刀具半径补偿的目的与方法
数控铣编程中刀具半径补偿和长度补偿
数控铣编程中刀具半径补偿和长度补偿【摘要】刀具中心轨迹与工作轨迹常不重合。
通过刀具补偿功能指令，数控铣床系统可以根据输入补偿量或者实际的刀具尺寸，使数控铣床自动加工出符合程序要求的零件。
刀具半径补偿即根据按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。
【关键词】数控铣床；刀具；半径补偿；长度补偿1.刀具半径补偿由于数控加工的刀具总有一定的半径，刀具中心运动轨迹并不等于所需加工零件的实际轮廓，而是偏移轮廓一个刀具半径值。
在进行外轮廓加工时，使刀具中心偏移零件零件的外轮廓表面一个刀具半径值，加工内轮廓时，使刀具中心偏移零件内轮廓表面一个刀具半径值，这种偏移习惯上称为刀具半径补偿数控铣床刀具类型0-9种，这些内容应当事前输入刀具编制文件。
刀具半径补偿的轮廓切削。
刀具半径补偿的灵活应用，灵活应用的思路使用刀具半径补偿功能。
随着计算机技术和数控技术的发展都经历了B（Base）功能C极坐标法，法、矢量判断法。
刀具补偿技术和C功能刀具半径技术。
目前，数控系统中普遍采用的是C功能刀具半径补偿技术。
2.C功能刀具半径补偿的基本思想数控系统C功能刀具半径补偿的硬件结构由缓冲寄存器CS、工作寄存器AS和输出寄存器OS等部分组成。
在C功能刀补工作状态中，数控铣床装置内部总是同时存储着三个程序段的信息。
进行补偿时，第一段加工程序先被读入BS，在BS中算得的第一段编程轨迹被送到CS暂存后，又将第二段程序读入BS，算出第二段的编程轨迹。
接着对第一、第二两段编程轨迹的连接方式进行判别，根据判别结果，再对CS中的第一段编程轨迹进行相应的修正。
修正结束后，顺序地将修正后的第一段编程轨迹由CS送到AS，第二段编程轨迹由BS送入CS。
随后，由CPU将AS中的内容送到OS进行插补运算，运算结果送到伺服驱动装置予以执行。
当修正了第一段编程轨迹开始被执行后，利用插补间隙，CPU又命令第三段程序读入BS。
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。
刀具半径补偿指令G40、G41、G42,
刀具半径补偿指令G40、G41、G42，1、刀具半径补偿的目的：在编制轮廓铣削加工的场合，如果按照刀具中心轨迹进行编程，其数据计算有时相当复杂，尤其是当刀具磨损、重磨、换新刀具而导至刀具半径变化时，必须重新计算刀具中心轨迹，修改程序，这样不既麻烦而且容易出错，又很难保证加工精度，为提高编程效率，通常以工件的实际轮廓尺寸为刀具轨迹编程，即假设计刀具中心运动轨迹是沿工件轮廓运动的，而实际的刀具运动轨迹要与工件轮廓有一个偏移量（即刀具半径），利用刀具半径补偿功能可以方便地实现这一转变，简化程序编制，机床可以自动判断补偿的方向和补偿值大小，自动计算出实际刀具中心轨迹，并按刀心轨迹运动。
现代数控系统一般都设置若干个可编程刀具半径偏置寄存器，并对其进行编号，专供刀具补偿之用，可将刀具补偿参数（刀具长度、刀具半径等）存入这些寄存器中。
在进行数控编程时，只需调用所需刀具半径补偿参数所对应的寄存器编号即可。
实际加工时，数控系统将该编号所对应的刀具半径取出，对刀具中心轨迹进行补偿计算，生成实际的刀具中心运动轨迹。
2、刀具半径补偿的方法（1）刀具半径指令从操作面板输入被补偿刀具的直径或（半径）值，将其存在刀具参数库里，在程序中采用半径补偿指令。
刀具半径补偿的代码有G40、G41、G42，它们都是模态代码，G40是取消刀具半径补偿代码，机床的初始状态就是为G40。
G41为刀具半径左补偿，（左刀补），G42为刀具半径右补偿（右刀补）。
判断左刀具补偿和右刀具补偿的方法是沿着刀具加工路线看，当刀具偏在加工轮廓的左侧时，为左偏补偿，当刀具偏在加工轮廓的右侧时，为右偏补偿，如图1所示。
图1a中，在相对于刀具前进方向的左侧进行补偿，采用G41，这时相当于顺铣。
图1b 中在相对于刀具前进方向的右侧进行补偿，采用G42，这时相当于逆铣。
在数控机床加工中，一般采用顺铣，原因是从刀具寿命、加工精度、表面粗糙度而言顺铣的效果比较好，因而G41使用的比较多。
刀具补偿
引言：1.为什么需要刀具补偿?（1）编程时通常设定刀架上各刀在工作位时，其刀尖位置是一致的，但由于刀具的几何开关，安装不同，其刀尖位置也不一样，相对于原点的距离不相同。
