刀尖圆弧半径补偿
刀尖圆弧补偿(详细介绍)
刀尖圆弧补偿数控车削加工是以假想刀尖进行编程，而切削加工时，由于刀尖圆弧半径的存在，实际切削点与假想刀尖不重合，从而产生加工误差。
为满足加工精度要求，又方便编程，需对刀尖圆弧半径进行补偿。
本文对刀尖半径补偿的概念，刀尖方位的确定、补偿方法和参数设置进行了介绍。
同时阐述了刀尖半径补偿的过程并分析了实例，就应用过程中出现的问题加以介绍。
数控机床是按照程序指令来控制刀具运动的。
众所周知，我们在编制数控车床加工程序时，都是把车刀的刀尖当成一个点来考虑，即假想刀尖，如图1所示的A点。
编程时就以该假想刀尖点A来编程，数控系统控制A点的运动轨迹。
但实际车刀尤其是精车刀，在其刀尖部分都存在一个刀尖圆弧，这一圆角一方面可以提高刀尖的强度，另一方面可以改善加工表面的表面粗糙度。
由于刀尖圆弧的存在，车削时实际起作用的切削刃是圆弧各切点。
而常用的对刀操作是以刀尖圆弧上X、Z方向相应的最突出点为准。
如图1所示，这样在X向、Z向对刀所获得的刀尖位置是一个假想刀尖。
按假想刀尖编出的程序在车削外圆、内孔等与Z轴平行的表面时，是没有误差的，即刀尖圆弧的大小并不起作用;但当车右端面、锥面及圆弧时，就会造成过切或少切，引起加工表面形状误差，如图2所示为以假想刀尖位置编程时的过切及少切现象。
编程时若以刀尖圆弧中心编程，可避免过切和少切的现象，但计算刀位点比较麻烦，并且如果刀尖圆弧半径值发生变化，还需改动程序。
数控系统的刀具半径补偿功能正是为解决这个问题所设定的。
它允许编程者不必考虑具体刀具的刀尖圆弧半径，而以假想刀尖按工件轮廓编程，在加工时将刀具的半径值R存入相应的存储单元，系统会自动读入，与工件轮廓偏移一个半径值，生成刀具路径，即将原来控制假想刀尖的运动转换成控制刀尖圆弧中心的运动轨迹，则可以加工出相对准确的轮廓。
这种偏移称为刀尖半径补偿。
如图3所示。
一、刀尖半径补偿的方式现代机床基本都具有刀具补偿功能，为编程提供了方便。
刀尖圆弧半径补偿是通过G41、G42、G40代码及T代码指定的假想刀尖号加入或取消的，如表所示。
应用刀尖圆弧半径补偿指令G40、G41、G42编制程序(模具数控加工技术课件)
G01 X26.0； X30.0 Z-22.0； G01 Z-35.0； N20 G40 X32.0； G70 P10 Q20；
G00 X80. 0 Z80. 0 M09;
M30;
刀尖圆弧半径补偿的方向
刀尖半径补偿指令注意事项
（1）G41、G42、G40指令不能与圆弧切削指令 写在同一程序段，通常与G00或G01写在同一程 序段。
（2）工件有锥度、圆弧时，必须在精车锥度或 圆弧前一程序段建立半径补偿，一般在刀具从起 始点接近工件时程序段建立半径补偿；刀具撤离 工件时，取消补偿。
（5）建立刀尖半径补偿后，在Z轴的切削移动量 必须大于其刀尖半径值（如刀尖半径为0.8mm， 则Z轴移动量必须大于0.8mm）；在X轴切削移动 量必须大于2倍刀尖半径值（如刀尖半径为 0.8mm，则X轴移动量必须大于1.6mm），因为X 轴用直径值表示。
3．刀具补偿量的设定
在MDI键盘上点击键，进入形状补偿参数设置界面。用 方位键↑ ↓选择所需番号，再用→ ←选择R和T，输入刀 具的刀尖半径值和刀尖方位号，按软键“输入”。
实训内容
毛坯为 32 ㎜× 60 ㎜的棒料，材料为45#
外圆粗车刀（1号刀）外圆精车刀（2号刀）
参考程序
O2005; T0101 M03 S800; M08; G00 X34.0 Z0; G01 X0 F0.1; G00 X33. 0 Z2.0; G71 U2.0 R0.5； G71 P10 Q20 U0.5 W0.1 F0.15； G00 X80.0 Z80.0; T0202 S1200; N10 G42 G00 X6.0 Z2.0； G01 Z0 F0.1； G01 X10.0 Z-2.0； G01 Z-15.0； G02 X20.0 Z-20.0 R5.0；
