4刀具半径补偿功能
刀具半径补偿的应用实例
案例分析（一）---刀具半径补偿的应用实例一、刀具半径补偿的过程及刀补动作1.刀具半径补偿指令格式格式:Ｎ—(Ｇ17 Ｇ18 Ｇ19)(Ｇ41 Ｇ42)α-β-Ｄ-；Ｎ—Ｇ40 α-β-；其中:Ｇ41为左刀补,Ｇ42为右刀补，Ｇ40为取消刀补；α、β∈(Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｕ、Ｖ、Ｗ)为指令终点的数值，即刀具半径值。
刀补执行时，采用交点运算方式，既是每段开始都先行读入两段、计算出其交点，自动按照启动阶段的矢量作法，作出每个沿前进方向左侧或右侧加上刀补的矢量路径。
2.刀具半径补偿的过程设要加工如图3所示零件轮廓，刀具半径值存在D01中。
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）刀补状态控制刀具中心的轨迹始终始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，Ｇ01Ｇ02Ｇ03Ｇ00都可用。
3）刀补撤消在刀具撤离工作表面返回到起刀点的过程中，根据刀补撤消前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。
二、需要特别注意的问题及应用技巧1.注意的问题1）注意明确刀补的方向若在刀补启动开始后的刀补状态中，存在两段以上没有移动指令或存在非指定平面的移动指令段(即刀补方向不明确时)，则有可能产生进刀不足或进刀超差现象。
刀具半径补偿功能在数控加工中的应用
其中：Ｇ ０ ４ 为取消刀尖圆弧半径补偿 ； ４ 为建立刀具圆弧半径左补 Ｇ１ 偿 ； ４ 为建立刀具圆弧半径右补偿。 Ｇ２ 图１ 表示了根据刀具与工件 的相对位置及刀具 的运动分析如何选用 Ｇ １ ４ 指令 。 ４或Ｇ ２
序母
Ｘ
Ｚ
鱼
ｔ
００ ０ ００ ０ ．０
０ １ ｑ 乱２ ５ ０ ７
（ 前置刀架 ａ） 图３车刀刀尖位置码定义
南
（ ｂ）后 置 刀架
（） ｆ 左补偿 ｔ 图４刀具半径的左右补偿
（ ｂ）右补偿
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 中图 分类 号 Ｔ 文献 标识 码 Ａ Ｐ 文 章编 号 １７—６ １（ １）１— １８０ ６３ ９７一２ ２ ２ ０８—２ ０ ０
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 （ Ｒ ／ Ｄ ） Ｃ ＴＭ Ｉ 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。
径 ，所以刀具 中心 的轨迹 与工件轮廓不重合 。如不考虑刀具半径 ，直接 按照工件轮廓编程是很方便 ，但加工出的零件尺寸会 比图样尺寸要求小 个 铣刀直径值 （ 加工外 轮廓时 ） 或大一个铣刀直 径值 （ 加工 内轮 廓 时 ），为此必须使刀具沿工件轮廓的法向偏移一个刀具半径 ，这就是刀
刀具半径补偿原理
刀具半径补偿原理
嘿，朋友们！今天咱就来好好唠唠刀具半径补偿原理。
你想啊，就像我们走路得知道往哪儿走一样，刀具在加工工件的时候也得有个准确的“路线规划”，而刀具半径补偿原理就是这个“规划大师”。
比如说，你在雕刻一个精美的图案，刀具就好像是你的画笔。
如果没有刀具半径补偿，那刻出来的图案可能就不那么完美了，就好比你想画一只可爱的猫咪，结果画出来却像只大胖狗！哎呀！那可不行！
刀具半径补偿原理其实就是让刀具能够自动调整它的运动轨迹，从而达到更准确、更精细的加工效果。
这就像是我们人在走路的时候，遇到路上有个坑，我们会自动调整步伐绕过去一样。
再给你举个例子，你想想看，如果一个厨师拿着刀去切菜，要是没有考虑到刀的半径，那切出来的菜可能有的厚有的薄，那做出来的菜能好吃吗？肯定不行啊！
