数控车床刀具补偿知识
刀具补偿原理
X F X B X FP 15 35 50 Z F Z B Z FP 70 20 50
讨论： 1）利用（2-3）式，我们可以得到测量刀具长度参数的计算公式：
l X X F X P lZ Z F Z P
其中： ①（ZF，XF）：刀架相关点F的坐标； ②（ZP，XP）：新刀具刀尖点坐标。
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。
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
F F X XPF
M
Z
X
Z
ZPF
W
ZWM Z FM Z PF Z PW Z FM LZ Z PW X WM X FM X PF X PW X FM LX X PW
（2）假设刀尖圆弧半径RS ≠ 0
此时，刀具的补偿算法比较复杂，一方面要考虑刀尖圆弧半径的补偿 （刀具半径补偿类型），另一方面还要考虑刀具长度补偿。 但是，一般情况下RS很小，在有些生产场合可以不考虑它对零件轮廓的影 响，另一方面，在对刀过程中已经把RS在平行于坐标轴方向所引起的误差进行 了补偿，因此零件表面上平行于坐标轴的轮廓不会再产生附加误差（但斜线 或圆弧还是会有误差），在此暂时不考虑刀尖圆弧的补偿计算。
数控机床刀具补偿原理
1. 刀具长度补偿 以数控车床为例进行说明，数控装置控制的是刀架参考 点的位置，实际切削时是利用刀尖来完成，刀具长度 补偿是用来实现刀尖轨迹与刀架参考点之间的转换。 如图3-35所示，P为刀尖，Q为刀架参考点，假设刀尖 圆弧半径为零。利用刀具长度测量装置测出刀尖点相 对于刀架参考点的坐标xpq，zpq，存入刀补内存表中。 零件轮廓轨迹是由刀尖切出的，编程时以刀尖点P来编程， 设刀尖P点坐标为xp ，zp ，刀架参考点坐标Q（xq ，zq ） 可由下式求出：
图3-40a给出了普通数控系统的工作方法，在系统内， 数据缓冲寄存区BS用以存放下一个加工程序段的信息， 设置工作寄存区AS，存放正在加工的程序段的信息， 其运算结果送到输出寄存区OS，直接作为伺服系统的 控制信号。 图3-40b为CNC系统中采用C刀补方法的原理框图， 与3-40a不同的是，CNC装置内部又增设了一个刀补缓 冲区CS。当系统启动后，第一个程序段先被读入BS， 在BS中算得第一段刀具中心轨迹，被送到CS中暂存后， 又将第二个程序段读入BS，算出第二个程序段的刀具 中心轨迹。接着对第一、第二两段刀具中心轨迹的连 接方式进行判别，根据判别结果，再对第一段刀具中 心轨迹进行修正。
加工如图3-39外部轮廓零件ABCD时，由AB直线段开始，接 着加工直线段BC，根据给出的两个程序段，按B刀补处 理后可求出相应的刀心轨迹A1B1和B2C1。
事实上，加工完第一个程序段，刀具中心落在B1 点上， 而第二个程序段的起点为B2 ，两个程序段之间出现了 断点，只有刀具中心走一个从B1 至B2 的附加程序，即 在两个间断点之间增加一个半径为刀具半径的过渡圆 弧B1B2，才能正确加工出整个零件轮廓。 可见，B刀补采用了读一段，算一段，再走一段的控 制方法，这样，无法预计到由于刀具半径所造成的下 一段加工轨迹对本程序段加工轨迹的影响。为解决下 一段加工轨迹对本段加工轨迹的影响，在计算本程序 段轨迹后，提前将下一段程序读入，然后根据它们之 间转接的具体情况，再对本段的轨迹作适当修正，得 到本段正确加工轨迹，这就是C功能刀具补偿。C功能 刀补更为完善，这种方法能根据相邻轮廓段的信息自 动处理两个程序段刀具中心轨迹的转换，并自动在转 接点处插入过渡圆弧或直线从而避免刀具干涉和断点 情况。
数控机床刀具补偿功能
刀具补偿功能（实际生产步骤）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，而只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，自动调节各坐标轴的移动量，确保实际加工轮廓和编程轨迹完全一致。
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。