数控车床刀尖圆弧半径补偿课件
02
G41
刀尖圆弧半径左补偿。
03
04
G42
刀尖圆弧半径右补偿。
G43
刀尖圆弧半径补偿取消，同时 补偿值清零。
G40/G41/G42/G43指令的使用方法
1. 补偿的启动与取消
使用G40、G41、G42、G43等指令启动或取消刀尖圆弧半径补偿。
2. 补偿的输入
在补偿启动前，需要输入补偿值（即刀尖圆弧半径），补偿值可以 通过刀补画面输入或手动输入。
补偿方法：刀尖圆弧半径补 偿通过编程指令实现，无需 手动设置
补偿效果：补偿后可提高加 工精度和表面粗糙度Βιβλιοθήκη 刀尖圆弧半径补偿的示例程序三
01
刀尖圆弧半径补偿指令： G41.1、G40
02
补偿过程：通过G41.1指令 对刀尖圆弧半径进行补偿， 补偿过程为刀尖沿圆弧方向 移动，补偿结束后通过G40 指令取消补偿
02
刀尖圆弧半径的大小对切削过程 和工件质量有重要影响。
刀尖圆弧半径补偿的重要性
消除刀尖圆弧对切削轨迹的影响，提 高工件的精度和表面质量。
补偿刀尖圆弧对切削力、切削热和切 削振动的影响，提高切削过程的稳定 性和效率。
刀尖圆弧半径补偿的类型
刀尖圆弧半径左补偿（G41）
01
在切削过程中，刀具左侧的圆弧半径产生影响，需要补偿。
03
补偿方法：刀尖圆弧半径补 偿通过编程指令实现，无需 手动设置
04
补偿效果：补偿后可提高加 工精度和表面粗糙度
05
刀尖圆弧半径补偿的注意事项
刀尖圆弧半径补偿的误差来源
刀具半径测量误差
刀具半径的测量值与实际值之间可能存在误差，导致补偿值不准 确。
刀具磨损
浅谈刀尖圆弧半径补偿功能
Ｌ 正 转 ，转 速 １ ０ 转／ 轴 ２ ０ 分
Ｎ ００ Ｚ １ ． Ｏ ７ － ５ ； Ｎ００Ｘ０Ｚ４ ． Ｏ ８ ４ ． － ５ ；
Ｎ ０ ０ Ｚ５ ． Ｏ ９ － ９ ；
图 ４ 零 件 图
牟 削 ２ 外 圆 ０ ￣ ｆ 锥 度 ａ， Ｊ
车 削 中４ ＃ 圆 ０ｂ 车 ｆ Ｒ 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 Ｇ ０ Ｇ １ 运 动 中 建 立 或 取 １ Ｏ 或 Ｏ的 消 。 ｇＧ １ ４ 和 Ｇ ０ 令 只 能 和 Ｇ ０ Ｏ 指 令 一起 使 用 ， ［ ４ 、Ｇ ２ ４ 指 Ｊ Ｏ 或Ｇ １ 且 当轮 廓 切 削 完 成 后 要 用 指 令 Ｇ ０ 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）
３ ８ ４
堕旦
令 ，？ Ｇ １ Ｕ Ｏ ５ 、Ｇ ６ ９ 、Ｇ １ 。 （ ）在 加 工 ￣ Ｏ Ｏ Ｗ 、Ｇ ０ ９ 、６ ７ ２ 等 Ｉ Ｊ ５
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计算方法
关于刀尖圆弧补偿的计算：
a. 1/4凸圆时 R为圆弧半径r为刀尖圆半径
则编成圆弧为 R+r
编程起点和终点的X Z
尺寸根据R+r而定
b. 1/4凹圆时 R为圆弧半径r为刀尖圆弧半径
则编程圆弧R-r
编程起点和终点的X Z
尺寸根据R-r而定
c. 角度 r刀尖圆弧半径认r=0.8为例
则编程起点的坐标
（0.8-0.8*tg30/2）]
则编程终点的坐标
（0.8-0.8*tg30/2]
=-27.907
d. 倒角 r为刀尖圆弧半径以r=0.8为例
则编程起点坐标
（0.8-0.8*tg45/2）]
则编程终点坐标
（0.8-0.8*tg45/2）]
=-1.469
e.
