刀具补偿

刀具补偿（精选十篇）

刀具补偿 篇1

在实际的加工中，一般数控装置都有刀具补偿功能，有刀具半径补偿功能的数控系统，编程的时候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。操作时还可以用同一个加工程序，通过改变刀具半径的偏移量，对零件轮廓进行粗、精加工。

G41为刀具半径左补偿，即根据右手笛卡尔坐标系，由已知的两个坐标轴，判断出第三坐标轴的方向，沿第三坐标轴的负方向看，刀具沿工件左侧运动时的半径补偿，如图1、2所示;G42为刀具半径右补偿，即即根据右手笛卡尔坐标系，由已知的两个坐标轴，判断出第三坐标轴的方向，沿第三坐标轴的负方向看，刀具沿工件右侧运动时的半径补偿如图1、2所示;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。

其编程格式为

刀具半径补偿的过程分为三步：

1)刀补的建立，刀补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，刀具到所移动点的距离一定要大于刀具半径。这个过程只能在G01或G00的指令下进行。G41/G42半径补偿量不能大于零件轨迹间距，否则会引起过切。

2)刀补的进行，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。

3)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。

在数控铣削的过程中，当使用不同类型及规格的刀具或刀具磨损时，可在程序重新用刀具长度补偿指令补偿刀具尺寸的变化，而不必重新调整刀具或重新对刀。G43为刀具长度正方向补偿;G44为刀具长度负方向补偿;G49为撤销刀具长度补偿指令。其编程格式为

Z值为刀具长度补偿值，补偿量存入由H代码指定的存储器中。使用G43、G44指令时，无论用绝对值还是增量尺寸编程，程序中指定的Z轴移动的终点坐标值，都要与H所指定的寄存器中的偏移量进行运算，G43时相加，G44时相减，然后把运算结果作为终点坐标值进行加工。

执行G43时，Z实际值=Z指令值+H偏移量

执行G44时，Z实际值=Z指令值-H偏移量

采用取消刀具长度补偿指令G49或用G43H00和G44H00可以取消刀具长度补偿。

有了刀具补偿，除了可免去刀具中心轨迹的人工计算外，还可以利用同一加工程序去适应不同的的情况，例如用同一程序进行粗加工、半精加工及精加工，刀具磨损后的补偿，只需要在系统参数中更改一下有关半径补偿量就可。所以在在二维轮廓编程时，若按照实际轮廓编程，则粗加工时，刀具半径补偿值应大于刀具实际半径值。

参考文献

[1]杨伟群.数控工艺培训教程 (数控铣部分) [M].清华大学出版社, 2001.

[2]徐宏海, 谢富春数控铣床[M].化学工业出版社, 2003.

刀具半径补偿教案 篇2

教学目的：

1、正确理解刀具半径补偿的作用和概念；

2、掌握刀具半径补偿判别、指令格式和应用方法；

3、熟练掌握刀具半径补偿指令G41、G42及G40的使用及程序编制；

4、掌握刀具半径补偿功能编制铣削轮廓的程序。

5、在生产实习中能够充分利用刀具半径补偿指令功能从而缩短辅助时间，提高生

产效率。

教学重点：刀具半径补偿判别、指令格式和应用方法 教学难点：刀具半径补偿功能编制铣削轮廓的程序 教学方法：演示法、讲解法、讨论法、示例法 教学场所：10数控班教室 授课学时：1课时 教学过程：

一、导入新课（4分钟）

在前面的内容中我们已经学习了G01/G00/G02/G03的用法及其编程，我们运用到编程里面去加工后会发现，加工出来的工件尺寸怎么比我们图纸上规定的尺寸少了一个半径值呢？这问题我们该如何解决呢？

二、讲授新课

1、刀具半径补偿的作用（3分钟）

 在数控铣床上进行轮廓铣削时，由于刀具半径的存在，刀具中心轨迹与工件轮廓不重合。 人工计算刀具中心轨迹编程，计算相当复杂，且刀具直径变化时必须重新计算，修改程序。 当数控系统具备刀具半径补偿功能时，数控编程只需按工件轮廓进行，数控系统自动计算刀具中心轨迹，使刀具偏离工件轮廓一个半径值，即进行刀具半径补偿，2、刀具半径补偿的含义及过程（3分钟）

用铣刀铣削工件的轮廓时，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。若用人工计算刀具中心轨迹编程，计算相当复杂，且刀具直径变化时必须重新计算，修改程序。当数控系统具备刀具半径补偿功能时，数控编程只需按工件轮廓进行，数控系统自动计算刀具中心轨迹，使刀具偏离工件轮廓一个半径值，即进行刀具半径补偿。

刀具补偿过程分为刀补的建立、刀补进行、刀补的取消。其中1——2阶段是建立刀具补偿阶段;

2——7五个阶段是维持刀具补偿状态阶段;

7——8阶段是撤消刀具补偿阶段

3、刀具半径补偿指令

刀具半径补偿指令G41、G42、G40

（一）刀具半径补偿的格式：（3分钟）

执行刀补G17/G18/G19 G41/G42 G01/G00 X_Y_Z_ D_ F_； 取消刀补G40 G00/G01 X_Y_Z_；

 G41：刀具半径左补偿；G42刀具半径右补偿；G40取消刀补

 X、Y、Z值是建立补偿直线段的终点坐标值；D为刀补号地址，用D00~D99来制定，它用来调用内存中刀具半径补偿的数值。

（二）刀具半径补偿方向的判断（10分钟）

G41刀具左补偿，沿刀具的运动方向看，刀具在运动方向的左侧见图a G42刀具右补偿，沿刀具的运动方向看，刀具在运动方向的右侧见图b 刀具旋转方向 刀 具 前 在前进方向 右侧补偿 补偿量(a)图示 刀具补偿方向 补偿量 刀具旋 转方向 刀 具 前 进 方 向 进 方 向 在前进方向 右侧补偿(b)(a)左刀补(b)右刀补

（三）使用刀具半径补偿应注意事项（4分钟）

1)在进行刀具半径补偿前，必须用G17或G18、G19指定刀具补偿是在哪个平面上进行。平面选择的切换必须在补偿取消的方式下进行，否则将产生报警。2)G40、G41、G42都是模态代码，可相互注销。3)机床通电后，为取消半径补偿状态。

4)G41，G42，G40只能与G00或G01一起使用，不能和G02，G03一起使用。

5)在程序中用G42指令建立右刀补，铣削时对于工件将产生逆铣效果，故常用于粗铣；用G41指令建立左刀补，铣削时对于工件将产生顺铣效果，故常用于精铣。

6)一般刀具半径补偿量的符号为正，若取负值时，会引起刀具半径补偿指令G41与G42的相互转化。

注：顺铣和逆铣：切削工件外轮廓时，绕工件外轮廓顺时针走刀即为顺铣，绕工件外轮廓逆时针走刀即为逆铣；切削工件内轮廓时，绕工件内轮廓逆时针走刀即为顺铣，绕工件内轮廓顺时针走刀即为逆铣。

