加工中心刀具长度补偿的应用探讨

加工中心刀具长度补偿的应用探讨（精选6篇）

篇1：加工中心刀具长度补偿的应用探讨

技师论文

工种:加工中心

加工中心刀具长度补偿的应用分析 姓名:徐祥飞

身份证号码:***215 等级:二级(技师)准考证号码: 培训单位:衢州市技师学院

鉴定单位:衢州市技师学院培训中心鉴定处 2008年11月20日

加工中心刀具长度补偿的应用分析

作者:徐祥飞开山集团凯文螺杆机械有限公司 时间:2008年11月20日

摘要:在加工中心的加工过程中通常会进行换刀 ,针对不同的刀具长度 ,需要使用刀具长度补偿功能来提高编程效率。本文结合应用实例对刀具长度补偿的概念、执行过程、使用技巧进行了深入的探讨。

关键词：加工中心;刀具补偿;应用；编程;坐标;一.刀具长度补偿的概念

刀具长度补偿是数控机床一项非常重要的概念。一般在使用数控机床尤其是加工中心的加工过程中 ,通常会用换刀指令选择不同的刀具 ,这就使刀具的长度发生变化,造成了非基准刀的刀位点起始位置和基准刀的刀位点起始位置不重合。在编程过程中,若对刀具长度的变化不作适当处理,就会造成零件报废、甚至撞刀。为此,在数控加工中入了刀具长度补偿的概念,以提高编程的工作效率。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。由此可见,在建立、执行刀具长度补偿后,由数控系统自动计算、自动调整刀位点到刀具的运动轨迹。当刀具磨损或更换后,加工程序不变,只须更改程序中刀具长度补偿的数值即可。度补偿方向由G43或G44确定,在原来的程序中Z坐标的基础上伸长或缩短一个刀具长度补偿值。二.刀具长度补偿功能的执行过程刀具长度补偿的执行过程一般分三步。

(!)建立刀具长度补偿。刀具由起刀点接近工件,刀具长在刀具补偿进行期间 ,刀具中心 Z坐标始终偏离程序中 Z坐标一个刀具长度补偿值的距离。

(2)进行刀具长度补偿。一旦建立了刀具长度补偿,则一直维持该状态,直到取消刀具长度补偿为止。

(3)撤消刀具长度补偿。刀具撤离工件 ,回到退刀点 ,用 G49命令取消刀具长度补偿。三.刀具长度补偿功能的应用图 1 孔加工 如图所示

我们要加工两个Φ20mm的孔(用 1号刀)和一个Φ10mm(用 2号刀)的孔 ,分别用一把长度 50mm直径 20mm的 1号刀(基准刀)和长度100mm直径 10mm的 2号刀加工。在该工件的加工过程中需要用两把不同的刀具 ,而此时机床已经设定了工件零点当换刀加工另一个孔时 ,如果 2号刀也从设定零点开始加工 ,2号刀因为比 1号刀长 ,所以会导致刀具和工件相撞。此时如果设定刀具补偿,把 1号刀和 2号刀的长度进行补偿 ,此时机床零点设定后 ,即使是 1号刀和 2号刀长度不同 ,因补偿的存在 ,在调用 2号刀工作时 ,零点 Z坐标已经自动向 Z+(或 Z-)补偿了 2号刀的长度 ,保证了加工零点的正确。具体的加工程序如下 :(以主轴轴端作为起刀点 ,设置 H01 = 50mm ,H02 = 100mm ,)N10 G90 G10 L2 P1 X-250.0 Y-200.0 Z-150.0;N20 T01 M06;

N30 G90 G00 G54 X60.0 Y70.0;N40 G43 H01 Z50.0 M8;N50 M3 S500;N60 G98 G82 R3.0 Z-18.0 F120 P2000;

N70 X140.0 Y50.0;N80 G80 M9;N90 M5;

N100 G91 G28 Z0;N110 G91 G28 Y0;N120 T02 M06;

N130 G90 G00 G54 X90.0 Y30.0;N140 G43 H02 Z50.0 M8;N150 M3 S800;N160 G98 G81 R3.0 Z-35.0 F200;

N170 G80 M9;N180 M5;

N190 G91 G28 Z0;N200 G91 G28 Y0;N210 M30 在上述程序中 ,我们不难发现 ,在编程中坐标值是完全按工件的轮廓尺寸编写的 ,而编程的零点并不是刀位点 ,那么为何在加工过程中没有发生撞刀呢 ?这是因为我们使用了刀具长度补偿指令 G43 ,执行该指令后会使刀具的位置发生变化 ,从而避免了事故的发生 ,也使我们的编程得以简化。

四 刀具长度补偿指令的使用技巧

1．刀具长度补偿的方式

(1)用刀具的实际长度作为刀长的补偿。用对刀仪测量刀具的长度 ,然后把这个数值输入到刀具长度补偿寄存器中作为刀长的补偿。用该方式进行刀具补偿,可以避免在加工不同工件时不断地修改刀长偏置,事实上许多大型的机械加工型企业对数控加工设备的刀具管理都采用建立刀具档案的办法,既用一个小标牌写上每把刀具的相关参数,包括刀具的长度、半径等资料。这样即使受刀库容量限制,需取下刀具而重新安装时,只需根据刀具标牌上的刀长数值作为刀具长度补偿而无需再测量,可节省辅助工作时间。另外,用刀具实际长度作为刀长补偿可以在机床运行加工的同时,在对刀仪上进行其他刀具的长度测量,不必占用机床运行时间,可充分发挥加工中心的效率。

