统的存储器中。

一般粗加工取0.6～0.8mm,半精加工取0.4mm,精加工取0.2mm。

若粗、精加工采用同一把刀,一般刀尖半径取0.2～0.4mm.2.车刀的形状不同,决定刀尖圆弧所处的位置不同,执行刀具补偿时,刀具自动偏离零件轮廓的方向也就不同要把代表车刀形状和刀位的参数输入到存储器中,称之为刀尖方位T 。

从图2可以看出,如果采用的数控车床是前置刀架,那么会出现下列情况:从右向左车削,外圆车刀的刀尖方位号是3号,内孔刀的刀尖方位是2号;从左向右车削,外圆车刀的刀尖方位号是4号,内孔刀的刀尖方位是1号;车削外螺纹时螺纹刀的刀尖方位号是8号,内螺纹的刀尖方位号是6号;车削右断面时的刀尖号是7号,车削左断面的刀尖号是5号;车削圆弧时圆弧刀的刀尖号是0号或9号。

刀尖圆弧半径补偿在数控加工中的应用

刀尖圆弧半径补偿在数控加工中的应用作者：吕玉萍来源：《职业·下旬》2011年第01期本文浅谈刀尖圆弧半径补偿在数控加工中的应用。

一、刀尖圆弧半径补偿的原理在数控车床加工中，编程时一般采用假想刀尖进行，如图1所示，O点即为假想刀尖。

在实际加工中，平端面和车外圆，按照O点编程都可以保证精度，但在加工锥度或圆弧时，仅按照工件轮廓进行编制的程序来加工，势必会产生加工误差，会产生欠切或过切现象。

如图2所示。

图1带有R的车刀简图图2欠切与过切现象为了避免这种现象，引入了刀尖圆弧半径补偿。

刀尖圆弧半径补偿是指在具有刀具圆弧半径补偿功能的机床上加工零件时，可按照零件的轮廓进行编程，通过数控系统输入刀尖圆弧半径，系统自动计算并处理，使刀位点自动调整到运动轨迹上。

二、刀尖圆弧半径补偿的判别方法根据右手笛卡尔直角坐标系判断出第三根轴正方向；逆着第三根轴正方向；沿着刀具移动轨迹看。

刀具在工件轮廓左侧，称为左补偿，采用G41补偿；反之为右补偿，采用G42补偿。

三、刀尖圆弧半径补偿的格式G41/G42 G00（G01）X_ Z_ F_；四、刀尖圆弧半径补偿的过程刀尖圆弧半径补偿的进行过程如图3所示。

刀补的建立，刀具中心从与编程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏离一个偏置量的过程；刀补进行，执行有G41、G42指令的程序段后，刀具中心始终与编程轨迹相距一个偏置量；刀补的取消，刀具离开工件，刀具中心轨迹要过渡到与编程重合的过程。