解决办法：一是各刀设置不同的工件原点二是各刀位置进行比较，设定刀具偏差补偿。
，可以使加工程序不随刀尖位置的不同而改变。
（2）刀具使用一段时间后会磨损，会使加工尺寸产生误差。
解决：将磨损量测量获得后进行补偿，可以不修改加工程序。
（3）数控程序一般是针对刀位点，按工件轮廓尺寸编制的，当刀尖不是理想点而是一段圆弧时，会造成实际切削点与理想刀位点的位置偏差。
解决：对刀尖圆弧半径进行补偿可以使按工件轮廓编程不受影响。
2.刀具补偿的概念是补偿实际加工时所用的刀具与编程时使用的理想刀具或对刀时使用的基准刀具之间的偏差值，保证加工零件符合图纸要求的一种处理方法。
3.刀具补偿的种类分为刀具偏置补偿（T****实现），和刀尖圆弧半径补偿刀具偏置补偿又分为几何位置补偿和磨损补偿4.刀具的偏置补偿（1）几何位置补偿用于补偿各刀具安装好后，其刀位点（如刀尖）与编程时理想刀具或基准刀具刀位点的位置偏移的，通常是在所用的多把车刀中选定一把作为基准车刀，对刀编程主要是以该车刀为准。
补偿数据获取：分别测得各刀尖相对于刀架基准面的偏离距离（X1.Z1）（X2.Z2）（X3.Z3）若选用刀具1为对刀用的基准刀具，则各刀具的几何偏置分别是（2）磨损补偿主要是针对某把车刀而言，当某把车刀批量加工一批零件后，刀具自然磨损后而导致刀尖位置尺寸的改变，此即为该刀具的磨损补偿。
批量加工后，各把车刀都应考虑磨损补偿（包括基准车刀）（3）刀具几何补偿的合成若设定的刀具几何位置补偿和磨损补偿都有效存在时，实际几何补偿将是这两者的矢量和。
（4）刀具几何补偿的实现，刀具的几何补偿是通过引用程序中使用的T 来实现的，过程：将某把车刀的几何偏置和磨损补偿值存入相应的刀补地址中，当程序执行到含有T****的程序行的内容时，即自动到刀补地址中提取刀偏及刀补数据驱动刀架托板进行相应的位置调整T**00取消几何补偿对于有自动换刀功能的数控车床来说，执行T指令时，将先让刀架转位，按刀具号选择好刀具后，再调整刀架托板位置来实施刀补。
刀具补偿亦有三种
刀具的几何补偿和磨损补偿
作者：乐乐 文章来源：本站原创 点击数：1304 更新时间：2009/4/26
刀具几何补偿是补偿刀具形状和刀具安装位置与编程时理想刀具或基准刀具的偏移的；刀具磨损补偿则是用于补偿当刀具使用磨损后刀具头部与原始尺寸的误差的。由于这些补偿数据通常是通过对刀后采集到的，而且必须将这些数据准确地储存到刀具数据库中，然后通过程序中的刀补代码来提取并执行。
刀具几何补偿是补偿刀具形状和刀具安装位置与编程时理想刀具或基准刀具的偏移的；刀具磨损补偿则是用于补偿当刀具使用磨损后刀具头部与原始尺寸的误差的。由于这些补偿数据通常是通过对刀后采集到的，而且必须将这些数据准确地储存到刀具数据库中，然后通过程序中的刀补代码来提取并执行。
刀具的几何补偿和磨损补偿中刀补指令用T代码表示。常用T代码格式为：T xx xx，即T后可跟4位数，其中前2位表示刀具号，后两位表示刀具补偿号。当补偿号为0或00时，表示不进行补偿或取消刀具补偿。若设定刀具几何补偿和磨损补偿同时有效时，刀补量是两者的矢量和。若使用基准刀具，则其几何补偿位置补偿为零，刀补只有磨损补偿。在图示按基准刀尖编程的情况下，若还没有磨损补偿时，则只有几何位置补偿，?X=?X j、?Z=?Z j；批量加工过程中出现刀具磨损后，则：?X=?X j+?X m、?Z=?Z j+?Z m；而当以刀架中心作参照点编程时，每把刀具的几何补偿便是其刀尖相对于刀架中心的偏置量。因而，第一把车刀：?X=?X 1、?Z=?Z 1；第二把车刀：?X=?X 2、?Z=?Z 3。
弧模式中半径补偿
弧模式中半径补偿
弧模式中半径补偿是一种用于调整刀具路径的技术，以确保加工零件的准确性。
半径补偿通常分为刀具半径补偿和刀尖半径补偿两种类型。
刀具半径补偿：
在弧模式中，刀具的实际尺寸可能会与理论尺寸略有偏差，为了弥补这种偏差，刀具半径补偿用于调整刀具轨迹。
刀具半径补偿主要包括刀具半径偏差的正负值，用来指导数控系统计算实际刀具路径。
刀尖半径补偏：
刀尖半径补偏是为了考虑刀具的圆弧切削轮廓，因为实际切削轮廓是由刀尖的轨迹所决定的。
《刀具半径补偿计算》课件
精加工中应用刀具半径补偿可以显著提高工件的加工质量和生产效率 。
刀具半径补偿在切削方式切换中的应用
在切削方式切换过程中，刀具 半径补偿可以自动调整切削参 数，以适应不同的切削条件和