（2）采用刀尖在Z方向上与编程零点的距离值(有正负)作为补偿值。这种方法适用于一个人操作机床而没有足够时间来用对刀仪测量刀具长度的工作环境。采用这种刀具长度补偿方式,其补偿值即是主轴从机床Z坐标零点移动到工件编程零点时的刀尖移动距离,因此补偿值总为负值且很大。当用同一把刀加工其它工件时就需要重新设置刀具长度补偿值。2．刀具长度补偿指令在长度补偿指令中出现了两个指令 G43和 G44 ,其中 G43指令为加补偿值 ,也叫正向补偿 ,即把编程的 Z值加上 H代码指定的偏值寄存器中预设的数值后作为 CNC实际执行的 Z坐标移动值 ,此时 ,刀具的移动趋势是离开工件。相应的 , G44指令是减去预设的补偿值 ,也叫负向补偿 ,而刀具的移动是趋向工件的。当指令 G43时 ,实际执行的 Z坐标值为 Z’= Z_ +(H_);当指令 G44时 ,实际执行的 Z坐标值为 Z’= Z_-(H_);为了便于掌握刀具长度补偿指令的用法 ,而不混淆 G43、G44造成错误。可使用其中一个指令如 G43 ,以通过补偿值 H正、负数值量的设定 ,而达到用一个长度补偿指令实现两个指令的功能。例如 H1设 20.、H2设-30.,当指令“G43 Z100.H1;”时 ,Z轴将移动至 120.处 :而当指令“ G43 Z100.H2;”时 ,Z轴将移动至 70.处。另外 ,如果将 H只设正值 ,用指令 G43或 G44 ,也可以达到同样的效果。两种方法的灵活运用 ,更好地理解刀具长度补偿指令的使用技巧。至于具体采用那种方式 ,可根据操作者的习惯决定。

3．注意事项

(1)在编程格式中 ,刀补的建立与取消只能在 G00或 G01指令下进行 ,否则无效。其 Z后跟的坐标值为终点坐标值。

(2)在编程与机床调试时 ,一定要清醒地注意到刀具长度补偿与工件坐标系的变化关系 ,以免机床发生事故。在同一程序段内如果既有运动指令又有刀具长度补偿指令 ,机床首先执行的是刀具长度补偿指令 ,然后再执行运动指令。如程序段 : N40 G43 Z50.0 H01;机床首先执行的是 G43指令 ,即把工作坐标系 YZ向 Z方向上移动一个刀具长度补偿值 ,如 H01刀具补偿值为-50,就是平移一个 H01中所寄存的代数值 ,相当于重新建立了一个新的坐标系 YZ′在执行 N40 G43 Z50.0 H01 时 ,刀具实际是在新的坐标系中运动 ,运动了一个 Z轴方向-30mm距离。在编程过程中 ,一定要了解刀具长度补偿与工件坐标系的变化关系 ,以免产生工件报废和机床安全事故。五.结论

综上所述 ,正确合理的使用刀具长度补偿功能 ,可以使编程人员直接按照工件的轮廓尺寸进行程序编制 ,极大的提高了编程的工作效率 ,具有较大的实用性和高效性。六.参考文献

[1] 王爱玲.现代数控编程技术及应用.北京国防工业出版社 , 2002.[2] 郑军 ,秋实 ,雪艳.加工中心刀具长度补偿功能应用技巧现代制造工程.2003.[3] 魏兴.数控机床加工中的刀具补偿.机械制造与自动化.

篇2：加工中心刀具长度补偿的应用探讨

全面介绍了数控车床加工过程中的刀具补偿，并且对数控车床不具备刀具半径补偿功能时的刀具补偿计算方法进行了阐述。数控车削刀具半径补偿是数控系统中的重要功能, 正确地使用该功能, 在数控车削加工实践中能起到保证产品质量和提高生产效率的作用。通过刀具半径补偿的矢量分析和应用, 介绍刀具半径补偿在数控车削编程加工中的正确使用方法。关键词：数控车床；加工；刀具补偿 Abstract:

A comprehensive introduction of CNC lathe machining process, and the blade compensating for CNC lathe tool radius compensation function does not have the blade compensating calculation method is discussed in this paper.The numerical control turning tool radius compensation is the important function of CNC system, correctly use the function, in the numerical control turning processing practice can play to ensure the product quality and improve production efficiency.Through the compensation for the tool radius vector analysis and application is introduced, and the tool radius compensation in the numerical control turning processing the correct use of programming method.Keywords: CNC lathe, Processing;Blade compensating