五、建立刀补的注意事项G41/G42与G40必须成对使用；刀具半径补偿的建立与取消，只有在G00或G01下才能生效。

六、应用举例图4零件图如图4，该零件由φ30、φ50外圆、R20球头、R8圆弧凹槽、锥面组成。

整个零件已经粗加工完毕，本项目仅对其进行精加工操作。

零件加工分两次装夹（调头）完成，编程原点均设置在工件右端面的中心。

参考程序见表1。

表1 参考程序程序内容注释O0003; 右端精加工程序T0101; 换1号刀，刀尖圆弧半径为R0.5的93°硬质合金外圆车刀，设刀长补偿G00 X100 Z100; 快速定位M03 S1000; 主轴正转，转速1000r/minG00 X0 Z2; 快速定位至程序起点G42 G01 Z0 F50; 采用刀尖圆弧半径补偿加工锥面X20;X30 Z-20;X52;G40 G00 X150 Z20; 退刀，取消刀尖圆弧半径补偿，中心钻钻顶尖孔M00 M05; 程序暂停，主轴停转，手动顶上顶尖T0202; 换2号刀，R3的圆弧车刀，设刀补偿M03 S1000; 主轴正转，转速1000转/分G00 X52 Z-38; 快速定位至内凹圆弧加工起刀点G42 G01 X50 Z-30; 刀尖圆弧半径补偿加工内凹圆弧G02 Z-46 R8;G40 G01 X52 Z-38; 退刀，取消刀尖圆弧半径补偿G00 X100 Z100; 退刀M30; 程序结束O0004; 调头精加工另一端程序T0101; 换1号刀，刀尖圆弧半径为R0.5的93°硬质合金外圆车刀，设刀长补偿 G00 X100 Z100; 快速定位M03 S1000; 主轴正转，转速1000转/分G00 X0 Z2; 快速定位至程序起点G42 G01 Z0 F50; 采用刀尖圆弧半径补偿加工左端轮廓G03 X30 Z-6.771 R20;G01 Z-16;X52;G40 G01 X52 Z2; 退刀，取消刀尖半径补偿G28 U0 W0; 刀具返回参考点M30; 程序结束以上通过车刀刀尖半径对加工工件的影响的分析可知，要保证零件加工精度，在数控加工尤其精加工一定要进行车刀刀尖半径补偿。

刀尖圆弧半径补偿指令在数控车削加工中的应用

１不使用刀尖圆弧半径补偿时的加工误差分析．
用圆弧刀尖的外圆车刀切削加工时，圆弧刃车刀的对刀点分别为点和Ｃ（点见图１）所形成的假想刀ｂ，
位点为，点。但实际加工过程中，刀具切削点刀尖４
圆弧上变动，从而在加工过程中可能产生过切或少Ｅ现Ｕ
时不需要计算刀具Ｉ心的运动轨迹，只按零件轮廓编ｆ］
制的程序来进行加工，势必会产生加工误差。
⑩
ｆ）ａ（ｂ）
际—廓轮—阿廓【暂轮Ｌ｜
…
ｆ）、ｄ
图２未使用刀尖圆弧补偿功能时的误差分析
图ｌ假想刀尖示意图
２具备刀尖圆弧半径补偿功能时的刀具半径补偿．
现代数控系统一般都有刀具半径补偿功能，为编制
程序提供方便。有具半径补偿功能的数控系统，编程
状影响不大，但在端面的中心位置和台阶的清角位置会产生残留误差，如图２所示。ａ（）加工圆锥面时，对圆锥的锥度不会产生影响，２
（）假定刀尖位置方向具备刀具半径补偿功能的１
数摔系统，除利用刀具半径补偿指令外，还应根据刀具
的刀尖形状和切削时所处的位置。选择假想刀尖的方
维普资讯
ｅｈｔｎｃ￣ａｒｉｏｓ
刀尖圆弧半径补偿指令在数控车削加工中的应用
陕西省机电工程学校（阳７２２）王禾玲咸１０５
（）加工圆弧时，会对圆弧的圆度和圆弧半径产生３
编制数控车床加工程序时，理论上是将车月刀尖看成一个点，如图ｌ所示的Ａ点就是理论（ａ假想）刀尖点。该点是编程时确定加工轨迹的点，数控系统控制该点的运动轨迹。但实际加工中的车刀，由于工艺或其他要求，刀尖往往不是一个理想的点，而是一段圆弧，如图ｌ图１是图ｌ的放大图）中的Ｂｂ（ｂａＣ圆弧。实际加工中，所有车刀均有大小不等或近似的刀尖圆弧，假想刀尖在实际加工中是不存在的，所以如果在数控加工或数控编程时不对刀尖圆弧半径（车刀刀尖圆弧所构成的

