刀具补偿
2--刀具补偿及刀具长度补偿计算方法
（1）假设刀尖圆弧半径RS = 0 此时，P点与S点重合，根据图示的几何关系可知：
rF rP rPF
已知：
rF (Z F , X F )
rP (Z P ,
XP)
rPF (Z PF ,
X PF )
代入上式后得刀具长度补偿计算公式为：
X F X P X PF Z F Z P Z PF
三、刀具半径补偿计算 （一）刀具半径补偿原理 （1）什么是刀具半径补偿 在零件轮廓的加工过程中，数控系统的控制对象是加工刀具的中心点。 在加工零件轮廓时，数控系统必须使刀具中心在零件轮廓的法矢量方向上偏 移一个刀具半径值，这种偏移操作就称为刀具半径补偿。 刀具半径补偿就是根据零件轮廓计算出刀具中心轨迹的操作。一般来说， 有两种计算手段。
二、刀具长度补偿计算 当刀具的长度尺寸发生变化而影响工件轮廓的加工时，数控系统应对这种 变化实施补偿，即刀具长度补偿。 X
（1）车床情况 数控车床的刀具结构如右图所示。 S ：刀尖圆弧圆心； RS：刀尖圆弧半径； P（ZP，XP）：理论刀尖点； F（ZF，XF）：刀架相关点； （ZPF，XPF）：P点相对于F点的坐标。
LX X FP X PF LZ Z FP Z PF
此时刀具长度补偿计算公式可写成：
X F X P LX Z F Z P LZ
（2-3）
② 而在有些数控系统中，刀具参数表中的刀具长度参数采用刀尖点P相对于 刀架参考点F的坐标值（ZPF，XPF） ，即
(120,50)
G0 X30 Y20 G1 G42 X50 Y50 X120 Y80 G3 X90 Y110 I-30 J0 G1 X50 Y50 G1 G40 X30 Y20 G0 X0 Y0
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。
简述刀具补偿在数控加工中的作用
简述刀具补偿在数控加工中的作用
刀具补偿是一种在数控加工中常用的技术,旨在纠正加工过程中刀具的偏斜和长度不足等问题,保证加工质量和效率。
本文将简要介绍刀具补偿的基本原理和作用。
刀具补偿的基本原理是通过测量刀具的偏斜和长度不足,来调整数控加工中的刀具参数,使刀具沿着正确的轨迹运动,达到高质量的加工效果。
刀具补偿的主要工具是刀具补偿器,它可以通过改变刀具的偏斜和长度来补偿刀具的误差。
刀具补偿的作用包括:
1. 提高加工精度:刀具补偿可以帮助数控加工中心实现高精度加工,减少加工误差,提高产品的质量和一致性。
2. 降低加工成本:通过刀具补偿,可以实现刀具的精确定位,降低刀具的磨损和损坏,延长刀具的使用寿命,降低加工成本。
3. 改善加工过程的稳定性:刀具补偿可以帮助数控加工中心实现稳定的加工过程,降低加工过程中的噪声和震动,保证加工过程的一致性和稳定性。
刀具补偿在数控加工中的应用非常广泛,是实现高质量、高效率加工的重要技术之一。
随着数控加工技术的不断发展和进步,刀具补偿技术也在不断更新和改进,以适应不同的加工环境和需求。
刀具补偿
后 置 刀 架 坐 标 系
前 置 刀 架 坐 标 系
• 指令格式
G41 G42
G00 G01
X __ Z __；
G40 G00 X__ Z 、G42和G40没有参数，其补偿值由T 代码指定。 （2）刀尖圆弧半径补偿必须在切削开始前建立， 并在切削完成后取消。 （3）刀径补偿的引入和取消必须在不加工的空 行程段上，必须在G00或G01程序行上实施。
2、刀尖半径补偿的方法
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（G41、G42、G40）。 在控制面板上手工输入刀具半径补偿值（包
括刀具半径值R和假想刀尖位置号T）。
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。
5、刀具补偿的实现
刀尖圆弧半径补偿包括刀补的建立、刀补 的执行和刀补的取消三个阶段。 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。
(1)刀尖半径补偿的加入（建立）
(2)刀尖半径补偿的取消
D
C （24，-24）
O
O0001 G99 M03 S600 ; T0101 ; G42 G00 X40. Z5. ; G73 U7. W0.5 R4 ; G73 P1 Q2 U0.5 W0.3 F0.5 ; N1 G00 X0. ; G01 Z0. ; G03 X24. Z-24. R15. ; G02 X26. Z-31. R5. ; G01 Z-40. ; N2 X40. ; G70 P1 Q2 S900 F0.1 ; G40 G00 X100. Z100. ; M05 ; M30 ;
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。
刀具补偿原理..