前言

数控车床通常连续实行各种切削加工，刀架在换刀时前一刀具刀尖位置和新换的刀具位置之间会产生差异，刀具安装也存在误差、刀具磨损和刀尖圆弧半径等误差，若不利用刀具补偿功能予以补偿，就切削不出符合图样要求形状的零件。此外，合理利用刀具补偿还可以简化编程。数控车床的刀具补偿可分为两类，即刀具位置补偿和刀具半径补偿。在车削过程中，刀尖圆弧半径中心与编程轨迹会偏移一个刀尖圆弧半径值r,用指令补偿因刀尖半径引起的偏差的这种偏置功能，称为刀具半径补偿。

具有补偿功能的数控车，编程时，不用计算刀尖半径中心轨迹，只要按工件轮廓编程即可(按照加工图上的尺寸编写程序)；在执行刀具半径补偿时，刀具会自动偏移一个刀具半径值；当刀具磨损，刀尖半径变小；刀具更换，刀尖半径变大时，只需更改输入刀具半径的补偿值，不需修改程序。补偿值可通过手动输入方式，从控制面板输入，数控系统自动计算出刀具半径中心运动轨迹。

第一章 刀具半径补偿的简介

一.刀具半径补偿

1.刀具半径补偿的概念

正像使用了刀具长度补偿在编程时基本上不用考虑刀具的长度一样，因为有了刀具半径补偿，我们在编程时可以不要考虑太多刀具的直径大小了。刀长补偿对所有的刀具都适用，而刀具半径补偿则一般只用于铣刀类刀具。当铣刀加工工件的外或内轮廓时，就用得上刀具半径补偿，当用端面铣刀加工工件的端面时则只需刀具长度补偿。因为刀具半径补偿是一个比较难以理解和使用的一个指令，所以在编程中很多人不愿使用它。但是我们一旦理解和掌握了它，使用起来对我们的编程和加工将带来很大的方便。当编程者准备编一个用铣刀加工一个工件的外形的程序时，首先要根据工件的外形尺寸和刀具的半径进行细致的计算坐标值来明确刀具中心所走的路线。此时所用的刀具半径只是这把铣刀的半径值，当辛辛苦苦编完程序后发现这把铣刀不太适合要换用其他直径的刀具，编程员就要不辞辛劳地重新计算刀具中心所走的路线的坐标值。这对于一个简单的工件问题不太大，对于外形复杂的模具来说重新计算简直是太困难了。一个工件的外形加工分粗加工和精加工，这样粗加工程序编好后也就是完成了粗加工。因为经过粗加工，工件外形尺寸发生了变化，接下来又要计算精加工的刀具中心坐标值，工作量就更大了。此时，如果用了刀具半径补偿，这些麻烦都迎刃而解了。我们可以忽略刀具半径，而根据工件尺寸进行编程，然后把刀具半径作为半径补偿放在半径补偿寄存器里。临时更换铣刀也好、进行粗精加工也好，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了，对程序基本不用作一点修改。2.刀具半径补偿的使用

刀具半径补偿的使用是通过指令G41、G42来执行的。补偿有两个方向，即沿刀具切削进给方向垂直方向的左面和右面进行补偿，符合左右手定则;G41是左补偿，符合左手定则;G42是右补偿，符合右手定则，如图3所示。图3刀具半径补偿使用的左右手定则在使用G41、G42进行半径补偿时，应特别注意使补偿有效的刀具移动方向与坐标。刀具半径补偿的起刀位置很重要，如果使用不当刀具所加工的路径容易出错，如图4所示。图4刀具半径补偿的起刀位置如果使G42补偿有效的过程为刀具从位置1到2，则铣刀将切出一个斜面如图4中所示的A-B斜面。正确的走刀应该是在刀具没有切削工件之前让半径补偿有效，然后进行正常的切削。如图4所示，先让铣刀在从位置1移动到位置3的过程中使补偿有效，然后从位置3切削到位置2继续以下的切削，则不会出现A-B斜面。因此，在使用G41、G42进行半径补偿时应采取以下步骤：☆设置刀具半径补偿值;☆让刀具移动来使补偿有效(此时不能切削工件);☆正确地取消半径补偿(此时也不能切削工件)。记住，在切削完成而刀具补偿结束时，一定要用G40使补偿无效。G40的使用同样遇到和使补偿有效相同的问题，一定要等刀具完全切削完毕并安全地推出工件以后才能执行G40命令来取消补偿。

二．刀具半径补偿的方法

把实际的刀具半径存放在一个可编程刀具半径偏置寄存器中D ##；(可编程刀具半径偏置寄存器号。)假设刀具的半径为零，直接根据零件的轮廓形状进行编程;CNC系统将该编号(寄存器号)对应的刀具半径偏置寄存器中存放的刀具半径取出，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.刀具半径补偿指令

a)刀具半径左补偿 b)刀具半径右补偿

刀具半径补偿分为：

(1)刀具半径左补偿：用G41定义，刀具位于工件左侧；(2)刀具半径右补偿：用G42定义，刀具位于工件右侧；(3)取消刀具半径补偿：G40。

(4)刀具半径偏置寄存器号：用非零的D## 代码选择；

对于车削数控加工，由于车刀的刀尖通常是一段半径很小的圆弧，车床而假设的刀尖点(一般是通过对刀仪测量出来的)并不是刀刃圆弧上的一点。因此，加工中心在车削锥面、倒角或圆弧时，可能会造成切削加工不足(不到位)或切削过量(过切)的现象。切削锥面时因切削加工不足而产生的加工误差。