1.刀具半径补偿：（G40，G41，G42）G40：取消半径刀补G41：刀具左补偿（沿着刀具前进的方向看，刀具在工件的左边）G42：刀具右补偿（·································右边）数控机床加工时以刀具中心轴的坐标进行走刀，依据G41或G42使刀具中心在原来的编程轨迹的基础上伸长或缩短一个刀具半径值，即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值，如图刀具补偿指令是模态指令，一旦刀具补偿建立后一直有效，直至刀具补偿撤销。
在刀具补偿进行期间，刀具中心轨迹始终偏离编程轨迹一个刀具半径值的距离。
刀具半径补偿仅在指定的2D 坐标平面内进行。
而平面由G 指令代码G17( xy平面)、G18( zx平面)、G19( yz平面)确定。
刀具半径值则由刀具号H(D)确定2.刀具长度补偿所谓刀具长度补偿，就是把工件轮廓按刀具长度在坐标轴(车床为x、z轴)上的补偿分量平移。
对于每一把刀具来说，其长度是一定的，它们在某种刀具夹座上的安装位置也是一定的。
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。
4 5 1
8 9 6
+X
数控车床刀具补偿指令编程及刀偏值设定
2．刀具位置补偿基准 设定与补偿方式（6）
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数控车床刀具补偿指令编程及刀偏值 设定
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3．刀具位置补偿类型
•刀具位置补偿可分为 刀具几何形状补偿(G) 和 刀 具 磨 损 补 偿 (W) 两种，需分别加以设 定。刀具几何形状补 偿实际上包括刀具形 状几何偏移补偿和刀 具安装位置几何偏移 补偿，而刀具磨损偏 移补偿用于补偿刀尖 磨损，如图所示。
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数控车床刀具补偿指令编程及刀偏值 设定
6．刀具几何偏移动作 （4）
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数控车床刀具补偿指令编程及刀偏值 设定
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三、刀尖圆弧半径补偿
数控车床刀具补偿指令编程及刀偏值 设定
1．理想刀具和实际刀具（1）
•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”。
位置时，刀尖位置B相对标刀刀尖位置A就会
出现偏置，原来建立的坐标系就不再适用，
因此应对非标刀具相对于标准刀具之间的偏
置值Δx、Δz进行补偿，使刀尖位置B移至位
置A。标准刀具偏置值为机床回到机床零点时，
工件坐标系零点相对于工作位上标准刀具刀
尖位置的有向距离。
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数控车床刀具补偿指令编程及刀偏值 设定
数控车床刀具补偿指令 编程及刀偏值设定
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2020/11/21
数控加工中的三种补偿和补偿技巧
三种补偿在数控加工中有3种补偿：刀具长度的补偿；刀具半径补偿；夹具补偿。
这三种补偿基本上能解决在加工中因刀具外形而产生的轨迹问题。
下面是三种补偿在一般加工编程中的应用。
一、刀具长度补偿：1．刀具长度的概念刀具长度是一个很重要的概念。
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，因为刀具是由主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，假如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。
此时假如设定刀具补偿，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。