工件材料。
在更换刀具或调整切削参数时 ，刀具半径补偿可以减少人工 干预和误差，提高加工精度和 效率。
少人为因素对加工结果的影响，为现代制造业的发展提供有力支持。
多轴联动加工中的刀具半径补偿技术
要点一
总结词
要点二
详细描述
多轴联动加工中的刀具半径补偿技术是未来发展的重点方 向，它能够实现复杂曲面的高精度加工，提高加工效率和 产品质量。
多轴联动加工是一种先进的加工技术，广泛应用于航空、 汽车、模具等领域。在多轴联动加工中，刀具半径补偿技 术对于实现高精度加工至关重要。通过精确控制刀具的轨 迹和补偿量，可以减小加工误差，提高加工精度和效率。 未来，多轴联动加工中的刀具半径补偿技术将进一步发展 ，为实现更高效、高精度的复杂曲面加工提供技术支持。
程，提高编程效率。
刀具半径补偿的计算原理
根据加工要求和刀具参数，确定刀具 半径补偿值。
补偿值的计算需要考虑多种因素，如 刀具类型、切削用量、工件材料等。
在数控加工过程中，根据刀具路径和 补偿值，对刀具路径进行相应的调整 ，以补偿因刀具半径而引起的加工误 差。
02
CATALOGUE
刀具半径补偿的分类
03
通过刀具半径补偿，还可以控制切削力的大小，以防止工件变形和刀 具破损。
04
粗加工中应用刀具半径补偿可以有效地提高加工效率和质量。
刀具半径补偿在精加工中的应用
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。
数控铣床刀具半径补偿
Y 50 刀心轨迹
刀补进行中
刀补矢量 20 刀补取消 10 编程轨迹 法向刀补矢量 刀补引入 10 20 50 X
自 刀
说明
1、G41刀径左补偿， G42刀径右补偿，刀补位置的左右应是 顺着编程轨迹前进的方向进行判断的。 G40为取消刀补。 2、刀补的引入和取消要求必须在G00或G01程序段 ，不应在 G02/G03程序段上进行。 3、当刀补数据为负值时，则G41、G42功效互换。
补偿运动情况见下图：
注意： 1）建立补偿的程序段，必须是在补偿平面 内不为零的直线移动。 2）建立补偿的程序段，一般应在切入工件 之前完成。
2.取消刀具半径补偿（G40）
指令格式： G40 G00/G01 X_Y_
指令功能 ： 取消刀具半径补偿
指令说明 ：
（1） 指令中的X__ Y__表示刀具轨迹中取消刀具半径补偿 点的坐标值； （2） 通过G00或G01运动指令取消刀具半径补偿； （3） G40必须和G41或G42成对使用。
取消刀具半径补偿过程如下图:
注意： 撤消刀具半径补偿的程序段，一般 应在切出工件之后完成。
刀补过程
刀具半径补偿的过程分为三步：
1、刀补的建立：在刀具从起 点接近工件时，刀心轨迹从与 编程轨迹重合过度到与编程轨 迹偏离一个偏置量的过程。
2、刀补进行：刀具中心始终 与变成轨迹相距一个偏置量直 到刀补取消。 3、刀补取消：刀具离开工件， 刀心轨迹要过渡到与编程轨迹 重合的过程。
四.刀补编程举例
Z
刀座
45 20 120
w
Y
25 25 R15 150
X 对刀点
φ8
10
G42
刀补取消
160
R10
数控机床：刀具半径补偿原理
第三节 刀具半径补偿原理
伸长型：矢量夹角90°≤α＜180° 刀具中心轨迹长于编程轨迹的过
渡方式。
第三节 刀具半径补偿原理
插入型：矢量夹角α＜90° 在两段刀具中心轨迹之间插入一段直线
的过渡方式。
缩短型：180°≤α＜360° 伸长型：90°≤α＜180°
插入型：α＜90°
缩短型：180°≤α＜360° 伸长型：90°≤α＜180°
学习目标：
1 刀具半径补偿的基本概念
2 刀具半径补偿的工作原理
第三节 刀具半径补偿原理
一、刀具半径补偿的基本概念
1.为什么是刀具半径补偿？ 数控机床在轮廓加工过程中，它所控制的是刀
具中心的轨迹，而用户编程时则是按零件轮廓编制的， 因而为了加工所需的零件，在进行轮廓加工时，刀具中 心必须偏移一个刀具半径值。
数控装置根据零件轮廓编制的程序和预先设定 的刀具半径参数，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。
第三节 刀具半径补偿原理
2.刀具半径补偿功能的主要用途 ① 实现根据编程轨迹对刀具中心轨迹的控制。 ② 实现刀具半径误差补偿。 ③ 减少粗、精加工程序编制的工作量。