（四)用刀具半径补偿指令应该注意避免加工过程产生过切现象。通常过切有以下几种情况：（5分钟）

a)直线移动量小于铣刀半径时产生的过切。b)刀具半径大于所加工沟槽宽度时产生的过切。c)刀具半径大于所加工工件内侧圆弧时产生的过切。

d)编制加工程序时，未建立好刀补就开始铣削到零件轮廓，或刀具未完全离开零件轮廓就撤销刀补。

e）若程序中建立了半径补偿，在加工完成后必须用G40指令将补偿状态取消，使铣刀的中心

点回复到实际的坐标点上。

4、刀具半径补偿的应用（3分钟）

（1）当实际使用的刀具半径与开始加工时设定刀具半径不符合时，例如刀具重磨或磨损，仅改变D中的半径值即可，不必重新编程。

（2）同一把铣刀，改变键入的半径值，同一程序可进行粗、精加工。

（3）同一把刀具可有不同的D存储器单元，即可有不同的补偿设定值，便于加工。

例3：如图3.7.7所示，已知铣刀半径为5，半径补偿号为D01,铣削深度为2mm，编制边长30mm的正方形外轮廓加工程序。

程序： O0002;G54G90M3S1000;G41G00X20Y10D01;G00Z10;Z1;G01Z-2F150;G01Y50F200;X50;Y20;X10;G00G40X0Y0;Z10;M5;M30;

六、课堂小结（3分钟）

要点：

1、刀具半径补偿的过程

2、刀具半径补偿方向的确定

3、指令在实际运用过程中应注意的事项及其过切情况

4、刀具半径补偿的应用

七、作业布置

应知应会：

1.刀具半径补偿的目的及指令是什么？ 2.使用刀具半径补偿要注意哪些事项？ 拓展提高：

数控加工中刀具半径补偿的应用 篇3

关键词：数控加工；刀具；半径补偿；数学处理；注意事项

中图分类号：TG547 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2012） 18-0095-01

刀具的半径补偿工作一致制约着机械制造行业的发展。因此我们必须分析其存在的问题以及使用中需要注意的事项，继而为机械制造的发展提供新的动力，下面是笔者个人的一些浅显看法，如有不正之处，欢迎大家予以批评指正。

一、刀具半径补偿的意义

（一）长度补偿以及半径补偿

由于刀具工作在一定的范围内（通常为一个圆弧半径），所以我们要在加工零件的过程中考虑到刀具半径对加工精度的影响，通常为了保证加工零件的实际尺寸，偏移出一个刀具半径的距离，这种偏移出一个刀具半径的行为被称作刀具半径补偿。

为了给刀具在轴向给予进给补偿，所以我们通常采取刀具长度补偿，就是为了可以弥补实际进刀量与程序给定值之间的差距，继而可以省略不同刀具的长度尺寸和实际长度对加工精度的影响，编程人员只需要根据图纸中零件的尺寸编制出程序，再将作为补偿量的刀具半径加入到半径补偿寄存器中，从而省略了计算刀具实际轨迹的过程，提高了工作效率。通过采用数控装置，我们就可以在实际工作中忽略刀具半径对加工的影响，只需要考虑刀具半径的补偿值就可以保证加工出的零件尺寸符合标准，大幅度减少了工作量，保证了加工精度。

（二）半径补偿的作用

1.减少了刀具的磨损；

2.提高了编制程序的效率；

2.同一数模或程序可以实现不同精度的加工；

4.同一数模或程序可以实现凹凸模加工；

5.半径补偿主要用于解决对实际圆弧球面切削点以及试切形成的虚拟刀位点轨迹不同而造成的误差。我们通常都是选择一个与刀尖圆弧圆心（实际切削点）距离相同的点作为编程的轨迹，由于圆弧中心与虚拟刀位点存在着一个刀尖半径，所以要采用半径补偿的方法解决加工尺寸不符要求的问题。

二、刀具补偿的整个过程

（一）刀具补偿的建立：将道具中心从开始的编程轨迹转移到与编程轨迹有一个偏移量的过程。

（二）刀具补偿的进行：执行相关指令的程序段后，保持道具中心与编程轨迹之间始终存在一个偏移量。

（三）刀具补偿的取消：当刀具离开工件表面后，刀具中心向编程轨迹逐渐靠拢的过程。

三、半径补偿量的确定

通常情况下，编程人员均将刀具的半径视为零，直接按照加工零件的尺寸进行编程，将其中计算刀具中心与编程轨迹的距离交由数控系统，所以我们可以将刀具的实际尺寸存放在半径补偿进村其中。在零件的加工过程中，数控系统会自动根据刀具半径和零件程序计算刀具的中心轨迹，完成整个加工过程。一旦加工刀具的尺寸发生变化，我们不需要修改程序，只需要修改寄存器中的刀具半径值或者另存一个刀具半径就可进行加工。

在进行加工之前，一定要设置好刀具半径补偿量。指定的补偿量，通常都是按照代码来制定刀具的补偿好，并将半径补偿两输入到代码补偿号中，并且一定要保证刀具编号与刀具补偿号的一致。在加工中，如果没有更换刀具，则该刀具号的补偿量一直有效。

四、使用刀具半径补偿注意事项

（一）察视角要从补偿平面的法线正向往

负向看，假设工件不动，刀具运动，延着刀具运动的方向看过去，如果需要刀具偏向左边就是左补，反之右补。

（二）具半径补偿的建立与取消，只有在移动指令G00或G01下才能生效。

（三）具半径补偿的建立与取消，应在辅助程序段中进行，不能编程在轮廓加工的程序段上，这是需要特别注意的地方。具体就是进刀线EF和退刀线BA与加工轮廓EDCB必须是各自独立的五条线，进刀线和退刀线不能是加工轮廓的延伸线，否则产生过切。

（四）刀线和退刀线的长度必须大于刀具半径，否则也产生过切。

（五）具半径的补偿值存储在指定的寄存器中，当刀具半径补偿值发生变化时，只需要修改寄存器中的刀具半径值即可，不需要修改程序。因此，利用刀具半径补偿功能编写的轮廓加工程序，与刀具半径无关。

五、刀具半径补偿程序编制中的数学处理

（一）程序编制中的数学处理

根据被加工零件图样，按照已经确定的加工工艺路线和允许的编程误差，计算数控系统所需要输入的数据，称为数学处理。数学处理一般包括兩个内容：根据零件图样给出的形状，尺寸和公差等直接通过数学方法（如三角、几何与解析几何法等），计算出编程时所需要的有关各点的坐标值；当按照零件图样给出的条件不能直接计算出编程所需的坐标，也不能按零件给出的条件直接进行工件轮廓几何要素的定义时，就必须根据所采用的具体工艺方法、工艺装备等加工条件，对零件原图形及有关尺寸进行必要的数学处理或改动，才可以进行各点的坐标计算和编程工作。

（二）选择编程原点

从理论上讲编程原点选在零件上的任何一点都可以，但实际上，为了换算尺寸尽可能简便，减少计算误差，应选择一个合理的编程原点。铣削加工的编程原点。编程原点选定后，就应把各点的尺寸换算成以编程原点为基准的坐标值。为了在加工过程中有效的控制尺寸公差，按尺寸公差的中值来计算坐标值。零件图样零件的轮廓是由许多不同的几何要素所组成，如直线、圆弧、二次曲线等，各几何要素之间的连接点称为基点。基点坐标是编程中必需的重要数据。

刀尖半径补偿的加入是执行G41或G42指令时完成的，当前面没有G41或G42指今时，可以不用G40指令，而且直接写入G41或G42指令即可；发现前面为G41或G42指令时，则先应指定G40指令取消前面的刀尖半径补偿后，在写入G41或G42指令，刀尖半径补偿的取消是在G41或G42指令后面，加G41指令完成。

六、总结

综上所述，为了保证零件的加工精度，我们必须对数控加工中刀具半径补偿进行详细的分析，分析其使用原因、使用方法、注意事项以及数学处理方法，只有这样才能保证数控加工的准确性和有效性。大量的事实表明，只有合理的设置刀具半径补偿值，才能在提高工作效率的同时，充分发挥数控加工的重要作用，继而起到存进机械加工行业不断向前发展的作用，继而为我国的经济发展提供新的动力。

参考文献：

[1]张勍.浅析数控机公众半径补偿的计算方法[J].机械加工制造，2006，3.