因此，当使用车刀来切削加工锥面时，必须将假设的刀尖点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的尺寸，这种修正方法称为刀尖半径补偿(ToolNoseRadiusCompensation，简称TNRC)。

(1)车刀形状和位置 车刀形状和位置是多种多样的，车床形状还决定刀尖圆弧在什么位置。此车刀形状和位置亦必须输入计算机中。

车刀形状和位置共有九种。车刀的形状和位置分别用参数T1—W输入到刀具数据库中。典型的车刀形状、位置与参数的关系。(2)刀尖半径和位置的输入 刀具数据库(TOOL DATA)数据项目。加工中心X、Z为刀具位置补偿值(mm)(车床r值不用)；R为刀尖半径(mm)：T为刀尖位置代码。如果在程序中输入下面指令GOO G42 X100．0 Z3．0 TOl01；那么数控装置按照01刀具补偿栏内X、Z、及、了的数值自动修正刀具的安装误差(执行刀位补偿)，车床还自动计算刀尖圆弧半径补偿量，把刀尖移动到正确的位置上。(3)刀具半径的左右补偿

1)C,41刀具左补偿。顺着刀具运动方向看，刀具在工件的左边，称为刀具左补偿，用C,41代码编程。

2)C,42刀具右补偿。顺着刀具运动方向看，刀具在工件的右边，称为刀具右补偿，用C．42代码编程。

3)C．40取消刀具左、右补偿。车床如需要取消刀具左、右补偿，可编人C-40代码。这时，车刀轨迹按理论刀尖轨迹运动。(4)刀具补偿的编程方法及其作用 加工中心如果根据机床初始状态编程(即无刀尖半径补偿)，车刀按理论刀尖轨迹移动，产生表面形状误差6。

如程序段中编人G42指令，车刀按车刀圆弧中心轨迹移动，无表面形状误差。可看出当编人G42指令，到达户：点时，车刀多走一个刀尖半径距离。

(5)刀具半径补偿的编程规则 加工中心车床刀具补偿必须遵循以下规则：

1)G40、G41、G42只能用GOO、G01结合编程。车床不允许与G02、G03等其他指令结合编程，否则报警。

2)在编人G40、G41、G42的GOO与G01前后的两个程序段中，X、Z值至少有一个值变化。否则产生报警。

3)在调用新的刀具前，必须取消刀具补偿，否则产生报警。

二、刀具刀尖圆弧半径补偿 G40、G41、G42指令

数控程序是针对刀具上的某一点即刀位点进行编制的，车刀的刀位点为理想尖锐状态卜的假想刀尖A点或刀尖圆弧圆心O点（见图1 43）但实际加工中的车刀，由于工艺或其他要求，刀尖往往不是一理想尖锐点，而是一段圆弧。当切削加土时刀具切削点在刀尖圆弧上变动（见图1-44），造成实师切削点与刀位点之问的位置有偏差，故造成过切或少切（见图 1一44）。这种由于刀尖不是一理想尖锐点而是一段圆弧，造成的加工误差，可用刀尖半径补偿功能来消除。系统执行到含有T代码的程序段时，是否对刀共进行刀尖半径补偿，以及以何种力式补偿，由G代码中的G40、G41、G42决定。G40：取消刀尖半径补偿，刀尖运动轨迹与编程轨迹一致； G41：刀尖半径左补偿，洽进给方向，刀尖位置在编程轨迹左边时 G42：刀尖半径右补偿，错进给方向．刀尖位置在编程轨迹右边时。刀尖半径补偿G41/G42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。图1一45（b）为CJK6032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即A点或O点（见图1一43）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，图1一46（b）所示的方向为CJK6032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。

注：1）当前面有G41、G42指令时，如要转换为G42、G41或结束半径补偿时应先指定G40。指令取消前面的刀尖半径补偿。2）程序结束时，必须清除刀补。

3）G41、G42、G40指令应在GOO或G01程厅段中加入。4）在补偿状态下，没有移动的程序段（M 指令、延时指令等），不能在连续2 个以上的程序段中指定，否则会过切或欠切。

5）在补偿启动段或补偿状态下不得指定移动距离为0的G00、G01等指令。

6）在G40刀尖圆弧半径补偿取消段，必须同时有X、Z两个轴方向的位移。

刀具补偿量的设定，是由操作者在CRT/MDI面板上用“刀补值”功能键，置人刀具补偿寄存器，共中对应梅个刀其补偿号，都有一组刀补值：刀尖圆弧半径R 和刀尖位置号T %1047N1 G92 X60 Z40 N2 T0101N3 G90 G01 G42 X30 Z37 F300 M03 N4 Z25N5 G02 X46 Z17 18 N6 G01 X50 N7 Z0 N8 X54 N9 G00 G40 X60 Z40 T0100 N10 M05 N11 M30 第二章 刀具位置补偿和刀具半径补偿 刀具位置补偿