那刀具半径补偿原理是怎么实现的呢？这就涉及到一些聪明的计算和巧妙的控制啦。
就像是一个聪明的导航系统，能够精准地计算出刀具的最佳路径。
在实际操作中，操作人员要根据工件的形状和尺寸，设置好刀具半径补偿的参数。
这就好比给刀具“下达命令”，告诉它该怎么走。
哎呀呀，这可真是个精细活儿！
总之啊，刀具半径补偿原理真的是太重要啦！没有它，很多高精度的加工可就没法完成啦！所以说，我们一定要好好了解它，掌握它，让它为我们的加工工作服务！让我们的工件都能变得超级完美！。
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。
刀尖半径补偿编程及加工
刀具几何补偿和磨损补偿的原理
当需要用多把刀加工工件时，编程过程中以其中一把刀为基准刀，事先测出 这把刀的刀尖位臵和要使用的各刀具的刀尖位臵差，并把已测定的这些值设定在 CNC刀具偏臵表中。这样在更换刀具时，采用刀具偏臵补偿功能后，不变更程序也 可以加工不同零件。
刀具补偿功能由程序中指定的T代码来实现，T代码后的4位数码中，前2位为 刀具号，后2位为刀具补偿号。刀具补偿号实际上是刀具补偿寄存器的地址号，该 寄存器中放有刀具的几何偏臵量和磨损偏臵量（X轴偏臵和Z轴偏臵），如图11-2 所示。
零件图工艺分析
数值计算 工件参考程序与加工操作过程
安全操作和注意事项
零件图工艺分析
（1）技术要求分析。如图11-11所示，零件包括圆柱面、圆锥面、凹凸圆弧、螺纹、沟槽、倒 角 等加工。零件材料为45#钢或铝。 （2）确定装夹方案、定位基准、加工起点、换刀点。毛坯为棒料，用三爪自定心卡盘夹紧定 位。工件零点设在工件右端面，加工起点和换刀点可以设为同一点，在工件的右前方距工件右 端面100mm，X向距轴心线50mm的位置。 （3）制定加工工艺路线，确定刀具及切削用量。加工刀具的确定如表11-1所示，加工方案的制 定如表11-2所示。
图11-3 刀尖图
图11-4 车削圆锥产生的误差
图11-5 车削圆弧面产生的误差
图11-6 半径补偿后的刀具轨迹
刀尖圆弧半径补偿指令
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 控系统编制零件加工程序时，不需要计算刀具中心运动轨迹，而只按零件轮廓编程。使用刀具 半径补偿指令，并在控制面板上手工输入刀尖圆弧半径，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。 当刀具磨损或刀具重磨后，刀具半径变小，这时只需手工输入改变后的刀具半径，而不需 要修改已编好的程序或纸带。 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号，加入或取 消半径补偿。 G41：刀具半径左补偿，即站在第三轴指向上，沿刀具运动方向看，刀具位于工件左侧时 的刀具半径补偿。如图11-7所示。 G42：刀具半径右补偿，即站在第三轴指向上，沿刀具运动方向看，刀具位于工件右侧时 的刀具半径补偿。如图11-7 所示。 G40：刀具半径补偿取消，即使用该指令后，使G41、G42指令无效。
刀具半径补偿方向的判定原则
刀具半径补偿方向的判定原则在数控加工过程中，刀具半径补偿是一项非常重要的功能。
它能够根据刀具的实际半径对加工轨迹进行调整，以确保加工零件的精度。
正确判定刀具半径补偿方向是实现精确加工的关键。
本文将介绍刀具半径补偿方向的判定原则，并以实际应用场景为例，说明如何正确使用刀具半径补偿。
一、刀具半径补偿的概念与作用刀具半径补偿是指在数控编程时，根据实际刀具的半径大小，对加工轨迹进行相应调整，使得加工后的零件尺寸符合要求。
刀具半径补偿可以分为正补偿和负补偿两种方式。
正补偿是指刀具半径大于零件轮廓尺寸时，补偿值取正值；负补偿则相反，刀具半径小于零件轮廓尺寸时，补偿值取负值。