刀具半径补偿功能教学探讨 篇4

数控铣削编程时我们遵循的一个基本原则是“刀具相对与工件运动”, 即编程时把工件看作是静止的, 刀具看作是运动的, 同时又把刀看成是没有大小的, 因此轮廓的轨迹就是刀具相对工件的运动轨迹了, 也就是编程的轨迹了, 但实际上刀具是有大小的, 按轮廓编程会引起工件多切 (一个半径值) , 为了解决上述问题, 数控系统引入了刀具半径补偿功能, 通过使用此功能, 使刀具自动偏离轮廓一个刀具半径, 从而避免了多切, 加工出符合图样要求的工件。如用ϕ16立铣刀加工一个ϕ100凸台, 按轮廓编程时可编为G2 I50 F100, 如没使用刀补功能, 加工出来的凸台直径为ϕ84, 有了刀补功能, 就可以加工出ϕ100了。

2刀具半径补偿的实质与分类

刀具半径补偿实质是根据编程轨迹及刀具半径 (广义为刀补值) , 数控系统自动计算出偏离编程轨迹一个刀具半径 (广义为刀补值) 的刀具运动轨迹, 从而刚好加工出符合要求的轮廓;而刀具的偏移是有方向的, 以轮廓为基准, 可以往左偏, 也可以往右偏, 即刀具可以在轮廓左侧, 也可以在轮廓右侧, 因此刀具半径补偿也分为左补偿和右补偿。如上例加工ϕ100mm凸台, 当顺时针走刀, 此时为左补偿, 当逆时针走刀, 即为右补偿, 那么怎样来判定补偿类别呢?应抓住三点:首先, 判定基准是轮廓, 而不是工件, 且是相应刀位的点轮廓, 其次, 人的站位——人站在哪里判定, 遵循视线的方向和在加工该点轮廓时刀具的运动方向一致的原则, 最后, 加工该点轮廓的刀位——刀在什么位置, 这样就可判定了。如上例加工凸台, 当顺时针走刀时, 为左刀补;如逆时针走刀, 为右刀补。同样可以判定, 如加工的是内孔, 顺时针走刀时, 为右刀补, 逆时针走刀时为左刀补。值得注意的是, 补偿类别不仅和走刀方向有关, 也和轮廓类别有关;同一轮廓不管取轮廓上哪一点判定, 结果是一致的;同一轮廓可以左刀补编程, 也可以右刀补编程, 通常推荐左刀补编程。

3刀具半径补偿的过程与指令格式

刀具补偿功能是系统所有的, 要使用此功能需编程, 包括:刀补建立, 使用和取消, 因此一个完整的程序应包含以上三个方面。

建立和取消刀补有固定格式, 在XY平面建立刀补指令格式为:G17 G01/G00 G41/G42 D_X_Y_F_, 取消刀补指令格式为:G01/G00 G40 X_Y_F_, 其中G17确定补偿平面XY, 一般数控系统补偿功能只限于平面, 如在XZ、YZ平面补偿, 即需用G18、G19指令, G00/G01刀具移动指令, 均为直线式, G01移动速度由F确定, G00的速度是由数控系统参数设置好的, 不需要编程人员确定, 所以指令是不带F的, 需注意的是大部分系统不能在刀具走圆弧时建刀补, 即建刀补不能在G02/G03程序段;G41/G42为补偿类型, 左补偿为G41, 右补偿为G42, G40为取消刀具半径补偿。D_为刀补储存器号码, 简称刀补号, 地址D后带1-3位数, D代码内存刀具偏置量——刀具补偿值, 一般通过CRT面板手动输入, 也可通过程序指令输入。X_Y_为该程序段刀具运动的终点位置, 需强调的是该点非刀位点坐标, 而是轮廓上点的坐标。

4使用刀补功能的要点与注意问题

4.1建立取消刀补, 刀具必须在刀补平面内运动

建刀补的过程, 实际上是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, 是刀具发生偏离的过程, 要实现偏离, 刀具必须运动。如在XY平面建刀补, 刀具必须在XY平面运动, 才能实现XY平面偏离, 要注意的是, Z向运动是没有用的。如下建刀补程序是失效的:

O123 (失效的建刀补程序)

N10 G54 G40 G0 Z100 ( 16键槽铣刀)

N20 X-60 Y-60 M03 S1000

N30 Z2

N40 G01 Z-2 F50

N50 G41 D1 Y-60 F120

……

从N20至N50, 刀具在Z向有运动, 但在XY平面没有运动, 因此, 在N50程序段刀补没有建立起来;如把N40程序段改为G01 G41 D01 Z-2 F50, 同样也难以建立刀补, 因为Z向运动对建XY平面刀补是不起作用的。

取消刀补是程序有刀补的状态回归到没有刀补的状态, 是建立刀补的逆过程, 刀具中心从与编程轨迹偏离一个偏置量回归到与编程轨迹重合, 实质上也是个刀具偏移的过程, 故刀具必须在刀补平面运动, 因此G40后须有补偿平面坐标指令, 仅仅有G40的程序段或G0 G40 Z100等程序段取消刀补是不合理的, 也容易产生过切等问题。

要注意的是, 刀具运动指令有直线式的, 如G00, G01;也有曲线式的, 如G02, G03, 建立和取消刀补的程序段, 所有数控系统都支持直线式运动指令, 但大部分系统不支持曲线式指令, 因此不宜编写G41 D1 G02 X_Y_F_之类程序段来建刀补, G40 G02X_Y_F_之类程序段来取消刀补。

4.2启用刀补, 必须指明刀具运动方向

在XOY平面建立刀具半径补偿指令格式为:GO1/G00 G41/G42 D_X_Y_F_, 其实本程序段不包含启用刀补所需的足够数据, 请看下面例子:

O123 (铣床加工、错误的启用刀补程序)

N10 G54 G40 G0 Z100 ( 16键槽铣刀)

N20 X-60 Y-60 M03 S1000

N30 G41 D1 X-40 F120

N40 Z2

N50 G01 Z-2 F50

……

上述程序中, 从N20～N30可知, 建刀补时, 刀具已经运动, 但N40、N50没有指明刀具在刀补平面运动方向, 就存在可能在轮廓左侧或右侧运动两种可能性, 因此刀补启用是失败的。

事实上, 现在数控系统大多数采用具有预览功能的C类刀具补偿, 在建立或执行刀具补偿功能时, 运用了多段程序段预读功能, 即在程序执行时, 数控系统内部同时储存了三个程序段的信息, 如果补偿平面存在连续两段没有有效移动指令或非补偿平面内轴运动指令程序段, 数控系统就没有足够的刀补信息, 无法正确计算、修正刀具运动轨迹, 并可能产生过切现象, 因此编使用刀补程序时, 在补偿平面内不应出现连续两段没有移动指令的程序段或非补偿平面内轴移动的程序段, 如G04 X2, G0 Z2 G01 Z-2 F30, M3 S800 M08, 在XY平面均属于没有运动或无效运动程序段, 使用刀补时不应连续出现。