①
第三节 刀具半径补偿原理
3.刀具半径补偿的常用方法
B刀补
相邻两段轮廓的刀具中心 轨迹之间用圆弧连接。
C刀补
相邻两段轮廓的刀具中心 轨迹之间用直线连接。
第三节 刀具半径补偿原理
（1）B刀补 优点： √算法简单，容易实现 缺点： ×在外轮廓尖角加工时，由于轮廓尖角处，始终处于切削 状态，尖角加工的工艺性差。 ×在内轮廓尖角加工时，编程人员必须在零件轮廓中插入 一个半径大于刀具半径的圆弧，这样才能避免产生过切。
刀具半径补偿
通过自动计算并调整刀具中心轨迹， 可以减少人工干预，提高加工效率。
刀具半径补偿的基本原理
刀具半径补偿的实现方式
在数控加工中，通常通过数控编程软 件或控制系统中的补偿功能来实现刀 具半径补偿。
刀具半径补偿的计算方法
根据刀具半径大小和加工要求，通过 计算确定刀具中心轨迹的偏移量。
刀具半径补偿的步骤
在加工过程中，根据实际需要选择开 启或关闭刀具半径补偿，并根据需要 调整补偿参数。
在航空航天制造中，刀具半径补偿技术可 以用于控制飞机零部件和航天器零件的加 工精度，提高产品的可靠性和安全性。
04 刀具半径补偿的优点与局 限性
提高加工精度和表面质量
提高加工精度
通过补偿刀具半径，能够减小因刀具 半径而引起的加工误差，从而提高工 件的加工精度。
优化表面质量
刀具半径补偿技术能够减小刀具半径 对切削过程的影响，从而降低表面粗 糙度，提高工件表面质量。
高精度补偿技术
高精度补偿技术
采用高精度测量设备和算法，实现刀具 半径的高精度测量和补偿，提高加工零 件的表面质量和尺寸精度。
VS
精细化加工
通过高精度补偿技术，实现精细化加工， 减少加工余量和材料浪费，提高加工效率 和经济效益。
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根据刀具半径大小，在加工过程中自动计算并调整刀具中心轨迹，以保证加工 出的零件尺寸符合要求。
刀具半径补偿的重要性
提高加工精度
通过补偿刀具半径，可以减小因刀具 半径而引起的误差，提高加工精度。
提高加工效率
降低对操作人员技能要求
使用刀具半径补偿技术，可以降低对 操作人员技能水平的要求，使操作更 加简单易行。
刀具半径补偿方法不当引起的问题及解决对策
工程技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald71刀具半径补偿使用不当会引起过切等现象，影响到零件加工质量，甚至造成零件废品[1]。
该文借助生产加工实例，分析说明了由于刀具半径补偿方法使用不当引起过切等现象形成废品的原因并给出了解决对策。
1 刀具半径补偿1.1 刀具半径补偿的目的当数控系统具备刀具半径补偿功能时，编程只需按工件轮廓线进行，数控系统会自动计算刀心轨迹坐标，使刀具偏离工件轮廓一个半径值，即进行半径补偿[2]。
根据数控系统规定，当刀具中心轨迹在编程轨迹前进方向的左边时，称为刀具半径左补偿，用G41表示；刀具中心轨迹在编程轨迹前进方向的右边时，称为刀具半径右补偿，用G 42表示；取消刀具半径补偿用G40表示[3]。
1.2 使用刀具半径补偿不当常见的问题(1)在指定平面G54~G59（如XY平面）内的半径补偿，若有另一坐标轴（Z 轴）移动。
如:刀具起始点O点，高度为100m m 处，加工轮廓深度为10m m ,刀具半径补偿在起始点处开始，若接近工件及切削工件时有Z 轴移动，将会出现过切现象。
(2)加工半径小于刀具半径补偿的内圆弧：当程序给定的内圆弧半径小于刀具半径补偿时，向圆弧圆心方向的半径补偿将会导致过切。
所以只有“过度内圆角R≥刀具半径+加工余量（或修正量）”情况下才可正常切削。
(3)被铣削槽底宽小于刀具直径。
如果刀具半径补偿使刀具中心向编程路径反方向运动，将会导致过切。
在这种情况下，机床会报警并停留在该程序段的起始点。
(4)无移动类指令。
在补偿模式下使用无坐标轴移动类指令有可能导致两个或两个以上语句没有坐标移动，出现过切现象。
(5)建立刀补和取消刀补的位置和时机的设置错误。
建立刀补不能在加工轮廓上执行，只能在切线切入工件前完成，如果在轮廓上执行就有可能产生过切。
加工凸模时在轮廓外执行；加工凹模时在轮廓内执行。
取消刀补则在切线切出后才执行，如果在轮廓上执行取消刀补就有可能产生过切[4]。
刀尖圆弧半径补偿