浅析数控车床刀尖圆弧半径补偿

．
浅析数控车床刀尖圆弧半径补偿
张彦民
（吉林农业科技学院机械工程学院，吉林１２０）３１１
摘
要：数控车床加工中车刀的刀尖圆弧半径补偿是影响零件加工精度的重要因素之一。本文分析了圆弧刀尖在零
件加工中影响精度的原因，介绍了刀尖圆弧半径补偿方法、过程及注意事项，并通过实例进行说明。
数控车床是目前使用比较广泛的数控机床，主要用于轴类和盘类回转体工件的加工，虽然采
用尖角车刀对加工及编程都很方便，由于刀头但越尖就越容易磨损，并且当刀具太尖而进给速度又较大时，明显地感觉出一般轮廊车削产生的可车螺纹的效果，即使减少进给速度，会影响到加也工表面的粗糙度。因此，了提高刀具的使用寿为
收稿日期：０９２— １２０ —１３
作者简介：民（９６，吉林省吉林市人，张彦１７一）男，实验师，从事机械加工教学工作。
・
１８・０
第１９卷第３期２１年９月００
吉林农业科技学院学报ＪｕｎｌｆｆｎＡｒｕｔｒｃｎｅａｄＴｃｎｌｙＣｌｇｏｒｉｇｃｌａＳｉｃｎｅｈｏｇｏｅｅａｏＪｌｉｕｌｅｏｌ
ＡｂｔａｔＴｈｏｌ —ｌＳａｉｓｃｍｐｎａｏｓｏｅｉｏｔｎａｔｒｉｆｃｉｇｐｅｉｉｎｍａｈｎｎｓｒｃ：ｅｔｏ — ｌｅｒｄｕｏｅｓｔｎｉｎｍｐｒａｔｆｃｏｎａｅｔｒｃｓｏｃｉｉｇ￣ｃｒｅＯｉｎｕａｙｉｕｒａｏｔｏａｈｎｎｍｅｉｌｃｎｒｌｌｔｅ．Ｉｈｉａｅ．ａｌｚｓｔｅＩａ璐ｈｗｏｌ—ｎｓｏａｆｃｈｃｕａｙｉｒｃｓｏ－ｃｎｔｓｐｐｒｎａｙｅｈ＇ｆＢ粥ｌｏｔｏｏｅｔｆｔｔｅａｃｒｃｎｐｅｉｉｎｍａｅ

浅谈数控车刀刀尖圆弧半径补偿

数控程序时．是按照这个假想的刀尖点进行编程的．数控系统控制Ｋ点的运动轨迹但是从制造工艺的角度来看．刀尖处无法做到绝对的尖锐，一另方面从切削原理的角度来看．为了提高刀具强度和工件表面的加工质量，长刀具的使用寿命，延通常将车刀刀尖处磨成圆弧状【．加工时．际起 ”在实
摘要：由数控车削加工中需要使用刀尖圆弧半径补偿的原因，阐述了补偿原理和补偿指令的使用方法及技巧分析了
．
刀尖圆弧半径补偿的建立、行和取消过程。进
关键词：尖圆弧半径；差；刀误补偿；程过中图分类号：Ｇ１．Ｔ７２０７文献标识码：Ａ文章编号：６３４４（０００ — １６０１７－３３２１）２０５－３
工件轮廓
Ｒ
图３刀尖圆弧造成的过切和少切
０引言
数控车床在对刀时．所获得的刀尖位置是一
个假想的刀尖点．图ｌ示的Ｋ点。如所我们在编制
工件轮廓与假想刀尖点重合．而车削实际起作用的切削刃，却是刀尖圆弧与工件轮廓线的切点［２Ｊ。
切端面时．实际切削点与假想刀尖点的Ｚ坐标相同：内外圆柱面时．际切削点Ｂ与假想刀尖切实点的坐标相同．这两种情况下。在刀具的实际切
差，件的理论轮廓（想刀尖点的运动轨迹）工假与实际加工形状（具的实际切削轨迹）刀间有误差，

刀尖圆弧半径补偿

二、刀尖圆弧半径补偿刀具的补偿功能是数控车床的一种主要功能，它分为刀具位置补偿和刀尖圆弧半径补偿，项目二中所讲的对刀就是为了建立刀具位置补偿，在此只讲述刀尖圆弧半径补偿。