4.3采用下刀后建刀补, 抬刀后取消刀补程序

从工艺安全考虑, 下刀一般分快进和工进两补, 且在刀具切入工件前, 往往有一些机床辅助性动作, 如启动主轴, 打开冷却液等, 这些都不在刀具补偿平面产生有效轴运动, 所以下刀前建刀补, 容易产生4.2所述使用刀补问题;另一方面取消刀补过程实质上也是个刀具偏移的过程, 这过程产生了不规则的刀具运动, 故抬刀前取消刀补, 容易产生多切问题, 抬刀后取消刀补, 刀具已远离工件, 则避免了多切的现象。

4.4采用与轮廓相切方向进出刀工艺

数控铣床铣削轮廓时, 沿轮廓切向进出刀不仅保证了工件表面质量, 也避免使用刀补时产生问题, 因此原则上, 在条件许可的情况下, 尽量采用切向切入和切出工件轮廓表面, 下面非切向进退刀易产生问题:如图1, 加工一个内方孔, 如能合理进刀, 只会在四个角出现少切现象, 但沿OA进刀切入, 则会产生过切现象。 O123

N10 G54 G40 G0 Z100 ( 16键槽铣刀)

N20 X0 Y0 M03 S1000

N30 Z2

N40 G01 Z-2 F50

N50 G41 D1 X40 Y-40 F120

N60 Y40

N70 X-40

……

上例中, 从刀补角度分析, 法向切入也是可以的, 沿OA处法向进刀, 不会产生过且, 但是法向切出会产生少切现象:

O123

N10 G54 G40 G0 Z100 ( 16键槽铣刀)

N20 X0 Y0 M03 S1000

N30 Z2

N40 G01 Z-2 F50

N50 G41 D1 Y-40 F120

N55 X40

N60 Y40

N70 X-40

N80 Y-40

N90 X0

N100 Y0

N110 G0 Z100

N120 G40 Y200

N130 M30

上例中, 非切向任何方向出刀, 都会引起少切现象, 如采用切向圆弧切入、切出则不会产生过切、少切等问题。

5结语

刀具半径补偿是数控系统中一个很重要的功能, 本文讲述了刀具半径补偿一些基本理论与问题, 对从事数控教学与数控相关工作者会有一定指导意义, 请注意的是本文主要以华中世纪星数控系统为依据来探讨, 仅供参考。

摘要：结合数控教学系统阐述了刀具半径补偿基本理论:刀具半径补偿概念引入、刀补类别、补偿过程和指令格式等, 分析阐述了刀补功能应用要点和注意问题, 对教学有一定指导意义。

关键词：刀补,数控,过切,偏置,程序

参考文献

[1]罗学科, 刘瑛, 黄根隆.数控编程手册[M].北京:化学工业出版社, 2005.

[2]王荣兴.加工中心培训教程[M].北京:机械工业出版社, 2006.

[3]HNC-21M/22M世纪星铣削数控装置编程说明书[M].武汉:华中数控股份有限公司, 2004.

[4]编委会.数控加工技师手册[M].北京:机械工业出版社, 2006.

[5]杨伟群.数控工艺培训教程[M].北京:清华大学出版社, 2006.

[6]顾京.数控机床加工程序编制[M].北京:机械工业出版社, 2006.

基于数控机床系统的刀具补偿分析 篇5

摘要：数控机床的刀具补偿功能差异很大，我经过三年的一线车间教学实训经验，通过对不同数控机床的刀具补偿功能较全面的分析和计算，熟悉其各自特点，掌握其刀具补偿应用技能，从而在理论教学和实践操作中能顺利解决各种具体实际问题。

关键词：数控机床 刀具补偿 刀具轨迹计算 刀位点

一、刀具补偿功能简介

使用数控机床的人都知道，用立铣刀在数控铣床或数控加工中心上加工工件时，可以清楚看出刀具中心的运动轨迹与工件已加工轮廓不重合，这是因为工件轮廓是立铣刀以运动包络的方式形成的。立铣刀的中心(底端面与轴线相交点)称为刀具的刀位点，刀位点的运动轨迹即代表刀具的运动轨迹。在数控加工中，是按工件轮廓尺寸编制程序，还是按刀位点的运动轨迹编制程序，显然是完全不一样的，需要根据具体情况来处理。

如图1所示，在数控铣床或数控加工中心中，由于数控系统有刀具补偿功能，可按工件轮廓尺寸进行程序编制。建立、执行刀补后，数控系统会自动计算，刀位点自动调整到刀具运动轨迹上。直接利用工件尺寸编制加工程序，刀具磨损时可重磨刀片(此时需根据实际情况适当调整刀具补偿值)或更换刀具，而加工程序不变，因此使用简单、方便。

目前，经济型数控机床(部分机床无刀具补偿功能)性能简化、结构简单、价格低廉，在企业和学校中有一定的拥有量。在经济型数控机床系统中，如果没有刀具补偿功能，只能按刀位点的运动轨迹尺寸编制加工程序，这就要求先根据工件轮廓尺寸和刀具直径及几何尺寸计算出刀位点的运动轨迹。因此计算量大、过程复杂，且刀具磨损、更换需重新计算刀位点的轨迹尺寸，全部调整或重新编制加工程序，费时费力费钱。

二、数控机床系统中的刀具补偿

(一)数控车床刀具补偿。数控车床刀具补偿功能包括刀具位置补偿和刀尖圆弧半径补偿两方面。在加工程序中用T功能指定，TXXXX中前两个XX为刀具号，后两个XX为刀具补偿号，如T0202。如果刀具补偿号为00，则表示取消刀补。

1、刀具位置补偿。对于刀具磨损或重新安装刀具引起的刀具位置变化，建立、执行刀具位置补偿后，其加工程序不需要重新编制。办法是测出每把刀具的刀位点相对于某一理想位置的刀位偏差(X向与Z向)并输入到指定的存储器内，程序执行刀具补偿指令后，当前刀具的实际位置就到达理想位置。

如图2所示的加工情况，如果没有刀具补偿，刀具从0点移动到1点，对应程序段是N60 G00 X45 Z93 T0200，如果刀具补偿是X=+3，Z=+4，并存入对应补偿存储器中，执行刀补后，刀具将从0点移动到2点，而不是1点，对应程序段是N60 G00 X45 Z93 T0202。

2、刀尖圆弧半径补偿。编制数控车床加工程序时，车刀刀尖被看作是一个点(假想刀尖P点)，但实际上为了提高刀具的使用寿命和降低工件表面粗糙度，车刀刀尖被磨成半径不大的圆弧(刀尖AB圆弧)，如图3所示，这必将产生加工工件的形状误差。另一方面，由于刀尖圆弧所处的特殊位置，车刀的形状对工件加工也将产生影响，而这些可采用刀尖圆弧半径补偿来解决。车刀的形状和位置参数称为刀尖方位代码(T值)，如图4所示。

3、刀补参数。每一个刀具补偿号对应刀具位置补偿(X和Z值)和刀尖圆弧半径补偿(R和T值)共4个参数，在加工之前输入到对应的.存储器。在自动执行过程中，数控系统按该存储器中的X、Z、R、T的数值，自动修正刀具的位置误差和自动进行刀尖圆弧半径补偿。