刀尖圆弧半径补偿1、刀具半径补偿的目的若车削加工使用尖角车刀，刀位点即为刀尖，其编程轨迹和实际切削轨迹完全相同。
若使用带圆弧头车刀（精车时），在加工锥面或圆弧面时，会造成过切或少切。
为了保证加工尺寸的准确性，必须考虑刀尖圆角半径补偿以消除误差。
由于刀尖圆弧通常比较小(常用r1.2～1.6 mm),故粗车时可不考虑刀具半径补偿.2、刀具半径补偿的方法•人工预刀补：人工计算刀补量进行编程•机床自动刀补4、机床自动刀具半径补偿（1）机床自动刀补原理当编制零件加工程序时，不需要计算刀具中心运动轨迹，只按零件轮廓编程。
使用刀具半径补偿指令。
在控制面板上手工输入刀具补偿值。
执行刀补指令后，数控系统便能自动地计算出刀具中心轨迹，并按刀具中心轨迹运动。
即刀具自动偏离工件轮廓一个补偿距离，从而加工出所要求的工件轮廓。
（2）刀尖方位的设置车刀形状很多，使用时安装位置也各异，由此决定刀尖圆弧所在位置。
要把代表车刀形状和位置的参数输入到数据库中。
以刀尖方位号表示。
从图示可知，若刀尖方位码设为0或9时，机床将以刀尖圆弧中心为刀位点进行刀补计算处理；当刀尖方位码设为1~8时，机床将以假想刀尖为刀位点，根据相应的代码方位进行刀补计算处理。
5、刀具半径补偿指令G41/G42 G0/G1 X__ Z __G40 G00 X__ Z __说明：G41 —刀具半径左补偿G42 —刀具半径右补偿G40—取消刀具半径补偿G41指令说明:X、Z 为建立或取消刀补程序段中，刀具移动的终点坐标。
执行刀补指令应注意：（1）、刀径补偿的引入和取消应在不加工的空行程段上，且在G00或G01程序行上实施。
（2）、刀径补偿引入和卸载时，刀具位置的变化是一个渐变的过程。
（3）、当输入刀补数据时给的是负值，则G41、G42互相转化。
（4）、G41、G42指令不要重复规定，否则会产生一种特殊的补偿。
6、刀具补偿的编程实现(1)、刀径补偿的引入（初次加载）：刀具中心从与编程轨迹重合到过度到与编程轨迹偏离一个偏置量的过程.(2)、刀径补偿进行刀具中心始终与编程轨迹保持设定的偏置距离.3、刀径补偿的取消刀具中心从与编程轨迹偏离过度到与编程轨迹重合的过程.刀径补偿的引入和取消必须是不切削的空行程上.例2：考虑刀尖半径补偿O1111N1 G92 X40.0 Z10.0N2 T0101N3 M03 S400N4 G00 X40.0 Z5.0N5 G00 X0.0N6 G42 G01 Z0 F60 (加刀补)N7 G03 X24.0 Z-24 R15N8 G02 X26.0 Z-31.0 R5N9 G40 G00 X30 (取消刀补)N10 G00 X45 Z5N11 M30刀具半径补偿指令G40，G41，G42摘要：刀具半径补偿功能刀具半径补偿指令 G40，G41，G42 刀具半径补偿指令格式如下：G17 G41(或G42) G00(或G01) X Y D或G18 G41(或G42) G00(或G01) X Z D或G19 G41(或G42) G00(或G01) Y Z D。
刀具半径补偿
y A(X,Y)
O
α
rΔYKΔK Xα A′(X′,Y′) x
O′
图3-37 直线刀具补偿
y B′(Xb′,Yb′)
B（Xb,Yb） ΔXΔ KY
β O
R
r A′(Xa′,Ya′)
A(Xa,Ya) x
图3-38 圆弧刀具半径补偿
2. 圆弧刀具半径补偿计算
对于圆弧而言，刀具补偿后的刀具中心轨迹是一个
1. 直线刀具补偿计算
对直线而言，刀具补偿后的轨迹是与原直线平行 的直线，只需要计算出刀具中心轨迹的起点和终点坐 标值。
如图3-37所示，被加工直线段的起点在坐标原点，终 点坐标为A。假定上一程序段加工完后，刀具中心在O′ 点坐标已知。刀具半径为，现要计算刀具右补偿后直 线段O′A′的终点坐标A′。设刀具补偿矢量AA′的投影坐 标为,则
图3-41和3-42表示了两个相邻程序段为直线与直线， 左刀补G41的情况下，刀具中心轨迹在连接处的过渡形 式。图中α为工件侧转接处两个运动方向的夹角，其变 化范围为00<ɑ< 3600，对于轮廓段为圆弧时，只要用其 在交点处的切线作为角度定义的对应直线即可。
在图3-42a中，编程轨迹为FG和GH，刀具中心轨迹为AB 和BC,相对于编程轨迹缩短一个BD与BE的长度，这种 转接为缩短型。