二、刀具半径补偿方向的判定原则1.以加工轮廓为基准：在确定刀具半径补偿方向时，应以加工轮廓为基准，判断刀具半径与加工轮廓的关系。
如果刀具半径大于加工轮廓，则需要进行正补偿；反之，则需要进行负补偿。
2.以刀具中心线与加工轮廓的夹角为依据：刀具中心线与加工轮廓的夹角越大，刀具半径补偿值越大。
在确定补偿方向时，可通过计算刀具中心线与加工轮廓的夹角，从而判断补偿值的正负。
3.考虑刀具的磨损和加工误差：在实际加工过程中，刀具会逐渐磨损，同时加工中也存在一定的误差。
因此在判定刀具半径补偿方向时，要综合考虑刀具磨损和加工误差，确保补偿值的合理性。
三、具体应用场景及注意事项1.场景一：加工中心线与刀具中心线不重合的零件在加工中心线与刀具中心线不重合的零件时，需根据实际情况判断刀具半径补偿方向。
例如，在车削过程中，若刀具中心线与加工轮廓的夹角较大，则需要进行正补偿；而在铣削过程中，若刀具中心线与加工轮廓的夹角较大，则需要进行负补偿。
2.场景二：加工中刀具更换在加工过程中，若需更换刀具，则需重新判定刀具半径补偿方向。
更换刀具后，根据新刀具的半径大小，调整补偿值，以确保加工精度。
3.注意事项（1）在设定刀具半径补偿时，要确保刀具的实际半径与设定值相符。
（2）在加工过程中，密切关注刀具的磨损情况，适时调整补偿值。
G40 G41(数控指令)
1．刀具半径补偿参数及设置(1)刀尖半径使用刀具半径补偿之前首先应将刀尖圆弧半径尺寸输入到系统的存储器中。
一般粗车刀取0．8mm，精车刀取0．2mm。
(2)车刀形状和方位车刀形状不同，安装的位置不同，决定刀尖圆弧所处的位置和方向不同，执行刀具补偿时，刀具路径偏离零件轮廓的方向也不相同，因此也要将代表车刀形状和位置的刀尖方位，输入到存储器中。
数控车床中刀尖方位共有10种，分别用参数0～9表示，如下图2-3-8所示。
例如，外圆右偏刀T=3，左偏刀T=42．刀具半径补偿指令G40、G41和G42有刀具半径补偿功能的数控系统编制零件加工程序时，不需要计算刀具中心运动轨迹，而只按零件轮廓编程。
在程序中通过刀尖半径补偿指令G40、G41和G42，以及T代码指定的刀尖圆弧半径补偿号来取消或调用刀尖半径补偿功能。
G41：刀具半径左补偿，即站在第三轴的指向上，逆着第三轴的方向观察刀具运动轨迹，刀具位于工件左侧时的刀具半径补偿，如下图所示。
格式：G41 G00／G01 x z ；G41 G42G42~刀具半径右补偿，即站在第三轴的指向上，逆着第三轴的方向观察刀具运动轨迹，刀具位于工件右侧时的刀具半径补偿，如上图格式：G42 G00／G01 x z ：G40~刀具半径补偿取消。
格式：G40 G00／G01 x z ：3．刀具半径补偿的编程实现(1)刀具半径补偿的引入：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)刀具半径补偿的进行：刀具中心始终与编程轨迹保持设定的偏置距离。
(3)刀具半径补偿的取消：刀具中心从与编程轨迹偏离过渡到与编程轨迹重合的过程，如图2-3—11所示。
刀尖圆弧半径补偿的建立与取消说明：a．建立和取消刀具半径补偿必须是在不切削的空行程上，在G00或G01程序段中实施；b·调用新刀具前或更改刀具补偿方向中间必须取消刀具补偿，以避免产生加工误差：c·G41、G42不带参数，其补偿数由T指令指定并与刀具偏置补偿号对应。
刀具半径补偿(G41、G42)和刀尖号
(1)、在数控车床中，着先沿着 Z 轴的正方向向负方向观察，然后顺着刀具运动的方向观察，若 刀具在工件的左边，用 G41；反之用 G42。外圆加工用 G41,内孔加工取 G42
G40(G41/G42) G01(G00) X Z F G40：取削刀尖圆弧半径补偿. G41：刀尖圆弧半径左补偿（左刀补）。顺着刀具运动方向看，刀具在工件左侧，如图（左）。 G42：刀尖圆弧半径右补偿（右刀补）。顺着刀具运动方向看，刀具在工件右侧，如图（右）.