数控加工刀具半径补偿原理研究 篇6

1 刀具半径补偿原理

1.1 刀具半径补偿的概念

按照零件轮廓编制的程序及预先设定的参数设置, 实现刀具中心自动补偿半径的功能即为刀具半径补偿功能。

1.2刀具半径补偿采用的方法

采用的方法主要有2种。

(1) B刀具补偿。指的是刀具中心轨迹的段之间的连接依靠圆弧连接过渡实现。

该种刀补方法算法操作简单, 而且较容易实现。但是, 也有其弊端, 当加工外轮廓尖角时, 由于设置程序时轨迹是通过圆弧连接的, 加工时刀具始终在一点处进行切削, 外轮廓尖角被加工成小圆角现状, 这样加工出的零件尖角的工艺较差。而当加工内轮廓尖角时, 编程人员必须做一项辅助性的工作, 即增加一个辅助的过渡圆弧, 而且还要求刀具半径必须小于过渡圆弧的半径。人为增加过渡圆弧将加大编程难度;而当刀具半径大于过渡圆弧半径时, 将会因刀具干涉而产生过切形象, 最终造成加工零件不达标。

(2) C刀具补偿。指的是刀具中心轨迹段间的连接采用直线连接过渡。直接实时自动计算刀具中心轨迹的转接交点。这种刀补方式尖角工艺性好, 在加工内轮廓时, 可实现过切自动预告。

在处理方法上, 2种刀补的区别体现在:

B刀具补偿采用的处理方法为:读一段, 算一段, 走一段。该方法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刀具补偿采用的方法是一次性完成对2段的处理。即先处理本段, 再依据下一段来确定刀具中心轨迹的段间过渡状态, 进而完成本段刀补运算处理。

1.3 过渡方式

转接角α, 如图1所示, 代表2段编程轨迹在交点处非加工侧的夹角。

依据转接角及刀补方向, 可将从一编程段到另一编程段的过渡方式分为3种, 即:

缩短型:α≥1800

伸长型:900≤α<1800

插入型:00≤α≤900

转接过渡的原则是, 必须保证零件轮廓接近编程轮廓, 确保转接处的工艺性, 刀具贴近工件轮廓。

1.4 刀具半径补偿的过程

由于理论的加工轨迹和实际加工轨迹不重合, 在加工过程中, 需要将这个相差的半径值消除掉。如果不考虑刀具半径补偿, 那么在加工时直接按照工件轮廓编程, 则加工出来的工件的尺寸必然不符合零件图的要求, 如果是外轮廓加工则实际加工出来的尺寸一定比原尺寸小, 相反, 如果是内轮廓加工则实际加工的尺寸比要求尺寸大, 所以必须偏移一个刀具的半径值。如图2所示, 刀具偏移的量R与刀具半径的值r是相等的, 在数控加工时, 计算机数控系统依据零件程序及刀具偏量设置单元中的刀具直径值, 可对刀具中心轨迹自动进行计算, 以完成零件的加工。而当刀具半径值发生改变时, 不必更改零件程序, 只需改变存放在刀具半径设置寄存器中的刀具直径值, 数控系统就可用同样的程序完成不同刀具的加工。

2 刀具半径补偿的转接过渡过程

数控机床加工的轨迹只有直线及圆弧2种, 因此, 其转接形式也就有4种, 分别为:直线接直线、直线接圆弧、圆弧接直线、圆弧接圆弧。

刀具半径补偿的过程包括3个步骤:刀具半径补偿的建立、刀具半径补偿的进行、刀具半径补偿的撤销。具体如图3所示。

2.1 刀具半径补偿的建立

刀补的建立过程必须在工件加工之前, 即从起刀点到零件加工的切削起始点之间建立刀补, 在编写程序的过程中体现为引入了G41或G42指令。

2.2 刀具半径补偿的执行

一旦在程序中引入刀具半径补偿指令, 则数控系统就会对刀补指令进行调用, 并结合所设置的刀具直径值执行刀补, 一直到刀具半径补偿结束, 出现G40指令。在执行刀补的过程中, 刀具中心轨迹的偏离值用D01来定义。

2.3 刀具半径补偿的撤销

当工件所需要加工的部位加工完成之后, 应该取消刀补, 这个过程, 一般在返回零点过程中。在程序执行过程中, 利用G40指令来指定。

3 结语

刀具半径补偿指令作为数控系统的核心技术之一, 在数控加工中意义重大。在零件加工过程中, 若采用刀具半径补偿, 编程人员只需要对零件被加工轮廓编程即可。现场操作人员也只需要通过控制面包修改下刀补地址的数值即可。这样可以大大减少了编写程序的工作量, 提高程序的利用率和加工效率。

摘要：刀具半径补偿作为数控加工工艺中的一种特殊技术, 在实际生产应用中具有重要的意义。在数控加工过程中, 根据工件轮廓轨迹以及刀具的半径值能够合理地计算出刀具的运动轨迹路线, 大大简便了数控程序的编写。文章介绍了刀具半径补偿的概念、方法和过程等内容。引入刀具半径补偿后, 就可以忽略掉不同刀具加工的实际半径差异, 用相同的程序加工工件, 既简化了程序, 又节省了生产时间, 提高了加工效率。

关键词：数控加工,刀具半径补偿,方法,过程

参考文献

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浅析数控车削中刀具半径补偿的应用 篇7

1 刀具半径补偿的引入

数控车床总是按照“假想刀尖”P点来进行对刀的, 编程时也是按照假想刀尖来编程的, 从而使刀尖位置与程序中的切削起点、零件轮廓各基点坐标以及换刀点重合, 但是车刀在车削时, 实际切削点是过渡刃圆弧与零件轮廓表面的切点。

在车削圆柱面时, 假想刀尖P点的X坐标值与A点的X坐标值是相同的, 因此, 对于圆柱的径向尺寸在加工时究竟是P点还是A点参与切削不存在差别;同样, 假想刀尖P点的Z坐标值与A点的Z坐标值是相同的。因此, 对于圆柱的轴向尺寸或零件端面在加工时究竟是P点还是B点参与切削也不存在差别。

在车削锥面或圆弧时, 如果按假想刀尖编程加工, 会造成过切或欠切现象。

图2为按假想刀尖编程加工锥面时产生的欠切现象。在程序编写时, 是按照假想刀尖来对轮廓进行编写的, 从上图中可以看出来, 要加工轮廓应该是P1P2直线段, 而当刀尖从P1运动到P2时, 刀具实际切削的路径是P1P2下方的直线段, 造成锥面加工的欠切。

图3为按假想刀尖编程加工凸圆弧面时产生的欠切现象, 从图中可以看出, 要加工轮廓应该是P1P2之间虚线部分圆弧线段, 而当刀尖从P1运动到P2时, 刀具实际切削的路径是P1P2圆弧下方与刀尖圆弧相切的实线圆弧线段, 造成凸圆弧面加工的欠切。图4为按假想刀尖编程加工凹圆弧面时产生的欠切现象, 同样从图中可以看出, 要加工轮廓应该是P1P2之间虚线部分圆弧线段, 而当刀尖从P1运动到P2时, 刀具实际切削的路径是P1P2圆弧下方与刀尖圆弧相切的实线圆弧线段, 造成凹圆弧面加工的欠切。

用假想刀尖编程加工锥面或圆弧面时, 为保证零件尺寸及形状, 需要计算刀具刀尖圆弧圆心等编程参数, 尤其是当刀具磨损或重磨后, 编程参数需要重新计算, 否则会产生加工误差。为解决这一难题, 我们引入刀具半径补偿的概念。