首先确定R10的圆心坐标A
则刀尖圆弧B的圆心坐标
（10+0.8）*COS60]
（10+0.8）*sin60°]
则编程起点坐标
（6.421+0.8）=-7.221
则编程终点坐标
X=50
Z=-（15.774+0.8）=-16.574
R=10+0.8=10.8
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刀尖圆弧补偿指令及使用方法
刀尖圆弧补偿指令及使用方法刀尖圆弧补偿指令是一种在机器人控制中常用的指令,用于平滑机器人刀具的圆弧路径。
其指令通常以C语言编写,包括以下几个步骤:1. 编写程序代码:在程序中编写刀尖圆弧补偿指令,通常使用循环语句来实现。
例如,以下代码可以实现对刀具路径的连续圆弧补偿:```while (true)// 计算刀尖圆弧的端点C = 刀尖半径 + 刀尖圆弧长度 * (刀具长度 - 2 * C) / (刀尖长度 - 刀具半径);// 计算刀具路径的端点X = 刀尖中心 + (刀具半径 - C) * (刀具长度 - 2 * C) / (刀尖长度 - 刀具半径) / 2;Y = 刀尖中心 - (刀具半径 - C) * (刀具长度 - 2 * C) / (刀尖长度 - 刀具半径) / 2;// 将刀具路径的端点作为控制信号输出SetPathControl(X, Y);// 循环执行Sleep(0.1);```2. 调用程序指令:将以上代码复制到PLC程序中,并根据实际需求进行编译和连接。
例如,如果使用Siemens TIA Portal 2软件进行编程,可以在“Model”菜单中的“Line”中添加PLC程序。
3. 设置刀尖半径和圆弧长度:在程序中设置刀具半径和圆弧长度,这些参数可以根据实际需求进行调整。
例如,如果想计算刀具路径的端点,可以使用C语言中的公式:C = 刀尖半径 + 刀尖圆弧长度* (刀具长度 - 2 * C) / (刀尖长度 - 刀具半径)。
4. 测试程序指令:在程序运行之前,可以在PLC中测试刀尖圆弧补偿指令,以确保其正常运行。
例如,可以在程序中设置起始点和终止点,并模拟刀具路径的变化。
需要注意的是,刀尖圆弧补偿指令的具体使用和设置方法可能因机器人控制系统的不同而异,需要根据具体情况进行调整。
刀尖圆弧半径补偿编程
（6）刀尖圆弧半径补偿过程
刀尖圆弧半径补偿的过程分为三步：即刀 补的建立、刀补的进行和刀补的取消。
1）刀补的建立：指刀具从起点接近工件时，车 刀圆弧刃的圆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。需要注意的是， 该过程的实现必须与G00或G01功能在一起才 有效。
2）刀补进行：在G41或G42程序段后，程序进 入补偿模式，此时车刀圆弧刃的圆心与编程轨 迹始终相距一个偏置量，直到刀补取消。
程序
注释
O1020；
程序名
G99 G21 G40；
程序初始化
T0101；
调用1号刀，执行1号刀补
M03 S500；
粗加工，正转，转速为500r/min
G00 X62.0 Z2.0；
刀具快速定位至离工件表面2mm处
……
去余量粗加工，不采用刀尖圆弧半径补偿，加工过程略
G28 U0 W0；
返回参考点
/M05 M00；
数控机床根据刀具实际尺寸，自动改变机床坐标轴或刀具刀位点 位置，使实际加工轮廓和编程轨迹完全一致的功能，称为刀 具补偿功能。
数控车床的刀具补偿分为刀具偏置和刀尖圆弧半径补偿两种。
（2）刀位点的概念
所谓刀位点是指编制程序和加工时，用于 表示刀具特征的点，也是对刀和加工的 基准点。
2.刀具的偏置