（2）、在刀具形状参数里输入刀尖圆弧半径 R 和刀位点 T(1 到 9 九个)，编程时程序里使用刀 尖圆弧半径补偿功能指令 G41(左)/G42(右)就可以了， 这样在车削的时候系统就可以对刀尖圆弧 半径进行补偿了，一般在车角度直线(或圆椎)和圆弧(倒角或倒圆弧)才用，车单一的圆柱或平面 可以不用。 一般情况下，常用的是 2、3、9。分别对应内形加工（镗孔）、外形加工（外圆），和球 头刀加工，如图 2.4 所示。
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刀具半径补偿的应用
1、可以直接按照轮廓或走刀路线编程。 2、避免复杂的数学处理。 3、使用同一加工程序完成轮廓的粗加工、 半精加工、精加工。 4、使用同一加工程序完成轮廓在XY平面 内的分层铣削。 5、使用同一加工程序完成阴阳模具、薄壁 类零件的加工。
刀具半径补偿值的含义
指加工中刀具中心偏离编程轮廓的法向距 离。
实例（去残料）
分析：
外形去材料最窄处为15，可以按外形轮廓 走刀去除。但最宽处为25.718，需要走两 刀才能去除，即XY平面内须分层铣削。采 用的方法之一是使用多刀补值完成，其计 算方法如下： 求行距：25.718/2=12.859取12. 求刀补值：内层offset值=8+0.3=8.3 外层offset值=8.3+12=20.3 考虑工件对称性，将工件坐标系的原点设 置在工件上表面中心处
刀具半径补偿方向的确定及其指令
顺着刀具前进方向看，刀具位于轮廓的左 边为左刀补，指令为G41。 顺着刀具前进方向看，刀具位于轮廓的右 边为右刀补，指令为G42。 取消刀具半径补偿时的指令为G40。 如图所示
G41
G40 G42
程序段格式
移 平 动 G41 G01 面 终 G41/G42 、G40 为模态指令，机床初始状 G42 D__ G00 选 点 G40 态为 G40。 坐 择 标 B、建立和取消刀补必须与 G01或G00指令
刀具半径补偿值的确定
双边铣削外轮廓，已知理论值为100mm， 测量值为100.24mm，半精加工的刀具半径 补偿值为6.1，求该刀具精加工时的刀具半 径补偿值。 解：修正值=（100.24-100）/2=0.12 精加工时的刀具半径补偿值为： offset值=6.1-0.12=5.98
组合完成。 C、移动终点坐标是G01、G00运动的目标 点坐标。 D、D为刀补号，它代表了内存中刀具半径 补偿的数值。一般有D00~D99。
注意事项：
1、G41/G42/G40必须与G01（或G00）组 合使用，不可在G02/G03圆弧指令下使用， 否则出现报警。 2、刀具在加工平面内必须有移动。 3、刀具半径补偿的指定（G41/G42）与取 消（G40）成对使用，且一般放在子程序中。 4、在运行程序加工前，须将刀补值输入到 参数表中刀补号对应位置处。 5、在下刀后切入材料前指定，切出材料后 提刀前取消。
实例（精加工）
刀路设计
程序
O1；（FANUC） 程序号 G54G17G90G40 程序初始 化 G01Z100F2000 提刀 M03S800 主轴正转 N1 加工正方形 G00X-35Y-45 快速定位至 下刀点A G01Z1F2000 Z-10F100 G41Y-40D01 指定刀具半 径左补偿，D01=6.0 Y35 B点 X35 C点 Y-35 D点 X-40 G40X-45 取消刀具半径 补偿至E点 G01Z1F2000 提刀 N2 加工圆形 G00X-50Y0 G01Z-5F100 G41X-40Y-10D01 G03X-30Y0R10 圆弧切入 G02I30 全圆 G03X-40Y10R10 圆弧切出 G01G40X-50Y0 Z1 G00Z100 M05 M30
程序
O2；（FANUC） G54G17G90G40 G01Z100F2000 M03S800 G00X-70Y0 G01Z-3F100 G41X-65Y-25D01 层，D01=20.3 G03X-40Y0R25 G02X-34.64Y20R40 G03X0Y40R40 G02X34.64Y20R40 G03Y-20R40 G02X0Y40R40 G03X-34.64Y-20R40 G02X-40Y0R40 G03X-65Y25R25 G01G40X-70Y0 G41X-65Y-25D11 层，D11=8.3 G03X-40Y0R25 G02X-34.64Y20R40 G03X0Y40R40 G02X34.64Y20R40 G03Y-20R40 G02X0Y40R40 G03X-34.64Y-20R40 G02X-40Y0R40 G03X-65Y25R25 G01G40X-70Y0 Z1 G00Z100 M05 M30 铣削内
刀具半径补偿值的确定与计算
根据需要确定B
考虑刀具本身误差
刀具半径补偿值的确定
A、粗加工
余量B=0.2-0.6mm（单边）
B、半精加工
余量=0.1-0.2mm（单边）
论值）/ 2|
D、去多余材料（XY平面分层）
加工宽度：刀具直径的50%-80% offset值=粗加工刀补+加工宽度*N N――分层次数
刀具半径补偿功能
加工中心编程与操作
案例分析
编程人员为了编程方便，常将刀具假设为一 个点，不考虑刀具的半径，直接按走刀路径 编程。在实际加工中，由于刀具半径不相同， 特别由于刀具磨损，必然会引起加工误差。 为了简化、快捷完成粗/精加工轮廓，需用到 数控系统的刀具半径补偿功能。
刀具半径补偿含义
数控系统提供的基本功能 由系统自动使刀具中心偏离编程轮廓一个 距离。
铣削外