（1）刀补建立 刀具从起刀点接近工件，在原来的 程序轨迹基础上伸长或缩短一个刀具半径值，即刀具 中心从与编程轨迹重合过渡到与编程轨迹距离一个刀 具半径值。在该段中，动作指令只能用G00或G01。
（2）刀具补偿进行 刀具补偿进行期间，刀具中心 轨迹始终偏离编程轨迹一个刀具半径的距离。在此状 态下，G00、G01、G02、G03都可使用。
一段加工轨迹对本程序段加工轨迹的影响。为解决下
刀具半径补偿功能在数控加工中的应用
刀具半径补偿功能在数控加工中的应用摘要本文描述了数控加工中刀具半径对零件加工与编程的影响，分析了刀具半径补偿功能在数控加工中的正确使用方法，并针对刀具半径补偿功能在数控车削加工、数控铣削加工中的应用进行了介绍。
关键词半径补偿；数控加工；轮廓；程序随着现代数控成型刀具的普及使用，大大提高了企业的加工能力，但由于刀具总是具有一定的半径，刀具中心运动轨迹并不是加工零件的实际轮廓。
若用刀具中心轨迹来编制加工程序，则程序的数学处理工作量大，当刀具半径发生变化时，则又还需重新修改或编制程序。
这样，编程会很麻烦。
利用刀具半径补偿功能，当编制零件加工程序时，只需按零件轮廓编程，使用刀具半径补偿指令，并在控制面板上用键盘（CRT/MDI）方式，人工输入刀具半径值，数控系统便会根据零件程序和刀具半径自动计算出刀具中心的偏移量，进而得到偏移后的中心轨迹，并使系统按刀具中心轨迹运动，完成对零件的加工。
1 数控车削加工中刀尖圆弧半径补偿的应用1.1 刀尖圆弧半径补偿的分析数控车床编程时可以将车刀刀尖看作一个点，按照工件的实际轮廓编制加工程序。
但实际上，为保证刀尖有足够的强度和提高刀具寿命，车刀的刀尖均为半径不大的圆弧。
一般粗加工所使用的车刀的刀尖圆弧半径R为0.8 mm或1.2 mm；精加工所使用车刀的圆弧半径R为0.4 mm或0.2 mm。
切削加工时，刀具切削点在刀尖圆弧上变动。
在切削内孔、外圆及端面时，刀尖圆弧不影响加工尺寸和形状，但在切削锥面和圆弧时，会造成过切或欠切现象。
因此，当使用车刀来切削加工锥面和圆弧时，必须将假设的刀尖的路径作适当的修正，使之切削加工出来的工件能获得正确尺寸，这种修正方法称为刀尖圆弧半径补偿。
1.2 刀尖圆弧半径补偿的方法对于采用刀尖圆弧半径补偿的加工程序，在加工前要把刀尖半径补偿的有关数据输入到刀补存储器中，以便执行加工程序时，数控系统对刀尖圆弧半径所引起的误差自动进行补偿。
刀尖圆弧半径补偿是通过G41、G42、G40代码及T代码指定的刀尖圆弧半径补偿值来加入或取消。
G41、G42刀尖圆弧半径左(右)补偿
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பைடு நூலகம்
三、刀具半径补偿注意事项
1、G41、G42、G40指令不能与G02、G03写在一个程序段内，但可与G01、G00指 令写在同一程序段内，即它是通过直线运动来建立或取消刀具补偿的。 2、为了安全，通常采用G01运动方式建立或取消刀补。 3、在G41或G42程序段后加G40程序段，便可取消刀尖半径补偿，其格式为： G41（或G42）……； …………；
系统认为的刀位点C
1、车外圆和端面 2、车左右向圆锥面 3、车圆弧面
实际刀刃
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1、车外圆和端面
B A
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2、车左右向圆锥面
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3、车圆弧面
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二、刀尖圆弧半径补偿指令
指令格式：
刀具移动终点的增量坐标值
G 41 G 01 G 42 X (U ) ___ Z (W ) ___; G 00 G 40
G41(G42)—刀尖圆弧半径左（右）补偿
一、刀尖半径补偿的目的 二、刀具半径补偿的指令 三、刀具半径补偿注意事项 四、刀具半径补偿实例
安徽省阜阳机械技工学校
— 朱卫胜 —
一、刀尖半径补偿的目的
原因：任何车刀的刀尖都会由于制造、刃磨、磨损 等原因而带有刀尖圆弧，刀尖圆弧虽然有利于提 高刀具寿命和降低表面粗糙度，但在加工圆锥和 圆弧轮廓时会带来几何形状误差。消除这种加工 误差是采用刀尖圆弧半径补偿的原因。 从以下三种情况说明加工误差原因：