加工过程中，若使用多把刀具，通常取刀架中心位置作为编程原点，即以刀架中心!为程序的起始点，如图1所示，而刀具实际移动轨迹由刀具位置补偿值控制。由图1（a）可见，刀具位置补偿包含刀具几何补偿值和磨损补偿值。

图1 刀具位置补偿

由于存在两种形式的偏移量，所以刀具位置补偿使用两种方法，一种方法是将几何补偿值和磨损补偿值分别设定存储单元存放补偿值，其格式为：

另一种方法是将几何偏移量和磨损偏移量合起来补偿，如图（b）所示，其格式为：

总补偿值存储单元编号有两个作用，一个作用是选择刀具号对应的补偿值，并执行刀具位置补偿功能；另一个作用是当存储单元编号00时可以取消位置补偿，例如T0100，表示消去+号刀具当前的补偿值。图2表示位置补偿的作用，图2中的实线是刀架中心A 点的编程轨迹线，虚线是执行位置补偿时A 点的实际轨迹线，实际轨迹的方位和X、Z轴的补偿值有关，其程序为： N010 G00 X10 Z-10 T0202； N020 G01 Z-30； N030 X20 Z-40 T0200；

图2 刀具位置补偿作用 数控车床系统刀具结构如图3所示，图3中P为假想刀尖，S为刀头圆弧圆心，r为刀头半径，A为刀架参考点。

图3 车刀结构

车床的控制点是刀架中心，所以刀具位置补偿始终需要。刀具位置补偿是用来实现刀尖圆弧中心轨迹与刀架参考点之间的转换，对应图3中A与S之间的转换，但是实际上我们不能直接测得这两个中心点之间的距离矢量，而只能测得假想刀尖!与刀架参考点$ 之间的距离。为了简便起见，不妨假设刀头半径r=0，这时可采用刀具长度测量装置测出假想刀尖点P相对于刀架参考点的坐标参数表中。

和，并存入刀具

式中：——— 假想刀尖P点坐标；

（X，Z）——— 刀架参考点A的坐标。至此很容易写出刀具位置补偿的计算公式为

式中假想刀尖P的坐标

实际上即为加工零件轨迹点坐标，可从数控加工程序中获得。此时，零件轮廓轨迹经式（2）补偿后，即能通过控制刀架参考点A来实现。

对于图3中r≠0的情况，在进行刀具位置补偿时，不但需要考虑到刀头圆弧半径的补偿，而且还要考虑到刀具的安装方式（具体见2.2）。2 刀具半径补偿

编制加工程序时，一般是将刀尖看作是一个点，然而实际上刀尖是有圆弧的，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，则会导致刀具的行走轨迹与编程轨迹不相吻合，而有一差值。图4表示圆弧刀尖有半径补偿和无半径补偿时的轨迹。从图中可以看出，采用假想刀尖P编程时，刀具圆弧中心轨迹如图4中双点划线所示，刀具实际加工轨迹和工件要求的轮廓形状存在误差，误差大小和圆弧半径r有关。若采用刀具圆弧中心编程并使用半径补偿功能时刀具圆弧中心的轨迹是图4中的细实线，加工轨迹和工件要求的轮廓相等。

图4 圆弧刀尖有半径补偿和无半径补偿时的轨迹

因为车刀的安装和几何形状较复杂，下面通过几个方面作进一步阐述。2.1 假想刀尖P的方位确定

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5是圆弧车刀假想刀尖方位及代码。从图中可以看出，刀尖P的方位有八种，分别用1~8八个数字代码表示，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。

图5 圆弧车刀假想刀尖方位及代码

2.2 圆弧半径补偿和位置补偿的关系

如果按照刀架中心A点作为编程起始点，不考虑圆弧半径补偿，则车刀在X轴和Z轴补偿值按照图1（b）所示方法确定。既要考虑车刀位置补偿，又要考虑圆弧半径补偿，此时车刀在X轴和Z轴的位置补偿值可以按照图6所示方法确定，而将刀具的圆弧半径r值放入相应的存储单元中，在加工时数控装置自动进行圆弧半径补偿。在刀具代码T中的补偿号对应的存储单元中，存放一组数据：X轴Z轴的长度补偿值，圆弧半径补偿值和假想刀尖方位（0~9）。操作时，可以将每一把刀具的四个数据分别输入刀具补偿号对应的存储单元中，即可实现自动补偿（表1）。