LX X PF LZ Z PF
此时刀具长度补偿计算公式可写成：
X F X P LX Z F Z P LZ
（2-4）
X
F
35 B（-70，15） A（0，15） Z 20
G0 X0 Y15 G1 X-70 A点： B点：
X F X A X FP 15 35 50 Z F Z A Z FP 0 20 20
（2-1）
X F X P X PF Z F Z P Z PF
（2-1）
① 理论刀尖点P的坐标（ZP，XP）就是实际被加工零件的轮廓轨迹坐标， 该坐标值可以从数控加工程序中直接获得； ②（ZPF，XPF）为理论刀尖点P相对于刀架参考点F的坐标值。 设（ZFP，XFP）为刀架参考点F相对于理论刀尖点P的坐标值，则有：
LX X FP X PF LZ Z FP Z PF
Z F Z P LZ
（2-3）
② 而在有些数控系统中，刀具参数表中的刀具长度参数采用刀尖点P相对于 刀架参考点F的坐标值（ZPF，XPF） ，即
下一个程序段包含G40功能字
刀具半径补偿撤消状态
非半径补偿状态 假设数控系统的当前工作状态为非半径补偿状态。 ① 如果当前程序段不包含G41或G42功能字，则数控系统保持非半径补 偿状态。 ② 如果当前程序段包含G41或G42功能字，则数控系统转入刀具半径补 偿建立状态。 在非半径补偿状态下，当前编程轮廓的终点就是当前编程轮廓的转接点。 数控系统控制刀具中心直接运动到该点位置。
① 由用户来完成刀具补偿的计算工作 此时，数控加工程序段中的坐标数据就是刀具中心或刀架相关点的坐 标位置。 例：假设刀具半径为15
刀具补偿功能概述
刀具补偿功能概述刀具补偿是数控加工中一项关键的技术，它可以有效地提高加工精度和效率。
本文将对刀具补偿功能进行概述，介绍其原理、应用和优势。
一、刀具补偿的原理刀具补偿是通过在数控系统中对工具轨迹进行校正来实现的。
由于刀具的尺寸、形状和磨损等因素，工件的加工结果可能会与预期有所偏差。
刀具补偿基于工具几何和轨迹偏差的关系，通过调整数控程序中的刀具路径，使实际切削轨迹与期望轨迹保持一致，从而实现精准加工。
二、刀具补偿的应用领域刀具补偿广泛应用于各种数控加工领域，如铣削、车削、钻削等。
在这些加工过程中，刀具补偿能够提高零件的尺寸精度、表面质量和加工效率。
1. 铣削中的刀具补偿：在铣削过程中，刀具补偿可以根据刀具直径和偏移量来自动调整切削轨迹，确保切削结果符合要求。
同时，通过刀具补偿，还可以实现铣削过程中不同刀具的自动更换，提高生产效率。
2. 车削中的刀具补偿：车削过程中，刀具补偿可以针对工件的尺寸偏差进行调整，使加工后的工件尺寸与期望尺寸保持一致。
刀具补偿可以通过修正刀具位置或调整进给速度来实现，大大提高了车削加工的精度和稳定性。
3. 钻削中的刀具补偿：在钻削过程中，刀具补偿可以根据刀具尺寸和磨损情况来调整刀具的位置和轨迹。
通过刀具补偿，可以有效控制钻孔的直径误差和圆度误差，提高钻削加工的质量。
三、刀具补偿的优势刀具补偿具有许多优势，使其在数控加工中得到广泛应用。
1. 提高加工精度：刀具补偿可以消除工具尺寸和磨损等因素对加工精度的影响，实现更加精确的加工结果。
2. 提高加工效率：通过刀具补偿，可以使切削轨迹与工件的实际形状相匹配，减少加工过程中的空刀时间，提高生产效率。
3. 增强加工稳定性：刀具补偿可以对工具的位置和轨迹进行校正，减少切削力的变化，有助于提高加工过程的稳定性。
四、结论刀具补偿功能在数控加工中起到至关重要的作用，它通过调整刀具路径，确保加工结果与期望一致，提高加工精度和效率。
刀具补偿在铣削、车削、钻削等加工过程中广泛应用，并具有诸多优势，如提高加工精度、效率和稳定性。
刀具补偿课件讲义资料
1、刀具补偿建立方式 若上一程序段是G40状态，本程序段是
G41/G42状态， 则该程序段处于刀具补偿建立方式。
2 、刀具补偿进行方式 若上一程序段是G41/G42状态，本程序段仍
是G41/G42状态，则该程序段处于刀具补偿进 行方式。
刀补矢量：大小等于刀具半径，方向垂直
于轮廓表面
交接情况：直线与直线、直线与圆弧、圆
续两个以上的非运动指令（如辅助指令或
暂停指令）程序段，或移动量为零的运动
程序段时，会出现多切或少切现象，这点 应该引起注意。
4）硬件数控系统刀补/CNC的刀补 1、早期的硬件数控系统 由于内存及数据处理能力限制，仅根据本 段程序的轮廓尺寸进行刀补，不能解决程 序段之间的过渡问题。（编程人员事先估 计刀补后可能出现的间断点或交叉点，进 行人为处理）程序段转换时（如折线或直 线与圆弧不相切时）采用圆弧过渡