一般数控装置都有刀具半径补偿功能, 在实际加工中, 可以对刀尖圆弧半径引起的误差进行补偿, 称为刀具半径补偿。

2 刀具半径补偿的方法

刀具半径补偿的引入为编写程序提供了方便, 编程时不需要计算刀尖圆弧中心的运动轨迹, 只要按照零件轮廓编程, 并在程序中采用刀具半径补偿指令, 并通过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和刀尖方位T。当机床系统执行程序时, 数控装置读取存储器中相应刀具号的半径补偿参数, 同时自动计算刀尖圆弧中心轨迹, 刀具按照计算出的数值自动沿刀尖方位T方向偏离零件轮廓一个刀尖圆弧半径值R (参见图5) , 并按刀尖圆弧中心轨迹运动, 从而加工出所要求的工件轮廓。

从图5b中可以看出, 加工过象限圆弧时, 刀具的选择很重要, 否则会造成车刀副切削刃与工件的干涉。

3 刀具半径补偿的指令

程序中采用的刀具半径补偿指令有:G41、G42、G40。

其中:G41为刀具半径左补偿, 即顺着刀具运动方向看, 零件在刀具的左边;G42为刀具半径右补偿, 即顺着刀具运动方向看, 零件在G刀4具2的G右0边0;上述判断为刀架在操作者内侧时情况, 若刀架在操作者外G侧0则1刚好相反。G40为刀具半径补偿取消, 使用该指令后, G41、G42指令无效。刀具半径补偿指令格式为:0041GG40G

4 刀具半径补偿的建立与取消

刀具半径补偿的建立与取消都必须通过刀具直线运动来实现, 参见图7。

刀具半径补偿的过程分为3步:[4]

1) 刀具半径补偿的建立:即刀尖圆弧中心从编程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏离一个偏置值 (刀尖圆弧半径值R[) 5]的过程;

2) 刀具半径补偿的进行:执行有G41、G42指令的程序段后, 刀尖圆弧中心始终与编程轨迹相距一个偏置值;[6].

3) 刀具半径补偿的取消:刀具离开工件, 刀尖圆弧中心过渡到与编程轨迹重合的过程。

图7中实线A—K为编程轨迹, 虚线为刀具移动轨迹。引入刀尖半径补偿时, 刀尖圆弧中心最终移动到下一个程序段起点的垂线上且距离为r的地方 (r为刀尖半径) , 在此后的补偿执行阶段, 刀尖圆弧中心一直保持这个偏移量。开始取消补偿时, 刀尖圆弧中心停在前一个程序段终点的垂线上, 自这一点开始, 进行取消补偿。实际应用时, 应在刀具未切削工件时进行引入补偿和取消补偿, 最好将引入补偿的终点和取消补偿的起点选在工件轮廓的延长线上, 以保证工件轮廓光滑, 无毛刺。

编程时, G41、G42不能同时使用, 即在程序中, 前面有了G41或G42指令之后, 就不能再直接使用G41或G42指令。若想使用, 必须先用G40指令解除原补偿状态后, 才可以再使用G41或G42指令, 否则补偿就不正常了。

5 刀具半径补偿参数及设置

在数控车削过程中, 未进行刀尖圆弧半径补偿时, 是控制假想刀尖运动轨迹的;当有刀尖圆弧半径补偿时, 是控制刀尖圆弧中心运动轨迹的。因此, 必须要找到刀尖圆弧中心相对于假想刀尖的位置, 这个位置是由刀尖圆弧半径R和刀尖方位T共同表达的, 通过数控系统的操作面板向系统存储器中输入, 参见图8。

一般刀尖圆弧半径R取值为:粗加工不需补偿, 半精加工取0.4mm, 精加工取0.2mm。

刀尖的方位有9种, 如图9所示。常用的刀尖方位有:外圆右偏刀T=3, 镗孔右偏刀T=2。

6 结论

半径补偿功能是数控车削中很重要的功能, 它可以减少数控编程中的繁琐计算简化编程, 最重要的是它可以通过修改刀具中半径补偿参数就可以控制轮廓尺寸, 从而使刀具磨损后程序仍不要修改, 在宏程序加工中半径补偿功能作用更明显, 半径补偿参数可以内部传递, 参数可以从小到大变化。

参考文献

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浅析数控铣削中刀具的半径补偿功能 篇8

1 刀具半径补偿功能的概念

在数控铣削过程中, 数控系统根据刀具的半径补偿指令和偏置量自动调整刀具相对于工件轮廓的运动方向以及刀具中心相对于编程轮廓线偏移量的这一功能就是刀具的半径补偿功能。

2 刀具半径补偿功能指令及其含义

刀具半径补偿功能指令有G41G42G40。G41:刀具半径左补偿指令, 即铣削过程中, 刀具沿着工件轮廓曲线的左边进行进给运动, 往进给运动方向看, 刀具中心相对于轮廓曲线向左有一个偏移量;G42:刀具半径右补偿指令, 即铣削过程中, 刀具沿着工件轮廓曲线的右边进行进给运动, 往进给运动方向上看, 刀具中心相对于轮廓曲线向右有一个偏移量, 运用G41或G42刀具补偿方式都要在正式铣削前建立好, 在进刀切削前做好准备;G40:取消刀具半径补偿指令, 即刀具中心对编程轮廓线不产生方向偏置, 刀具中心与编程轮廓重合, 取消刀具补偿要在切削进给结束, 刀具离开工件后才能运用。

3 刀具半径补偿编程格式

其中, G41或G42决定刀具相对于工件轮廓线的进刀方向, 符号D为刀具中心偏移量代号, 它所对应的刀补表的数值代表刀具中心相对于工件轮廓编程线的距离, 即偏移量。

4 刀具半径补偿功能的具体理解

4.1 以图一为例说明刀具半径左补偿 (G41) 功能的刀具运动方向、偏移量以及刀具左补偿的建立, 进行, 取消三个阶段。

从图中可以看出:从起刀点A到进刀点B, 就是建立刀具左补偿G41的过程, 刀具到达B点后, 刀具补偿已经建立, 此时, 刀具发生了两个变化, 一是刀具已经沿着编程轮廓曲线做好靠左进刀的准备, 二是刀具中心已经相对于编程曲线向左 (沿进给方向看) 偏移了一个距离R, 这个距离就是偏移量。刀具从B点起进给铣削经点1、2、3、4、5、6到C点出刀, 就是刀具左补偿的进行过程, 即保持刀具的运动方向和中心偏移量不变, 到达铣削工件的目的;刀具在C点出刀后, 已经不需要刀补了, 从C点到A点就是取消刀具补偿的过程, 即刀具回到A点后, 刀具中心又与A点坐标重合, 中心不产生偏移, 这就是刀具左补偿G41从建立、进行到取消的三个阶段。

4.2 以图二为例说明刀具半径右补偿 (G42) 功能的刀具运动方向、偏移量以及刀具右补偿的建立, 进行, 取消三个阶段。

从上图中可以看出:从起刀点A到进刀点B, 就是建立刀具右补偿G42的过程, 刀具到达B点后, 刀具补偿已经建立, 此时, 刀具发生了两个变化, 一是刀具已经沿着编程轮廓曲线做好靠右进刀的准备, 二是刀具中心已经相对于编程曲线向右 (沿进给方向看) 偏移了一个距离R, 这个距离就是偏移量。刀具从B点起进给铣削经点1、2、3、4、5、6到C点出刀, 就是刀具右补偿的进行过程, 即保持刀具的运动方向和中心偏移量不变, 到达铣削工件的目的;刀具在C点出刀后, 已经不需要刀补了, 从C点到A点就是取消刀具补偿的过程, 即刀具回到A点后, 刀具中心又与A点坐标重合, 中心不产生偏移。这就是刀具右补偿G42从建立、经保持到取消的整个过程。