图6 圆弧车刀位置补偿 表1 刀具补偿值

2.3 圆弧半径自动补偿轨迹

刀具半径是否补偿以及采用何种方式补偿，是由G指令中的G40、G41、G42决定的：

G40———刀具半径补偿取消，即使用该指令后，使G41、G42指令无效。

G41———刀具半径左补偿，即沿刀具运动方向看，刀具位于工件左侧时的刀具半径补偿。

G42———刀具半径右补偿，即沿刀具运动方向看，刀具位于工件右侧时的刀具半径补偿。

图7是使用圆弧半径补偿时刀具补偿过程。图7中刀具补偿的程序格式为： G40__； 消除补偿；

G41__； 半径补偿起始程序段； __；

图7 刀具补偿过程

从图7可以看出，在起始程序段中，刀具在移动过程中逐渐加上补偿值。当起始程序段结束之后，刀具圆弧中心停留在程序设定坐标点的垂线上，距离是半径补偿值。

第三章 数控车床不具备刀具半径补偿功能时的刀具补偿计算

当数控车床没有刀具半径补偿功能时，用圆头车刀加工工件时，就要用计算的方法来求解刀具半径补偿量。一．按假想刀尖编程加工锥面

如图8所示，若假想刀尖沿工件轮廓AB移动，即

与AB重合，并按AB尺寸编程，则必然产生图8（a）中ABCD残留误差。因此按图8（b）所示，使车刀的切削点移至AB，并沿AB移动，从而可避免残留误差，但这时假想刀尖轨迹

与轮廓在Z方向相差了△z。

式中：r为刀具圆弧半径；θ为锥面斜角。因此可直接按假想刀尖轨迹以补偿△z即可。的坐标值编程，在x方向和z方向予

图8 车锥面刀补偿示意图

二． 按假想刀尖编程加工圆弧

当车削圆弧表面时，会出现如图9所示的情况。图9（a）为车削半径为R的凸圆弧，由于P的存在，则刀尖# 点所走的圆弧轨迹并不是工件所要求的圆弧形状。其圆心为“”，半径为“R+r”，此时编程人员仍按假想刀尖P点进行编程，不考虑刀尖圆弧半径的影响，但要求加工前应在刀补值上给Z向和X向分别加一个补偿量r。同理，在切削凹圆弧，如图9（b）时，则在X向和Z向分别减一个补偿量r。

图9 车圆弧刀补示意图

三．按刀尖圆弧中心轨迹编程

图10所示零件是由三段凸圆弧和凹圆弧构成的，这时可用虚线所示的三段等距线进行编程，即圆半径为圆半径为

圆半径为，三段圆弧的终点坐标由等距的切点关系求得。这种方法编程比较直观，常被采用。

图10 按刀尖圆弧中心编程 第四章 数控车削中刀具半径补偿的矢量

分析和应用 刀具半径补偿的矢量

刀具半径补偿计算的主要工作是根据刀具的方向矢量和半径矢量计算各种转接类型转接点的坐标值,即根据相邻编程轮廓段的起止点坐标值判断转接类型, 调用相应的计算程序计算出转接点坐标值。了解计算机软件关于刀具补偿转接点的坐标值计算, 对生产实践具有指导作用。为了正确地理解数控车削刀具半径补偿的过程,下面引入矢量的概念(数控车床的编程为G18平面,以上手刀为例)。(1)直线方向矢量: 指与运动方向一致的单位矢量, 用L d 表示。(2)圆弧方向矢量: 是指圆弧上某一动点的切线方向上的单位矢量, 用L d 表示。

(3)刀尖圆弧半径矢量: 是指垂直于编程轨迹且大小等于刀尖圆弧半径、方向指向刀尖圆弧中心的矢量, 用rd 表示。

根据以上的矢量描述, 数控系统能够正确判断各种转接类型并计算各转接点的坐标值。2 刀具半径补偿过程

刀具半径补偿是数控车床的重要功能之一。通常采用的对刀方法都是将刀尖作为刀位点, 然而在实际应用中, 为了提高刀具寿命和降低加工表面的粗糙度,一般将车刀刀尖磨成半径0.2～2 的圆弧, 这样按零件轮廓编程运行后, 实际起切削作用的是圆弧的各切削点, 这样势必会造成加工误差。消除由刀尖圆弧引起的加工误差必须进行刀尖圆弧半径自动补偿, 补偿参数包括刀尖半径R 值和刀尖方位T 值。将刀补参数输入数控系统之后, 刀具半径补偿的

方向要在执行G41(或G42)之后方可生效。刀具半径补偿的执行过程分为以下3 个步骤:(1)起动偏置: 从取消偏置方式变为偏置方式的程序段称为起动偏置程序段。在起动偏置的程序段进行刀具偏置的过渡运动, 在起动程序段的终点, 刀尖R 中心位于下个程序段起点, 并在与下个程序段垂直的位置上, 同时满足刀具方向矢量和半径矢量的条件。起动偏置的程序段必须是G00 或G01, 如图1 所示。

图1 起动偏置

(2)执行偏置: 在执行了G41(或G42)的程序段中, 刀位点发生了变化, 由理论刀尖偏移至刀尖R 中心, 而刀尖R 中心轨迹始终垂直于方向矢量且偏离编程轨迹一个刀尖圆弧半径矢量, 依靠刀尖圆弧外缘来加工零件轮廓。(3)取消偏置: 在执行偏置的方式中如果指令了G40, 则这个程序段被称为取消偏置程序段。取消偏置如图2 所示, 从图2 中可以看出, 在取消偏置程序段的前一个程序段, 刀尖不在该程序段的终点, 这个变化是由刀位点造成的, 生产实践中应特别注意, 取消偏置的程序段必须是G00 或G01。3 刀具半径补偿的应用