1.刀尖圆弧半径补偿的目的在理想状态下，我们总是将尖形车刀的刀位点假象成一个点，即为假想刀尖，如图4-4（a）所示尖头刀。

但实际加工中的车刀，由于工艺或其它要求，刀尖往往不是一个理想的点，而是一段圆弧，如图4-4（b）所示。

该圆弧所构成的假想圆半径就是刀尖圆弧半径。

一般的不重磨刀尖刀片处均呈圆弧过渡，且有一定的半径值。

即使是专门刃磨的“尖刀”其实际状态还是有一定的圆弧倒角，不可能绝对是尖角。

因此，实际上真正的尖刀是不存在的，这里所说的刀尖只是一假想“刀尖”。

但是，编程计算点是根据理论刀尖（假想刀尖）A来计算的，相当于图4-4（a）中尖头刀的刀尖点。

提示实际加工中，所有车刀均有大小不等或近似的刀尖圆弧，假想刀尖是不存在的。

当加工与坐标轴平行的圆柱面和端面轮廓时，刀尖圆弧并不影响其尺寸或形状，只是可能在起点与终点处造成欠切，这可采用分别加导入、导出切削段的方法来解决。

但当加工锥面、圆弧等非坐标方向轮廓时，刀尖圆弧将引起尺寸或形状误差，出现欠切或过切，如图4-5所示。

因此，当使用带有刀尖圆弧半径的刀具加工锥面和圆弧面时，必须将假设的刀尖点的路径作适当的修改，使切削加工出来的工件能获得正确的尺寸，这种修正方法称为刀尖圆弧半径补偿。