刀具的偏置是用来补偿假定刀具长度与基准刀具 长度之差的功能。
刀尖圆弧半径补偿编程
一、任务分析
二、理论与工艺知识
1.刀具的补偿功能 （1）刀具补偿功能的定义
在数控编程过程中，一般不考虑刀具的长度与刀尖圆弧半径，只 需考虑刀位点与编程轨迹重合。但在实际加工过程中，由于 刀尖圆弧半径与刀具长度各不相同，在加工中会产生很大的 加工误差。因此，实际加工时必须通过刀具补偿指令，使数 控机床根据实际使用的刀具尺寸，自动调整各坐标轴的移动 量，确保实际加工轮廓和编程轨迹完全一致。
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。
G41、G42刀尖圆弧半径左(右)补偿
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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。
刀尖圆弧半径补偿
刀具补偿编程时，认为车刀刀尖是一个点，而实际上为了提高刀具寿命和工件表面质量，车刀刀尖常磨成一个半径不大的圆弧，为提高工件的加工精度，编制圆头刀程序时，需要对刀具半径进行补偿。
大多数数控车床都具有刀具半径自动补偿功能（G41，G42），这类数控车床可直接按工件轮廓尺寸编程。
数控车床刀尖圆弧半径补偿时间:2007-7-7 9:23:00这些内容应当事前输入刀具偏置文件。
“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过。
刀尖半径补偿编程原则一, 将刀具的刀尖圆角半径值及刀具的指向编码数存入刀具偏置文档的相应偏置序号处,偏置序号必须先于刀尖半径补偿激活.二, 为了激活刀尖半径补偿,再一个或两个坐标轴都处于非切削状态的直线运动段中编入G41或G42,至少其中一个坐标轴的移动编程量大于或等于刀尖圆角半径值.三, 进入和退出工件切削时必须垂直于工件表面.四, 刀尖半径补偿在下列的工作模式中不起作用:G32,G34,G71,G72,G73,G74,G75,G76, G92.五, 若在G90,G94固定循环中使用刀尖半径补偿,刀尖半径补偿必须先于G90,G94指令激活.六, 若在G70精加工循环中使用刀尖半径补偿,刀尖半径补偿必须先于G70指令的执行,再定位到起始点处先激活七, 在刀具坐标轴运动离开工件时,刀尖参考点离开工件至少三倍于刀尖圆角直径值.在模具制造领域的25个常见问题解答1) 选择模具钢时什么是最重要的和最具有决定性意义的因素？成形方法－可从两种基本材料类型中选择。
A) 热加工工具钢，它能承受模铸、锻造和挤压时的相对高的温度。
B) 冷加工工具钢，它用于下料和剪切、冷成形、冷挤压、冷锻和粉末加压成形。
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。
G41、G42刀尖圆弧半径左(右)补偿
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、G41、G42、G40是模态指令代码。
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四、刀具半径补偿实例
例题 如图所示，运用刀具半径补偿指令编程。
G00 X20 Z2 快进至A0点 G42 G01 X20 Z0 圆弧半径右补偿 A0-A1 Z-20 A1-A2 X40 Z-40 A2-A3-A4 G40 G01 X80 Z-40 退刀并取消刀尖圆弧半径补 偿A4-A5
三、补偿值的设定
• 表示了假想刀尖的方位，是由坐标系和切削时 的刀具的方向决定的