G40……；
程序的最后必须以取消偏置状态结束，否则刀具不能在终点定位且为下次程序 中出现G41（G42）时可能带来错误。 4、在G41方式中，不要再指定G42指令，同样在G42方式中，不要再指定G41指令。 当补偿取负值（R为负）时，G41和G42互相转化。 5、在使用G41和G42之后的程序段中，不能出现连续两个或两个以上的不移动指令， 否则G41和G42会失效。 6、G41、G42、G40是模态指令代码。
刀具长度补偿和半径补偿
【四】刀具长度补偿和半径补偿数控加工中，刀具实际所在的位置往往和编程时刀具理论上应在的位置不同，这是我们需要重新根据刀具位置来修改程序，然而正如大家知道的，修改程序是一件多么繁杂而易错的环节,因此,刀具补偿的概念就应运而生。
所谓刀具补偿就是用来补偿刀具实际安装位置与理论编程位置之差的一种功能。
使用刀具补偿功能后，改变刀具,只需要改变刀具位置补偿值即可，而不必修改数控程序.刀具补偿中我们经常用的有长度补偿和半径补偿，一般初入数控行业的人很难熟练的使用这两种补偿，下面我们就这两种补偿方式详细讲解一下。
一、刀具长度补偿1、刀具长度补偿的概念首先我们应了解一下什么是刀具长度。
刀具长度是一个很重要的概念.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，我们要钻一个深为50mm的孔，然后攻丝深为45mm，分别用一把长为250mm的钻头和一把长为350mm的丝锥。
先用钻头钻孔深50mm，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，保证了加工零点的正确。
2、刀具长度补偿指令通过执行含有G43（G44）和H指令来实现刀具长度补偿，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。
另外一个指令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。
数控机床编程与操作 第4版 第7章 凹凸模加工—刀具半径补偿
刀具中心轨迹
刀补取消段
六、刀具半径补偿的过程
如图所示，刀具半径补偿过程的程序如下：
N10 G41 G01 X100.0 Y80.0 F100 D01； 刀补建立
N20 Y200.0； N30 X200.0； N40 Y100.0； N50 X90.0；
刀补进行
N60 G40 G00 X0 Y0； 刀补取消
课程导入
➢问题1：按照图示加工零件的尺寸是否合格？ ➢问题2：编程轨迹和刀具中心轨迹是否一致？
课程导入
那么，怎样才能按照零件轮廓编程加工出合格产品呢 ？
刀具半径补偿功能
G40、G41、G42
一、刀具半径补偿的意义
➢刀具中心轨迹和工件轮廓不重合； ➢当零件形状复杂时，按照刀具的中心轨迹编程，其计算量相当大； ➢当刀具磨损、重磨或换新刀具而使刀具直径变化时，必须重新计算 刀具中心轨迹，修改程序，这样既繁琐，又不易保证加工精度；
动方向看，当刀具处在切削轮廓左侧时，称为刀具半径左补偿，用G41表 示；当刀具在切削轮廓的右侧时，称为刀具半径右补偿，用G42表示。
+Y
G41
+X
G42
五、刀具半径补偿参数的设置
刀具半径补偿值存放在D代码（D00～D99）对应的刀补表中，通常是刀具的半径值。 一般情况下，为防止出错，尽量使刀补号与刀具号一致。 加工前, 刀具补偿参数设定方法如下:
六、刀具半径补偿的过程
刀具半径补偿的建立有以下三种方式：
一般取消半径补偿的过程与建立过程正好相反。
七、刀具半径补偿的实质
1、当G41(G42)被指定时，包含G41句子的下面两句被预读，机床 坐标位置的确定方法是：将含有G41句子的坐标点与下面两句中最近 的、在选定平面内有坐标移动语句的坐标点相连，其连线垂直方向为 偏置方向，大小为刀具半径值。
刀具补偿 文档
言1.刀具半径补偿的基本概念2.在轮廓加工过程中，由于刀具总有一定的半径(如铣刀半径或线切割机的钼丝半径等)，刀具中心的运动轨迹与所需加工零件的实际轮廓并不重合。
如在图1中，粗实线为所需加工的零件轮廓，点划线为刀具中心轨迹。
由图可见在进行内轮廓加工时，刀具中心偏离零件的内轮廓表面一个刀具半径值。
在进行外轮廓加工时，刀具中心又偏离零件的外轮廓表面一个刀具半径值。