注意图4-5中的锥面和圆弧面尺寸均比编程轮廓大，而且圆弧形状也发生了变化。

这种误差的大小不仅与轮廓形状、走势有关，而且与刀具刀尖圆弧半径有关。

如果零件精度较高，就可能出现超差。

现代数控车床控制系统一般都具有刀具半径补偿功能。

这类系统只需要按零件轮廓编程，并在加工前输入刀具补偿数据，通过在程序中使用刀具半径补偿指令，数控装置可自动计算刀具中心轨迹，并使刀具中心按此轨迹运动。

也就是说，执行刀具半径补偿后，刀具中心将自动在偏离工件轮廓一个半径值的轨迹上运动，从而加工出所要求的工件轮廓。

浅谈数控车床刀尖圆弧半径补偿应用

工程技术
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浅谈数控车床刀尖圆弧半径补偿应用
王丽珍
摘即车刀刀尖半径。本文结合实际，系统介绍了刀具半径补偿的的原理及应用方法。
～一
随着现代数控技术的发展，全功能型数控车床和车削加工中心应用的普及，对零件精度要求的提高，如何用好刀尖圆弧半径补偿这一功能，是获得高精度零件的重要手段之一，是也中等职业技术学校机加工学生必须要掌握的知识点之一。１刀尖圆弧半径补偿的原理１半径补偿的原因．１在学习刀尖圆弧的概念前，我们认为刀片是尖锐的＇刀尖看作一个点，之所以能并把刀具够实现复杂轮廓的加工，就是因为刀尖能够严格沿着编程的轨迹进行切削。但实际上，前广目泛使用的机夹刀片的切削尖，都有一个微小的圆弧，做，以提高刀具的耐用度，可这样既可也以提高工件的表面质量。而且，不管多么尖的刀片，一段时间的使用，经过刀尖都会磨成一个圆弧，导致在实际加工中，一段圆弧刃在切削，是这种情况与理想刀尖第三轴判断刀补方向是一件困难的Ｂ为锥面的倾斜角，事，为了方便，我们可以这样记忆：ｒ为刀尖半径。后置刀架，见即所得到的是左补偿，所如果ＣＤ点的坐标分别为（１ｚ）（２用ＧＩ、ｘ，１、ｘ，４，的是右补偿，Ｇ２；看到用４）ｚ）ＡＢ两点的坐标分别为：２，、则前置刀架，见非所得（的是左补偿，所看到（ｌｚ一）（２ｚ一ｘ，ｌ △Ｚ、ｘ， △Ｚ）２用Ｇ２看到的是右补偿，Ｇ１４，用４）。这样刀尖只需按ＡＢ、点运动，即可达到锥２补偿的方式和路径－３面欠切补偿的目的。当然，在实际中的坐标计现代数控系统执行的是ｃ型补偿方式。当算，还要考虑与之相连的线段与它构成的拐角，刀具执行半径补偿时，系统会一次预读两个程及其兼顾两边的处理方法。序段，根据两个程序段交点连接的情况计算出当假想刀尖按新的轨迹Ａ运行时，刀尖相应的运动轨迹后，Ｂ再依次执行各个程序段。如圆弧的圆心Ｏ正好与程序轨迹保持一个半径的果是单段运行，会按预读计算的轨迹在第一个距离。所以，刀尖半径补偿，所谓不是说让刀尖程序段的终点处暂停。如果是连续运行，按预先向轮廓方向移动一个半径的距离，而是让刀尖读的两个程序段的计算结果，ｉ执行第一个程序的圆弧中心始终保持在与程序段轮廓一个半径段，同时再预读第三个程序段，后按照第二、然距离的位置上。第三程序段的计算结果，执行第二程序段，同１对刀的方向与假想刀尖号．３时，再预读第四程序段，顺依序完成所有程序图２中，了补偿锥面欠切的余量，为系统会段的执行工作。由于采用了提前预读模式，因让刀尖向两个坐标轴的负方向移动，是由刀此，轮廓控制上很精确。这在刀尖半径补偿分为三尖的切削方向与圆弧中心的位置关系决定的。个步骤：刀补建立、刀补进行、刀补取消。从无补虽然说采用半径补偿，可以加工出准确的轨迹偿方式到建立Ｇ１Ｇ２４或４指令，称为刀补建形状，但若刀具选用不正确，如左偏刀换成右偏立。刀补进行是刀具按照半径补偿的设定方式刀，那么采用同样的刀补算法就不能保证加工执行工件加工的过程。当设定的补偿工作完成的准确性。这就引出了刀尖方向的概念。车刀刀后，Ｇ０用４指令退出补偿为刀补取消。尖的方向是从刀尖圆弧中心０看假想刀尖的方２－４刀尖圆弧半径磨损后的处理向，具体的选用由刀具切削时的方向决定。和刀具几何磨损后需要设定刀具的磨耗补２半径补偿的方法偿值一样，当刀尖长时间使用后，圆弧半径刀尖２补偿参数的设置．１也会发生变化，４所示。刀具的几何磨耗，如图图３为西门子８２０Ｄ的刀补界面，各个参数也会引起半径磨耗，因此，调整了几何磨耗补根据刀具的形状和安装位置设定。对于新安装偿，也应适当调整半径磨耗补偿，这样才能确保的机夹刀片，可以查阅刀片的相关参数，半径直加工精度符合要求。但这些数据一定要通过实接输入。如果无据可查，手工估算一下，最好但际加工后测得的工件尺寸偏差进行确定。开始半径不要定的太小，如果设定值小于实际值，可能会造成最后车出的实际尺寸小于轮廓要求。于锥面或圆弧加工过程中出现的偏差，对可以通过车削后，测量工件实际尺寸，半径输入磨耗或修改半径值，行补偿调整。以进