1
2
3
4
5
6
7
8
0或9
右偏刀的假想刀尖方位号为3； 左偏刀的假想刀尖方位号为4； 内孔刀的假想刀尖方位号为2； 圆头刀的假想刀尖方位号为9；
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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、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。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）……； …………； 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。
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O1111
例1：考虑刀尖半径补偿
N2 T0101
N3 M03 S400
刀尖圆弧半径补偿
后置刀架，+Y轴向外
前置刀架，+Y轴向内
P–假想刀尖点 S–刀具切削沿圆心位置 r–刀尖圆弧半径
数控车刀沿位置 数控车床的刀具切削沿位置
项目三
数控车削编程加工入门
后置刀架，+Y轴向外时的刀沿位置号
前置刀架，+Y轴向里时的刀沿位置号 常用车刀的刀沿位置号
项目三
数控车削编程加工入门
任务要求：如下图所示工件，毛坯尺寸为φ60mm×72mm，材料为45 钢，试采用刀尖圆弧半径补偿功能编写其右端轮廓的精加工程序。
刀尖圆弧半径补偿编程实例
项目三
数控车削编程加工入门
任务分析：为达到工件表面粗糙度要求，需选用带有刀尖圆
弧的车刀进行加工，为消除刀尖圆弧对工件加工的不利影响，可 运用刀尖圆弧半径补偿功能。 本任务在学习刀尖圆弧半径补偿功能相关知识的基础上，学 会运用刀尖圆弧半径补偿指令编写零件精加工程序，并学会在数
具偏置补偿号对应。
2．在刀具补偿模式下，一般不允许存在连续两段以上的 补偿平面内非移动指令，否则刀具也会出现过切等危险动作。 补偿平面非移动指令通常指仅有G、M、S、F、T指令的程序段 （如G90、M05）及程序暂停程序段（G04 X10.0）。
项目三
数控车削编程加工入门
三、刀具刀沿位置及刀具半径补偿值的设置
项目三
任务4
数控车削编程加工入门
刀尖圆弧半径补偿编程
1．熟悉刀尖圆弧对工件加工的影响。 2．掌握刀尖圆弧半径补偿的定义的方法，完成工件精加 工程序的编制。
4．了解数控车床常用车刀的刀沿位置，掌握刀沿位置 及刀具半径补偿值的设置。
项目三
数控车削编程加工入门
数控车削中的刀尖圆弧半径补偿
数控车削中刀尖圆弧半径对加工的影响唐思远（湖南郴州技术学院423000）【摘要】系统分析了数控车削加工中刀尖圆弧半径对工件尺寸、形状的影响，并通过举例加以说明，提出相应的解决措施。
关键词：数控；刀尖圆弧半径补偿；刀尖方位；存储器一问题的提出数控加工中刀具功能又称为T功能，它是进行刀具选择和刀具补偿的功能指令。
数控车床的刀具补偿功能包括刀具位置补偿和刀尖圆弧半径补偿两个方面。
对于刀具位置补偿，一般地，操作者都比较重视，在加工前通过建立刀具偏置值来实现。
但对于刀尖圆弧半径补偿则比较容易忽视；而在数控仿真操作或实际加工过程中，往往因为这一点造成工件尺寸超差、形状异样，工件报废。
二刀尖圆弧半径补偿的概念（Tool Nose Radius Compensation）编制数控车床加工程序时，总是将刀尖看作一个点，如图（一）所示。