通常加工一个工件需几把刀，或者加工中心 运行时要经常变换刀具，而每把刀具的长度 是不可能完全相同的。 定义方法2：编写程序时选用一把标准刀具， 预先测出其他刀具与标准刀具长度的差值， 将差值置于NC系统，以后使用各把刀具时 NC系统会补偿刀具的长度，这种功能称为 刀具长度补偿功能。
2）刀具长度补偿指令
1）刀具半径补偿概述
具有刀具半径补偿功能的数控系统具有如下优点： 1、避免计算刀具轨迹，直接按零件轮廓的切削点编程。
2、刀具因磨损、重磨、换新刀引起直径改变后不需修 改程序，只需更改刀具参数库中刀具参数的直径或者 半径值。
3、应用同一程序，用同一尺寸的刀具，利用刀补值可 进行粗精加工（粗精加工程序通用）。
1.2 刀具补偿功能及计算原理
一、刀具半径补偿
1）刀具半径补偿概述
在前面编写的程序中，都没有考虑刀具半径问题。
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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。
5.刀尖圆弧半径补偿
概念：
理想刀具是具有理想刀尖A的刀具。
但实际使用的刀具，在切削加工中，为了提高刀尖强度，降低加工表面粗糙度，通常在车刀刀尖处制有一圆弧过渡刃；一般的不重磨刀片刀尖处均呈圆弧过渡，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，实际上真正的刀尖是不存在的，这里所说的刀尖只是一“假想刀尖”。
数控程序是针对刀具上的某一点即刀位点，按工件轮廓尺寸编制的。
车刀的刀位点一般为理想状态下的假想刀尖点或刀尖圆弧圆心点。
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点，而是一段圆弧。
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和形状，但当加工锥面、圆弧等非坐标方向轮廓时，由于刀具切削点在刀尖圆弧上变动，刀尖圆弧将引起尺寸和形状误差，造成少切或多切。
这种由于刀尖不是一理想点而是一段圆弧，造成的加工误差，可用刀尖圆弧半径补偿功能来消除。
（1）目的：
若加工使用尖形车刀，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），在加工锥面时或圆弧面时，会造成过切或少切。
为了保证加工尺寸的准确性，必须考虑刀尖圆弧半径补偿以消除误差。
由于刀尖圆弧通常比较小（常用 1.2～1.6mm ）
故精车时可不考虑刀具半径补偿。
（2） 方法
人式预刀补：人工计算刀补量进行编程
机床自动刀补
（3）机床自动刀具半径补偿
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 。
（４）自动刀具圆弧半径补偿的方法：
刀具圆弧半径补偿的方法是通过键盘向系统存储器输入刀具参数，并在程序中采用刀具半径补偿指令来实现的。
①刀具半径补偿的参数：
一个是刀具圆弧半径 Ｒ××
一个是车刀的形状和位置：
数控车床采用刀尖圆弧半径补偿进行加工时，如果刀具的刀尖形状和切削时所处的位置不同，刀具的补偿量与补偿方向也不同。
因此假想刀尖的方位必须同偏置值一起提前设定。
车刀假想刀尖的方向是从刀尖R 中心看理论刀尖的方向，由刀具切削时的方向决定。
系统用T 表示假想刀尖的方向号，假想刀尖的方向与T 代码之间的关系，如图所示，其中“·”代表刀具刀位点A ，“＋”代表刀尖圆弧圆心O 。
②刀具半径补偿指令
Ｘ（Ｕ） Ｚ（Ｗ）
⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭
⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧010*******G G G G G
（５）刀具补偿的编程实现
１）刀具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）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）补偿取消
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
注意：刀径补偿的引入和取消必须是不切削的空行程上
例：。