浅谈在数控车床加工中刀尖圆弧半径补偿的应用

车床，编程员可直接根据零件轮廓形状进行
五、刀尖圆弧半径补偿的意义
控系统控制该点的运动轨迹。然而实际编程，编程时可假设刀具圆角半径为零，在切削时起作用的切削刃是圆弧的切点Ａ、Ｂ，它们是实际切削加工时形成工件表面的点。
二、假想刀尖的轨迹分析１、加工圆锥面的误差分析
车削外圆锥面时，实际切削点与理想圆角半径外，还应输入假想刀尖相对于圆头刀具补偿，减少了人力物力，给车间管理也
刀尖在ｘ、ｚ轴方向上都存在位置偏差（如刀中心的位置，这是由于内、外圆车刀或左、带来了很大的益处。简化的程序帮助刀具在
现代数控系统一般都有刀具圆角半径补时，刀具自动偏离零件轮廓的方向也就不同。
称为假想刀尖，该点是编程时确定加工轨迹偿器，具有刀尖圆弧半径补偿功能（即Ｇ４１因此也要把代表车刀形状和位置的参数输入图１带圆弧刀尖图２刀尖切削左补偿和Ｇ４２右补偿功能），对于这类数控到存储器中。
很显然假想刀尖点Ｐ与实际切削点Ａ、Ｂ是尖圆弧半径Ｒ和刀尖方位Ｔ。加工过程中，
不同点，所以如果在数控加工或数控编程时数控系统根据加工程序和刀具圆弧半径自动刀具位置补偿的生产企业能够节省更多的时不对刀尖圆角半径进行补偿，仅按照工件轮计算假想刀尖轨迹，进行刀具圆角半径补偿，间，对于加强企业的竞争了来说是尤为重要廓进行编制的程序来加工，势必会产生加工完成零件的加工。刀具半径变化时，不需修的。株洲硬质合金集团作为我国刀具企业的

数控车床刀尖圆弧半径补偿的原理和应用

《装备制造技术》2018 年第 03 期
数控车床刀尖圆弧半径补偿的原理和应用
杨会喜，高秀华
（沧州职业技术学院，河北沧州 061000）
摘要：数控编程是按照车刀的刀位点编制的，实际加工中车刀刀尖并不是一个“点”，而是一段小圆弧。本文分析了刀尖圆弧半径对零件尺寸精度的影响，介绍了刀尖圆弧半 +- 径补偿的原理、补偿方法及应用中的注意事项。关键词：数控车床；刀尖圆弧半径补偿；原理；注意事项
由于刀尖圆弧的存在，在对刀时，X 轴和 Z 轴两个方向的对刀点分别是刀片圆弧的 X 轴和 Z 轴方向上最突出的点，这时，数控系统就会以 X 轴和 Z 轴方向上最突出的点的对刀结果综合确认一个点作为对刀点，这正是与 X 轴和 Z 轴方向上最突出的点相切的两条直线的交点，称之为假想刀尖，也就是刀具的刀位点。数控系统正是以这个假想刀尖作为理论切削点进行车削的，而假想刀尖在实际加工中是不存在的。实际切削点是刀尖圆弧和切削表面的相切点，随着切削位置的改变而改变，不可能通过对刀确定，但是切削点与圆弧圆心的距离始终是刀尖圆弧半径值。车端面时，切削轨迹垂直于机床轴线，实际切削点为 X 轴方向上最突出的点，与假想刀尖点的 Z 坐标值相同；车外圆面和内孔时，切削轨迹平行于机床轴线，实际切削点为 Z 轴方向上最突出的点，与假想刀尖点的 X 坐标值相同，如图 1 所示。因此，车刀刀
尖圆弧半径大小对端面和内、外圆柱面的直径没有影响，但是在台阶的过渡处会有欠切现象。
假想刀尖 O R
外径切削点 Z
端
刀具
面
切
削
点
X
图 1 车刀示意图
1.1.2 刀尖圆弧半径对加工锥面、圆弧面和曲面类零件表面的影响
当加工锥面和圆弧面时，切削轨迹与机床轴线既不垂直也不平行，实际切削点与假想刀尖点的 X、 Z 坐标都不同。加工锥面时，假想刀尖沿着轮廓运动，实际圆弧切削点与编程轨迹有一个固定的距离，实际圆弧切削点的轨迹与机床主轴的角度和假想刀尖的轨迹与机床主轴的角度相同，所以刀尖圆弧半径对圆锥的锥度没有影响，而外圆锥面会造成固定数值的欠切，导致锥面直径的尺寸偏大，内圆锥面会造成固定数值的过切，导致锥面直径的尺寸偏小。对于圆弧面加工，如果是不过象限的圆弧加工会造成欠切或过切，如果是过象限的圆弧加工欠切和过切二者兼有，而且欠切量和过切量随着轮廓位置的变化而变化。所以刀尖圆弧半径会影响圆弧的圆度和圆弧半径的大小，而且刀尖圆弧半径越大，加工误差越大，如图 2 所示。