但是在实际加工中，这种理想的刀具状态是不存在的，因为无论用哪种材料做刀具，主、副切削刃的交点不可能是一个理想的点，而是存在一个圆弧过渡；另一方面，为了提高刀具刚度、延长使用寿命和降低加工表面粗糙度，通常也要将车刀刀尖刃磨成半径不大的圆弧，一般圆弧半径R在0.4~1.6mm之间(一般可通过对刀仪测量出来)。
如图（二）所示，编制加工程序时总是以理论刀尖P点来编程，数控系统通过准备功能指令来控制P点的运动轨迹；而实际切削时，真正起作用的切削刃是圆弧的各切点，这势必造成切削加工不足（不到位）或切削过量（过切）的现象，从而导致工件表面的形状误差和尺寸误差。
刀尖圆弧半径补偿功能就是用来补偿由于刀尖圆弧半径引起的工件误差的。
指令；刀具处于工件的右侧，即为刀尖右补偿，用G42指令；取消刀尖半径的左补偿或右补偿，用G40指令，此时车刀轨迹按理论刀尖轨迹运动。
四实现刀尖半径补偿功能的参数设置在加工工件之前，必须将刀尖半径补偿的有关参数输入到数控机床的相应存储器中，以便使数控系统对刀尖的圆弧半径所引起的误差进行自动补偿。
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刀具补偿
车床对刀过程实例（视频）
刀具的切削点（1）
► 加工前，首先安装刀具，然后回机床参考点； ► 在安装工件后，将刀具的刀刃移动至对刀点上（对刀点一般
是工件原点），在X方向和Z方向确定刀刃在工件坐标中的 位置（这个过程叫对刀）； ► 通过对刀就定义了刀具的切削点，即切削点在工件坐标系中 的坐标； ► 零件的程序就是在工件坐标系中针对刀具的切削点按零件轮 廓编制的；
半径补偿指令
► 半径补偿指令G40、G41、G42
▪ G41：刀具半径右补偿 ▪ G42：刀具半径左补偿 ▪ G40：取消刀具半径补偿
G41：刀具半径右补偿
► 沿着刀具运动方向看，刀具在工件的右侧（前刀架）
G42：刀具半径左补偿
► 沿着刀具运动方向看，刀具在工件的左侧（前刀架）
半径补偿指令格式
► 假想刀尖的方向号由补偿表中的T地址设R
T
01 02
┆ ┆
16
假想刀尖号码（前刀座）
► 表示了假想刀尖的方位，是由坐标系和切削时的刀具的方 向决定的
1
2
3
4
5
6
0或9
7
8
3 7
2
前刀座
8 4
0或9
X 6
5 Z
1
假想刀尖号码（后刀座）
► 表示了假想刀尖的方位，是由坐标系和切削时的刀具的方 向决定的
▪ 开机后；按RESET键后： ▪ 执行G40或TXX00或M30后；
刀具偏置
偏置量
基准刀具
工件坐标系的建立
O
Z
基准刀具
X=X1 Z=Z1
X
刀具偏置
► 在数控车床中，刀架上一般装有多把刀具，在实际加工中对 同一工件也要使用多把刀具；
► 各刀具的形状和其安装后在同一坐标系中的位置各不相同； ► 在这个坐标系中必须确定各使用刀具的指令位置坐标；
▪ 将X和Z偏置量设置在数控系统的刀具补偿表中，当调用该刀具时 （Txxxx的后两位数指向该表序号），数控系统根据该偏置表，就 可计算出该刀具在工件坐标系中坐标，并自动补偿和定位；
▪ G41； ▪ M08； ▪ G04X1000
► 在调用新刀具或更换刀具补偿方向时，中间必须取消刀具补 偿，目的是为了避免产生加工误差；
► 如果在补偿模式中，改变补偿量，只有在换刀后新的补偿量 才有效；
刀具半径补偿的注意事项（2）
► 在录入（MDI）方式下，不执行刀具半径补偿； ► 在调用子程序前（即执行M98前），系统必须在补偿取消模
► 但计算刀具中心轨迹非常麻烦，计算量非常大，给编程带来 不便。
中心轨迹
零件轮廓
刀具半径补偿（2）