这种偏移，称为刀具半径补偿。
3.采用刀具半径补偿的作用和意义数控机床一般都具备刀具半径补偿的功能。
在加工中，使用数控系统的刀具半径补偿功能，就能避开数控编程过程中的繁琐计算，而只需计算出刀具中心轨迹的起始点坐标值就可。
同时，利用刀具半径补偿功能，还可以实现同一程序的粗、精加工以及同一程序的阴阳模具加工等功能。
4.刀具半径补偿指令的使用方式根据ISO 标准规定，当刀具中心轨迹在编程轨迹前进方向的左边时，称为左刀补，用G41表示；刀具中心轨迹在编程轨迹前进方向的右边时，称为右刀补，用G42表示；注销刀具半径补偿时用G40表示。
2 刀具半径补偿过程1.刀具半径补偿建立：当输入BS缓冲器的程序段包含有G41/G42命令时，系统认为此时已进入刀补建立状态。
当以下条件成立时，加工中心以移动坐标轴的形式开始补偿动作。
1.有G41或G42被指定；2.在补偿平面内有轴的移动；3.指定了一个补偿号或已经指定一个补偿号但不能是D00；4.偏置(补偿)平面被指定或已经被指定；5.G00或G01模式有效。
2.补偿模式：在刀具补偿进行期间，刀具中心轨迹始终偏离编程轨迹一个刀具半径值的距离。
此时半径补偿在G00、G01、G02、G03情况下均有效。
3.取消补偿：使用G40指令消去程序段偏置值，使刀具撤离工件，回到起始位置，从而使刀具中心与偏程轨迹重合。
当以下两种情况之一发生时加工中心补偿模式被取消。
①给出G40同时要有补偿平面内坐标轴移动。
②刀具补偿号为D00。
3 刀具半径补偿在加工中心中的应用有了刀具半径自动补偿功能，除可免去刀心轨迹的人工计算外，还可利用同一加工程序去完成粗、精加工及阴阳模具加工等。
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刀具半径补偿的目的与方法
（1）刀具半径补偿的目的
在车床上进行轮廓加工时，因为车刀具有一定的半径，所以刀具中心（刀心）轨迹和工件轮廓不重合。
若数控装置不具备刀具半径自动补偿功能，则只能按刀心轨迹进行编程（图（1-11）中点划线），其数值计算有时相当复杂，尤其当刀具磨损、重磨、换新刀等导致刀具直径变化时，必须重新计算刀心轨迹，修改程序，这样既繁琐，又不易保证加工精度。
当数控系统具备刀具半径补偿功能时，编程只需按工件轮廓线进行（图（4-10）中粗实线），数控系统会自动计算刀心轨迹坐标，使刀具偏离工件轮廓一个半径值，即进行半径补偿。
图（4-10）刀具半径补偿
a) 外轮廓b)内轮廓
（2）刀具半径补偿的方法
控刀具半径补偿就是将刀具中心轨迹过程交由数控系统执行，编程时假设刀具的半径为零，直接根据零件的轮廓形状进行编程，而实际的刀具半径则存放在一个可编程刀具半径偏置寄存器中，在加工工程中，数控系统根据零件程序和刀具半径自动计算出刀具中心轨迹，完成对零件的加工。
当刀具半径发生变化时，不需要修改零件程序，只需修改存放在刀具半径偏置寄存器中的半径值或选用另一个刀具半径偏置寄存器中的刀具半径所对应的刀具即可。
G41指令为刀具半径左补偿（左刀补），G42指令为刀具半径右补偿（右刀补），G40指令为取消刀具半径补偿。
这是一组模态指令，缺省为G40。
使用格式：
说明：（1）刀具半径补偿G41、G42判别方法，如图（4-11）所示，规定沿着刀具运动方向看，刀具位于工件轮廓（编程轨迹）左边，则为左刀补（G41），反之，为刀具的右刀补（G42）。
图（4-11）刀具半径补偿判别方法
（2）使用刀具半径补偿时必须选择工作平面（G17、G18、G19），如选用工作平面G17指令，当执行G17指令后，刀具半径补偿仅影响X、Y轴移动，而对Z轴没有作用。
（3）当主轴顺时针旋转时，使用G41指令车削方式为顺车，反之，使用G42指令车削方式为逆车。
而在数控机床为里提高加工表面质量，经常采用顺车，即G41指令。
（4）建立和取消刀补时，必须与G01或G00指令组合完成，配合G02或G03指令使用，机床会报警，在实际编程时建议使用与G01指令组合。
建立和取消刀补过程如图（4-12）所示，使刀具从无刀具半径补偿状态O点，配合G01指令运动到补偿开始点A，刀具半径补偿建立。
工件轮廓加工完成后，还要取消刀补的过程，即从刀补结束点B，配合G01指令运动到无刀补状态O点。
图（4-12）刀具半径补偿的建立和取消过程
a) 左刀补的建立和取消b) 右刀补的建立和取消。