浅谈在数控车床加工中刀尖圆弧半径补偿的应用

浅谈在数控车床加工中刀尖圆弧半径补偿的应用作者：郭鹏飞来源：《信息教研周刊》2013年第03期在数控车削加工中，无论是加工外圆、端面，或是加工内孔，假想刀尖轨迹与工件外形一致（尖角除外）。

所以可按工件尺寸编程。

不会产生误差。

但是在切削圆弧或切削圆锥面时，因为车刀刀尖或多或少都具有一定的半径值，如果不进行刀尖半径补偿就会产生欠切现象，影响零件的加工精度。

所以，为了实现精密切削和简化程序，在数控车削加工中同样要运用刀具半径补偿功能，所以刀具半径补偿非常重要。

本文将会对车削加工中对过切现象进行分析，对刀尖圆弧半径补偿运用方法进行阐述。

一、引言编制数控车床加工程序时，理论上是将车刀刀尖看成一个点，如图1所示的P/点就是理论刀尖。

但为了提高刀具的使用寿命和降低加工工件的表面粗糙度，通常将刀尖磨成半径不大的圆弧（一般圆弧半径R是0.2—1.6之间），如图2所示X向和Z向的交点P称为假想刀尖，该点是编程时确定加工轨迹的点，数图1带圆弧刀尖图2刀尖切削位置控系统控制该点的运动轨迹。

然而实际切削时起作用的切削刃是圆弧的切点A、B，它们是实际切削加工时形成工件表面的点。

很显然假想刀尖点P与实际切削点A、B是不同点，所以如果在数控加工或数控编程时不对刀尖圆角半径进行补偿，仅按照工件轮廓进行编制的程序来加工，势必会产生加工误差。

二、假想刀尖的轨迹分析1、加工圆锥面的误差分析车削外圆锥面时，实际切削点与理想刀尖在X、Z轴方向上都存在位置偏差（如图3所示），以P点编程的轨迹为图中实线，刀尖圆弧实际切削轨迹为图中虚线，实线与虚线之间区域为欠切现象。

由图可知刀尖圆弧半径越大，加工误差也就越大。

图3车圆锥产生偏差2、加工圆弧面的误差分析圆头车刀加工圆弧面和加工圆锥面基本相似。

如图4是加工1/4凸凹圆弧，CD为工件轮廓线，O点为圆心，半径为R，刀具与圆弧轮廓起点、终点的切削点分别为C和D，对应假想刀尖为C1和D1。

对图4a所示凸圆弧加工情况，圆弧C1D1为假想刀尖轨迹，O1点为圆心，半径为（R+r）；对图4b所示凹圆弧加工情况，圆弧C2D2为假想刀尖轨迹，其圆心是O2点半径为（R-r）。