在数控车削加工中, 如果被加工零件的轮廓是正交面(柱面和端面)组成的, 则建立刀具半径补偿与否, 所加工的零件轮廓都是完全一致的, 这样很容易造成部分操作人员忽视了刀具半径补偿的应用。但在加工非正交面(弧面和锥面)轮廓时, 不进行刀具半径补偿就会发生过切和余切现象, 这样势必造成零件的不合格或报废。在实际应用中要注意以下几个方面的 问题:(1)加工小于刀尖半径的内圆弧时, 由于偏置的刀尖圆弧中心找不到正确的圆心轨迹将导致过切, 如图3 所示。

图2 取消偏置

图3 轮廓半径小于刀尖半径时产生过切(2)加工小于刀尖半径的台阶时, 由于台阶小于刀具半径, 因此在新旧矢量交替时, 偏置的刀尖圆弧中心将向编程的反方向移动, 产生过切, 如图4 所示。

(3)在执行刀补的程序段中, 如果有加工端面的轨迹时应特别注意, 因为有刀尖方位号, 要特别小心切削方向, 右刀补时, 只能允许偏刀从旋转中心往外切削, 否则会多切掉一个刀尖圆弧直径的量, 如图5 所示。

图4 台阶尺寸小于刀尖半径时产生过切

图5 加工端面的切削方向(4)同样在执行刀补的程序段中, 由于刀位号已经确定, 所以用正偏刀加工倒锥的轮廓时, 系统会产生过切报警。

(5)在取消偏置的程序段(G40)中, 刀具刀尖圆弧中心位于前一个程序段终点垂直的位置上, 可能将造成过切, 此时应指令I、K, 即: G40X(U)_ Z(W)_ I_K_。其中, I、K 为增量值, 且I 为半径值。这样指定以后, 刀尖圆弧中心就会从I、K 方向线与前一个程序段轮廓线的角平分线位置运动至终点。

(6)在执行偏置的程序段中, 通过调整刀尖圆弧半径的大小来控制加工余量和加工精度要优于磨耗中的调整, 特别是在非正交平面的余量控制和调整中, 因为在磨耗中X 轴和Z 轴是分别控制的, 而改变刀尖圆弧半径的大小则可以同时控制两个轴的余量, 如图6所示。

图6 在执行偏置中的加工余量控制__ 4 结束语

刀具补偿功能的作用主要在于简化程序，即按零件的轮廓尺寸编程。在加工前，操作者测量实际的刀具长度、半径和确定补偿正负号，作为刀具补偿参数输入数控系统，使得由于换刀或刀具磨损带来刀具尺寸参数变化时，虽照用原程序，却仍能加工出合乎尺寸要求的零件。此外，刀具补偿功能还可以满足编程和加工工艺的一些特殊要求。

实际生产中, 数控车削刀具半径补偿功能基本上应用在非柱面的精加工程序段。在起动偏置和取消偏置的程序段中, 同时要伴有刀具移动的指令, 否则程序轨迹可能会发生变化, 从而造成零件报废。同理, 在起动偏置和取消偏置的程序段中, 也应尽量避免切削工件。一个零件的加工程序不是唯一的, 但是, 正确使用刀具半径补偿是每一个编程员必备的基础知识。

致 谢

感谢我的老师，他们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。

感谢我的老师，这片论文的每个实验细节和每个数据，都离不开你的细心指导。而你开开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很快的融入我们这个新的环境.感谢这几年一起走过的同学和朋友，是你们的存在，我才不会那么孤单，多少个共同努力的日子，将会是一生中美好的回忆。

在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！

参考文献

1许镇宇.机械零件.北京：高等教育出版社，1983；

2孔庆复.计算机辅助设计与制造.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1994；

3雷宏.机械工程基础.哈尔滨：黑龙江出版社 2002； 4王中发.实用机械设计.北京：北京理工大学出版社 1998； 5 唐宗军.机械制造基础.大连：机械工业出版社 1997； 6吴祖育，秦鹏飞.数控机床.上海：上海科学技术出版社 2003； 7许翔泰，刘艳芳.数控加工编程实用技术.北京：机械工业出版社2000；

篇3：加工中心刀具长度补偿的应用探讨

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.

篇4：加工中心刀具长度补偿的应用探讨

关键词:刀具半径补偿 刀具补偿指令 加工误差

中图分类号:D99 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(c)-0103-01

1 数控铣床刀具补偿原理

刀具半径补偿即根据按零件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。用铣刀铣削工件的轮廓时,刀具中心的运动轨迹并不是加工工件的实际轮廓。加工内轮廓时,刀具中心要向工件的内侧偏移一个距离;而加工外轮廓时,同样刀具中心也要向工件的外侧偏移一个距离。由于数控系统控制的是刀心轨迹,因此编程时要根据零件轮廓尺寸计算出刀心轨迹。注意到零件轮廓可能需要粗铣、半精铣和精铣三个工步,由于每个工步加工余量不同,因此它们都有相应的刀心轨迹。另外刀具磨损后,也需要重新计算刀心轨迹,这样势必增加编程的复杂性。为了解决这个问题,数控系统中专门设计了若干存储单元,存放各个工步的加工余量及刀具磨损量。数控编程时,只需依照刀具半径值编写公称刀心轨迹。加工余量和刀具磨损引起的刀心轨迹变化,由系统自动计算,进而生成数控程序。进一步地,如果将刀具半径值也寄存在存储单元中,就可使编程工作简化成只按零件尺寸编程。这样既简化了编程计算,又增加了程序的可读性。 根据ISO标准,沿刀具运动方向看,当刀具中心在工件轮廓右侧时,称为右刀补,用G42表示,反之称为左刀补,用G41表示。