► 数控装置设计了刀具半径补偿指令（G40、G41，G42）， 实际编程时，使用刀具半径补偿指令，只需按照零件轮廓编 程，数控系统就能自动计算出中心轨迹，从而命令刀刃圆心 在中心轨迹上运动，准确地加工出所需要的工件轮廓。
式，进入子程序后，可以起动补偿，但在返回主程序前（即 执行M99前），必须为补偿取消模式，否则报警； ► 如果补偿量为负值，则在程序上G41和G42互相转化，如果 刀具中心沿工件外侧的话，则它会沿工件内侧移动，反之亦 然； ► 程序的最后必须以补偿取消模式结束；GSK980TA以下方 式为补偿取消模式：
► 在补偿模式，当程序段满足以下任何一个条件执行时，系统 进入补偿取消模式：
▪ 1、指令G40； ▪ 2、 T指令中刀尖半径补偿号码指定为0；
刀具半径补偿实例图（有补偿）
刀具半径补偿实例程序
► O0009; ► N10 G50X100.Z100.; ► N20 T0101; ► N30 S800M03; ► N40 G00X20.Z5.; ► N50 G42G01X20.Z0.F50; ► N60 Z-20.; ► N70 X70Z-55.; ► N80 G40X80Z-55.; ► N90 G00X100.Z100.; ► N100 T0100M05; ► N110 M30
刀具半径补偿实例图（无补偿）
刀具半径补偿的注意事项（1）
► 刀尖半径补偿的建立与取消不能与圆弧切削指令G02或G03 写在同一个程序段中，只能用G00或G01指令，即它是通过 直线运动来建立或取消刀具半径补偿的；
► 在使用了G41、G42之后的程序段，不能出现连续两个不移 动的指令，否则G41、G42会失效，会产生过切或少切；
► 1、G40/G41/G42； ► 2、G40/G41/G42 G00/G01 X_ Z_ ；
► G41、G42指令不带参数，其参数值在补偿表中给出，由 Txxxx指令的后两位数字（补偿号）指定；
► 刀尖半径补偿值从MDI页面的补偿表中用R地址设置；
► 在补偿表中除定义了刀尖半径补偿外，还定义了假想刀尖的 方向号；
车锥面
A
A
车圆弧
过切或少切
► 车内孔、外圆或端面时，并无误差产生，因为刀具切削点的 轨迹与实际切削点轨迹一致；
► 车圆锥面或圆弧时，因为刀具切削点的轨迹与实际切削点的 轨迹不一致，会产生过切或少切，产生误差；
刀具半径补偿（1）
► 当编制加工程序时，如果把零件轮廓先偏移一个刀具半径， 然后再按照刀具中心轨迹编制程序，这样就不会产生过切或 少切；
刀具的切削点（2）
► A为刀具的切削点
A r
刀具的切削点（3）
► 在实际加工中的车刀，由于工艺或其它要求，刀刃往往不是 一个理想点，而是一段圆弧；切削加工时，实际切削点与理 想状态下的切削点之间的位置有偏差，会造成过切或少切， 影响零件的精度。
► 实际切削点为刀刃圆弧的各切点
► 因为刀刃圆弧半径很小，如果工件要求不高，所造成的误差 可以不计，但是如果工件要求很高，就应考虑刀刃圆弧半径 对工件表面形状的影响
4
3
2
1
5
8
0或9
7
6
切断刀
螺纹刀
内外圆车刀
刀柄
补偿启动或取消
► 在取消模式下，当满足以下三个条件的程序段执行时，系统 进入补偿模式：
▪ 1、程序段中含有G41或G42，或已经指定为G41或G42模式； ▪ 2、T指令中刀尖半径补偿号码不是0； ▪ 3、程序段中指定了X或Z移动且移动量不是0；
刀具偏置补偿
► 加工时是以一把刀具（称为基准刀具）通过对刀来设定工件 坐标系的，确定了基准刀具在工件坐标系中的坐标；
► 其它刀具在工件坐标系的中坐标必须通过数控装置设计的刀 具偏置补偿功能来确定：
▪ 将其它刀具也移到同一对刀点，此时数控装置显示的X和Z坐标是在 工件坐标系中该刀具相对于基准刀具的偏置量；