数控车削加工中刀尖圆弧半径补偿分析与应用

１中的ｒ。实践中，有车刀均有大小不等或近似的）所刀尖圆弧，假想刀尖在实际加工中是不存在的。
图２加工台阶面或端面误差分析
图３Ｎ＇圆锥面误差分析ｒ
２３加工圆弧误差分析．
图１假想刀尖示意图
个刀尖圆弧半径即可。但有些车床数控系统却没圆弧半径补偿功能的情况下，加工工件会出现以下有刀尖圆弧补偿功能。对于这些机床，如要加工精度几种误差情况。
一
较高的圆弧或圆锥表面时，则要通过计算来确定刀尖圆心运动轨迹，再进行编程。
影响。加工外凸圆弧时，会使加工后的圆弧半径变Ｇ１０功能在一起才有效。小，其值＝理论轮廓半径尺一刀尖圆弧半径ｒ如图，刀具补偿过程通过Ｎ０序段建立。当执行５程４所示。加工内凹圆弧时，会使加工后的圆弧半径变Ｎ０程序段后，５车刀圆弧刃的圆心坐标位置由以下方大，其值＝理论轮廓半径尺＋刀尖圆弧半径ｒ如图５法确定：将包含Ｇ２，４语句的下边两个程序段（６、Ｎ０
个实例对刀尖半径补偿方法进行详细介绍。
关键词：控加工：数刀尖半径补偿：差分析误
中图分类号：Ｓ２Ｔ５７
文献标识码：Ａ
文章编号：６２５５２１０ — ２１０１７ — ４Ｘ（０２）３０３ — ２
在实际加工过程中，由于刀具产生磨损及精加
加工圆弧时，会对圆弧的圆度和圆弧半径产生

浅谈车床加工刀具半径补偿与应用

浅谈车床加工刀具半径补偿与应用笔者在文中对刀具补偿的概念进行了阐述，分析了刀具补偿的原因以及具体补偿功能的方法和应用，并提出了数控车床中刀具半径补偿应用的注意事项，以期为提高工件的加工精度和加工效率起到促进作用。

标签：刀尖圆弧半径补偿；刀具位置补偿；数控车床；应用；注意事项0 引言在实际加工过程中，车床的刀尖要呈半径不大的圆弧，这样才能提高刀具的使用寿命和工件表面的加工精度。

但是在编制程序时，刀尖被看作是个理想的假想点，对圆弧车刀而言，刀位点即圆弧的圆心。

如果不使用补偿功能，编程时必须要计算出圆弧刀刃的实际运动轨迹中心，这样会让系统计算量大，运算复杂，而且无法保证工件的加工精度。

另外，如果刀尖的强度小、磨损快，那么刀刃很容易向圆弧形方向转变，造成加工的偏差现象。

在近几年，随着国内诸多生产线将刀具补偿技术大范围应用，使车床提高了加工精度和编程效率，并且使用刀尖圆弧半径补偿和刀具位置补偿功能，能够消除加工过程中对零件切削形状误差的影响，因此值得在生产一线推广。

1 刀具半径补偿概述在实际加工中，当刀尖半径发生变化后，如刀具磨损、刃磨、更换刀具等，编程人员会首先通过对工件的外形尺寸和刀具半径的计算，然后才能得出刀具中心运动轨迹的中心，实际操作过程耗费人力、物力，且计算结果的精确性性不高。

当操作人员需要更换刀具时，要重新计算刀具半径，找到刀具的运动轨迹中心，如果工件外形简单则工作量不大，但是若遇到外形复杂的，加工难度将变得非常大。

实际生产加工时，根据加工精度要求，在不同的阶段必须求出刀具相应的轨迹运动中心，这样加工成本也进一步提高。

面对这样的种种问题，我们提出一种刀具半径补偿的方法，不用修改原来的编程，只需改变刀具参数中的R值就可以解决这一问题，并且操作非常方便。

在数控车床中，编制刀具半径补偿的程序具有一定的难度，但是在其加工应用中将带来很多便利，补偿的实际效果也非常有效，具有便于操作，节约成本等优势。

2 车床加工刀具半径补偿应用2.1 刀尖圆弧半径补偿为了保证刀尖的强度，降低加工表面的粗糙度，所以多数车床中刀具的刀尖不可能是一个点，而是一段半径为0.4—1.6mm圆弧。