加工中心、数控铣床的数控系统,刀具补偿功能包括刀具半径补偿、长度补偿等刀具补偿功能。

(1)刀具半径补偿(C4l、C42、G40)刀具的半径值预先存人存储器Dxx中,xx为存储器号。执行刀具半径补偿后,数控系统自动计算,并使刀具按照计算结果自动补偿。使用中需注意:建立、取消刀补时,即使用G41、G42、G40指令的程序段必须使用G00或G01指令,不得使用G02或G03,当刀具半径补偿取负值时,C4l和C42的功能互换。

(2)刀具长度补偿(G43、G44、C49)。利用刀具长度补偿(043、G44)指令可以不改变程序而随时补偿刀具长度的变化,补偿量存入由H码指令的存储器中。G43表示存储器中补偿量与程序指令的终点坐标值相加,G44表示相减,取消刀具长度偏置可用G49指令或H00指令。存储器中补偿量的数值,可用MDI或DPLN先存人存储器,也可用程序段指令G10P05R18,0表示在05号存储器中的补偿量为18ram。

意义:数控铣床中,刀具半径偏置量预先寄存在指定的寄存器中,運用刀具半径补偿指令,通过调整刀具半径补偿值来补偿刀具的磨损量等,以消除由于刀具磨损等引起的加工误差。同时即使更换刀具或进行了刀具重磨。只要加工轮廓不变、加工坐标系不变,就完全可以使用原来的程序。同时作为应用还可以通过调整刀具半径补偿量,来使用同一程序进行同一轮廓同一条件下的粗、精加工。

2 刀具半径补偿的执行过程

2.1 刀补建立

刀具接近工件,根据G41或G42所指定的刀补方向,控制刀具中心从与编程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏离一个刀具半径。当N4程序段中写上G41和D01指令后,运算装置立即同时先读入N6、N8两段,在N4段的终点(N6段始点),作出一个矢量,该矢量的方向与下一段的前进方向垂直向左,大小等于刀补值(即D01的值)。刀具中心在执行这一段(N4段)时,就移向该矢量的终点。在该段中,动作指令只能采用G00或G01,不能用G02或G03。

2.2 刀补执行

控制刀具中心的轨迹始终垂直偏移编程轨迹一个刀具半径值的距离。从N6开始进入刀补状态,在此状态下,G01、G02、G03、G00都可用。

2.3 刀补撤消

在刀具撤离工作表面返回到起刀点的过程中,根据刀补取消前G41或G42的情况,刀具中心轨迹与编程轨迹相距一个刀具半径值过渡到与编程轨迹重合。当N14程序段中用到G40指令时,则在N12段的终点(N14段的始点),作出一个矢量,它的方向是与N12段前进方向的垂直朝左、大小为刀补值。刀具中心就停止在这矢量的终点,然后从这一位置开始,一边取消刀补一边移向N14段的终点。此时也只能用G01或G00,而不能用G02或G03等。

前面阐述了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的重要意义,然而在实际使用时必须注意以下几个事项。

(1)C41、C42、G40必须在G00或G01模式下使用。(2)为保证工件、刀具安全,建立和取消刀补宜采用C01方式,若用G00,则应先建刀补再下刀,先抬刀再取消刀补。并且补偿方向与进、退刀位置在同一侧。(3)C41、C42不能重复使用,并且在使用时不允许有两句连续的非移动指令。(4)使用G41、G42时应避免过切削现象(5)应用G41、G42时应指定G17、G18、G19平面,尤其是XZ平面和YZ平面,必须指定G18、G19,但XY平面G17可以省略,因为它是系统缺省的平面。(6)补偿平面的切换必须在补偿取消方式下进行,否则会出现补偿错误。

3 结语

因为刀具半径补偿是一个比较难以理解和使用的一个指令,所以在编程中很多编程者不愿使用它。但是我们一旦理解和掌握了它,使用起来对我们的编程和加工将带来很大的方便。总之,刀补在数控加工中有着相当重要的作用,应充分理解掌握刀补原理,并加以正确运用,熟记这些注意事项,在编制程序中可以大大简化编程工作,使数控加工程序简捷易懂、准确有效。

参考文献

[1]李锋,白一凡.数控铣削变量编程实例教程[M].化学工业出版社.

[2]吴祥.数控技术[M].机械工业出版社,2003．

[3]陈海舟.数控铣削加工宏程序[M].北京:机械工业出版社,2006.

篇5：数控加工中刀具半径补偿的应用

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

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[3]罗学科等.数控加工机床[M].化学工业出版社, 2003.

篇6：数控加工中刀具半径补偿的应用

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.