5 刀具半径补偿的运用

运用刀具半径补偿功能不仅能简化编程, 还可以不修改程序通过修改偏移量就可以到达加工工件的目的, 由上图可以看出, 对工件进行粗加工时, 偏移量=预设余量+刀具半径, 精加工时, 偏移量=粗加工偏移量-精加工余量;另外, 还可以利用同一程序, 加工同一公称尺寸凹凸型面, 即加工外轮廓时, 偏移量=+D, 加工内轮廓时, 偏移量=-D, 不改变程序就可以加工内外轮廓面, 且运动方向一致, 加工出来的凹凸轮廓面具有很好的一致性。

6 运用刀具半径补偿时的一些注意事项

6.1 刀具半径补偿的建立和取消要通过刀具的直线运动方式来实现;

6.2 刀补的建立和取消要配对使用;

6.3 为了防止在建立和取消刀补时刀具产生过切现象, 建立和取消程序段的起点位置与终点位置最好与补偿方向在同一侧;

6.4 在刀具补偿模式下, 一般不允许存在两段以上的非补偿平面内移动指令, 否则刀具也会出现过切等危险动作。

总之, 在数控铣削编程中, 刀具的半径补偿功能是非常重要的, 运用该功能不仅简化了程序的编写, 而且不需要操作者修改程序, 仅仅通过对刀具中心偏移量的调整就可很方便的加工出合格的工件。因此在零件轮廓的数控编程铣削中运用刀具的半径补偿功能, 具有非常重要的里程碑意义。

摘要：在数控铣床上通过手工编程铣削加工工件时, 很多内容的加工都离不开运用刀具的补偿功能, 特别是在对工件的轮廓铣削中运用刀具的半径补偿功能可以大大的简化程序, 在数控铣削中显示出很大的优越性, 本文浅析铣削过程中刀具半径补偿功能的原理、运用方法及其相关注意事项。

关键词：数控铣削,刀具,半径补偿

参考文献

[1]沈建峰主编.数控机床编程与操作 (数控铣床、加工中心) [M].北京.中国劳动社会保障出版社.2005.

数控加工中刀具半径补偿的应用 篇9

1.1 半径补偿及长度补偿

因为刀具总是有一定的刀具半径或刀尖的圆弧半径, 所以在零件轮廓加工过程中刀位点运动轨迹并不是零件的实际轮廓, 它们之间相差一个刀具半径, 为了使刀位点的运动轨迹与实际轮廓重合, 就必须偏移一个刀具半径, 这种偏移称为刀具半径补偿。刀具长度补偿, 是为了用于刀具轴向的进给补偿, 它可以使刀具在轴向的实际进刀量比程序给定值增加或减少一个补偿值, 而不必考虑刀具的实际长度以及各把刀具不同的长度尺寸, 使刀具顶端到达编程位置而进行的刀具位置补偿, 编程人员不必计算刀具的实际中心轨迹, 只需根据工件的轮廓计算出图纸上各点的坐标值然后编出程序, 再把刀具半径作为补偿量放在半径补偿寄存器里。数控装置能自动计算出刀具中心轨迹, 不管刀具半径如何变化, 我们只需更改刀具半径补偿值, 就可以控制工件外形尺寸的大小, 对上述程序基本不用作修改。

1.2 数控加工中半径补偿的作用主要有一下几点:

1.2.1 简化编程。

1.2.2 控制刀具磨损。

1.2.3 同一程序或数模实现粗精加工。

1.2.4 可同一程序或数模实现凸凹模制造。

1.2.5 半径补偿解决主要用于试切对刀

形成的虚拟刀位点轨迹和实际圆弧球面切削点不同造成形状误差.解决的办法:即取一和实际切削点距离不变的点 (刀尖圆弧圆心) 为编程轨迹.因虚拟刀位点和圆弧中心的距离为一个刀尖半径, 所以采用补偿刀尖半径的方法可以解决形状误差问题。

2 刀具半径补偿的过程

2.1 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。

2.2 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。

2.3 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。

3 刀具半径补偿量的指定

数控系统的刀具半径补偿就是将计算刀具中心轨迹的过程交由数控系统执行, 编程员假设刀具的半径为零, 直接根据零件的轮廓形状进行编程。因此, 这种编程方法也称为对零件的编程, 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。在加工过程中, 数控系统根据零件程序和刀具半径自动计算刀具中心轨迹, 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, 只需修改放在刀具半径偏置寄存器中的刀具半径值, 或者选用存放在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。

在进行数控加工前, 必须预先设置好刀具半径补偿量。刀具半径经补偿量的指定, 通常由有关代码指定刀具补偿号, 并在代码补偿号中输入刀具半径补偿量, 刀具补偿号必须与刀具编号相对应。在加工中, 如果没有更换刀具, 则该刀具号的补偿量一直有效。

4 使用刀具半径补偿注意事项

4.1 察视角要从补偿平面的法线正向往

负向看, 假设工件不动, 刀具运动, 延着刀具运动的方向看过去, 如果需要刀具偏向左边就是左补, 反之右补。

4.2 具半径补偿的建立与取消, 只有在移动指令G00或G01下才能生效。

4.3 具半径补偿的建立与取消, 应在辅

助程序段中进行, 不能编程在轮廓加工的程序段上, 这是需要特别注意的地方。具体就是进刀线EF和退刀线BA与加工轮廓EDCB必须是各自独立的五条线, 进刀线和退刀线不能是加工轮廓的延伸线, 否则产生过切。

4.4 刀线和退刀线的长度必须大于刀具半径, 否则也产生过切。

4.5 具半径的补偿值存储在指定的寄存

器中, 当刀具半径补偿值发生变化时, 只需要修改寄存器中的刀具半径值即可, 不需要修改程序。因此, 利用刀具半径补偿功能编写的轮廓加工程序, 与刀具半径无关。

5 刀具半径补偿程序编制中的数学处理

5.1 程序编制中的数学处理

根据被加工零件图样, 按照已经确定的加工工艺路线和允许的编程误差, 计算数控系统所需要输入的数据, 称为数学处理。数学处理一般包括两个内容:根据零件图样给出的形状, 尺寸和公差等直接通过数学方法 (如三角、几何与解析几何法等) , 计算出编程时所需要的有关各点的坐标值;当按照零件图样给出的条件不能直接计算出编程所需的坐标, 也不能按零件给出的条件直接进行工件轮廓几何要素的定义时, 就必须根据所采用的具体工艺方法、工艺装备等加工条件, 对零件原图形及有关尺寸进行必要的数学处理或改动, 才可以进行各点的坐标计算和编程工作。

5.2 选择编程原点

从理论上讲编程原点选在零件上的任何一点都可以, 但实际上, 为了换算尺寸尽可能简便, 减少计算误差, 应选择一个合理的编程原点。铣削加工的编程原点。编程原点选定后, 就应把各点的尺寸换算成以编程原点为基准的坐标值。为了在加工过程中有效的控制尺寸公差, 按尺寸公差的中值来计算坐标值。零件图样零件的轮廓是由许多不同的几何要素所组成, 如直线、圆弧、二次曲线等, 各几何要素之间的连接点称为基点。基点坐标是编程中必需的重要数据。

刀尖半径补偿是在加工平面内, 沿进给方向看, 根据刀尖位置在编程轨迹左边/右侧判断来区分的。加工平而的判断, 与观察方向即第而轴方向有关。数控机床的刀尖半径补偿方向。由于数控程序是针对刀具上的刀位点进行编制的, 因此对刀时使该点与程序中的起点重合。在没有刀具圆弧半径补偿功能时, 按哪点编程, 则该点按编程轨迹运动, 产生过切或少切的大小和方向因刀尖圆弧方向及刀尖位置方向而异。当有刀具圆弧半径补偿功能时须定义上述参数, 其中刀尖位置方向号从0至9有10个方向号。当按假想刀尖A点编程时, 刀尖位置方向因安装方向不同、从刀尖圆弧中心到假想刀尖的方向, 有8种刀尖位置方向号可供选择, 并依次设为1一8号:当按刀尖圆弧中心O点编程时, 刀尖位置方向则设定为O或9号。该方向的判断也与第三轴有关, 为数控车床的刀尖安装方向。刀尖半径补偿的加入是执行G41或G42指令时完成的, 当前面没有G41或G42指今时, 可以不用G40指令, 而且直接写入G41或G42指令即可;发现前面为G41或G42指令时, 则先应指定G40指令取消前面的刀尖半径补偿后, 在写入G41或G42指令, 刀尖半径补偿的取消是在G41或G42指令后面, 加G41指令完成。

总结

刀具半径刀具补偿在数控加工中有着非常重要的作用, 灵活、合理地运用刀补值并结合刀补原理正确编制程序是保证数控加工有效性、准确性的重要因素。生产实践表明灵活应用刀具半径补偿功能, 合理设置刀具半径补偿值, 在数控加工中有着重要的意义。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。

参考文献

[1]方沂等.数控机床的编程与操作[M].国防工业出版社, 1999.

[2]李家杰等.数控机床编程与操作实用教程[M].东南大学出版社, 2005.

[3]罗学科等.数控加工机床[M].化学工业出版社, 2003.

刀具补偿 篇10

1 刀具半径补偿的定义

所谓刀具半径补偿指当用半径为R的圆柱铣刀铣削工件轮廓时,如果机床不具备刀具半径补偿功能,编程人员就要按照离开轮廓距离为R的刀具中心运动轨迹的坐标值进行编程[2]。显然,涉及到一系列的计算问题远比根据轮廓坐标值进行编程要来的复杂。再加上刀具磨损和刃磨后,刀具半径减小,编程又要根据新数据进行,这对批量生产时,影响较大。刀具半径补偿就是让编程人员根据工件轮廓坐标值进行编程计算,而数控系统能够根据轮廓和刀具半径R的数值自动计算出刀具中心的运动轨迹,使刀具沿轨迹移动,加工出符合半径补偿一般要求的轮廓,刀具适用于铣刀类刀具。用铣刀加工工件的外轮廓或内轮廓时,采用刀具半径补偿。

2 数控加工中“刀具半径补偿”在零件加工余量铣削的应用分析

在编制工件粗、精加工程序的过程中,合理运用刀具半径补偿功能,可以极大减少计算工作量,提高加工效率[3]。如一个工件的外形加工分为粗加工和精加工,当编制完粗加工程序,制定精加工程序时,因粗加工后工件外形尺寸发生了变化,又要重新计算精加工的刀具中心坐标值,计算工作量较大。此时,如果使用刀具半径补偿功能,可以忽略刀具半径,而只根据工件尺寸进行编程,然后把刀具半径作为半径补偿值放在半径补偿寄存器里。不管是临时更换铣刀或进行粗精加工,仅需要更改刀具半径的补偿值就可以控制工件的外形尺寸,而加工程序则基本上不用改动。

应用数控铣床进行零件轮廓加工时,根据刀具半径补偿的定义,以轮廓坐标值编程。但要利用刀具半径补偿,使刀具中心沿轮廓线自动调整出刀具半径R的距离,加工出符合要求的轮廓来。如,加工中间突出5mm,直径φ30mm的零件,程序如下:(刀具直径为8mm)。

N10 G54 G90

N20 M03 S1000 F200

N30 M08

N40 G00 X15,Y-22

N50 G01 Z-5

N60 G42 D01

N70 G01 X15 ,Y0

N80 G03 X15 Y0

N90 G01 X15,Y22

N100 G01 Z2

N110 G40

N120 M05

N130 M09

N140 M30

程序中N60语句,D01 即为刀具半径补偿,在参数设置时,因刀具直径为8mm,故设置成4mm。所以,铣床加工时,刀具中心自动调整到离加工轮廓4mm处进行加工,完成加工需求。也正是基于这样的思路,如果在完成轮廓加工后。将刀具半径补偿参数设置值放大,例如,6mm,刀具中心就在离轮廓6mm的轨迹上铣削,正好铣削加工余量部分,依次类推,利用刀具半径补偿完全可以把余量部分全部铣削掉,轻而易举地加工出符合要求的轮廓来。既避免了因手动铣削而造成的表面粗糙弊病,又克服了另编程序铣削的复杂性和效率低下性。因此,利用刀具半径补偿进行加工余量铣削时即简化了操作又有利于提高效率。

3 利用刀具半径补偿进行加工余量铣削的注意事项

(1)刀具半径补偿应用分两大类:①刀具半径左补偿G41。即沿刀具进刀方向看去,刀具中心偏在零件轮廓的左侧;②刀具半径右补偿G42。取消刀具半径补偿用G40指令或H00指令[4]。

(2)在建立、取消刀补时所使用的G41、G42、G40指令的程序段中,必须同时使用G00或G01指令,不能使用G02 或G03 指令。

(3)当刀具半径补偿取负值时,G41 和G42 的功能互换。

(4)刀具半径补偿有B功能和C功能两种补偿形式[5]。由于B功能刀具半径补偿只能根据本段程序进行刀补计算,不能解决程序段之间的过渡问题,使用时均将工件轮廓处理成圆角过渡,因此,工件尖角处工艺性较差;C功能刀具半径补偿能自动处理两程序段刀具中心轨迹的转接,可完全按照工件轮廓进行编程,因此,现代GNG数控机床几乎都采用C功能刀具半径补偿。当采用C 功能刀具半径补偿时,要求在建立刀具半径补偿程序段的后续两个程序段中,必须含有指定补偿平面的位移指令(G00、G01,G02、G03 等),否则无法建立正确的刀具半径补偿。

(5)设置刀具半径补偿参数值不是无限放大的。当加工余量较大,但参数已是最大值时,就无法再利用这种方法进行铣削。那如何解决呢?其实我们知道,参数放大后对加工余量铣削的轨迹就是采用加工轨迹的程序。我们想办法在原程序的基础上改动数据使其加工轨迹放大,在此基础上再利用刀具半径补偿进行铣削加工余量,上述问题就迎刃而解了。

(6)在上述文中所举的例子中,是指铣削加工余量不是很复杂的情况而言的,若加工轮廓比较复杂,不能盲目使用,以免损坏需要加工的轮廓。

4 小结

从上述文中可以看出,对于批量生产的、加工轮廓不是最复杂的零件。在应用铣床进行加工时,对于加工余量的铣削完全可以利用刀具半径补偿来完成。即简化操作又有利于提高效率。

参考文献

[1]李蓓华.数控机床操作工(中级)[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2004.

[2]张超英,罗学科.数控机床加工工艺与编程及操作实训[M].北京:高等教育出版社,2002.

[3]邹新宇.数控编程[M].北京:清华大学出版社,2006.

[4]吕修海.数控加工编程与操作[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007.