2.刀具长度补偿的工作使用刀具长度补偿是通过执行含有G43（G44）和H指令来实现的，同时我们给出一个Z坐标值，这样刀具在补偿之后移动到离工件表面距离为Z的地方。
另外一个指令G49是取消G43（G44）指令的，其实我们不必使用这个指令，因为每把刀具都有自己的长度补偿，当换刀时，利用G43（G44）H指令赋予了自己的刀长补偿而自动取消了前一把刀具的长度补偿。
3.刀具长度补偿的两种方式（1）用刀具的实际长度作为刀长的补偿（推荐使用这种方式）。
使用刀长作为补偿就是使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，作为刀长补偿。
使用刀具长度作为刀长补偿的理由如下：首先，使用刀具长度作为刀长补偿，可以避免在不同的工件加工中不断地修改刀长偏置。
数控车床刀具参数补偿指令
1. 刀具补偿功能
(1)刀具的几何、磨损补偿
刀具的补偿功能由程序中指定的T代码来实现。
T代码由字母T后面跟4位数码组成。
其中前两位为刀具号，后两位为刀具补偿号。
(2)刀尖半径补偿
加工中当系统执行到含有T代码的程序段时，是否对刀具进行半径补偿，取决于G40、G41、G42指令
G40：取消刀具半径补偿。
刀尖运动轨迹与编程轨迹一致。
G41：刀具半径左补偿。
沿进给方向看，刀尖位置在编程轨迹的左边。
G42：刀具半径右补偿。
沿进给方向看，刀尖位置在编程轨迹的右边。
2. 使用刀尖半径补偿的留意事项
在使用G41、G42指令之后的程序段，不能出现连续两个或两个以上的不移动指令，否则G41、G42指令会失效。
在使用G76、G92指令时，不能使用刀尖半径补偿功能。
在G71、G72、G73指令状态下，如以刀尖圆弧中心轨迹编程时，必须指定指令中的精车余量△u和△w。
3. 刀尖半径补偿功能
G41、G42、G40三个指令是选择功能。
假如系统没有这三个功能，就要用计算的方法来完成刀尖半径的补偿。
(1)按假想刀尖编程加工锥面
(2)按假想刀尖编程加工圆弧
(3)按刀尖圆弧中心轨迹编程。
数控车床刀具补偿的应用与教学
一 如 图 ６ 示 ， 由 于 刀 具 的 磨 损 ， 使 整 个 刀 尖 圆 弧 的 所
圆 心 往 一 方 向 移 动 。假 如 磨 损 量 为 ０ ０ ｍ ｘ ． ５ ｍ，那 么 在 切 削
圆 。 但 实 际 加 工 过 程 中 ，刀 尖 圆弧 补 偿 要 复杂 得 多 ， 它 主
状 态 的 一 个 点 （ 想 刀 尖 ） ，在 对 刀 假
个刀一 ～尖！觚 过ｊ 一 二 痧 ， 过 嘶削 具： 肖ＩＥ ，＇ 等 ～弧 酾Ｉ 是驯 刳圆 接或 ＼ ， ＝ 铲 任 何
磨磨 矧ｎ 起通 的常 ＼ 毒 量 断 补 偿莆 ～ 则漉 、
。
也 是 以 假 想 刀 尖 进 行 对 刀 。但 实 际 加 过 程 中 ， 由 于 工 艺 及 其 他 方 面 的 原 因
从 图 中 可 以 看 出 ， 两 条 轨 迹 垂 直 间 距 ０ ０ ｍ ， Ｚ 间 距 ．２ｍ 向
程 中 ， 由于 刀 具 长 度 与刀 尖 圆 弧半 径 不 同 ， 在 加 工 中 会 产 ０ ０ ９ ｍ ． ２ ｍ 。这 很 可能 会使 被 加 工 工件 出现超 差 而 报废 。 生 很 大 的加 工 误 差 ，这 就 需要 通 过 刀 具 补偿 功 能 ， 使 机 床 在 加 工 中如 果 碰 到 上 述 情 况 ，怎 么 解 决 呢 ？ 因为 上 面 根 据 刀 具 实 际尺 寸 ， 自动 改变 机 床 坐标 轴 或 刀 具 刀 位 点 的 所 说 的 刀 尖 圆 弧误 差 只 影 响 到 加 工 锥 面 和 圆 弧 等 双 坐 标 同
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（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。
为什么需要刀具刀具补偿?
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.
为什么需要刀具刀具补偿
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.
N11 M30
五、换刀程序编写
G27、G28、G29. ----- 参考点控制
1、格式：
1、关于参考点操作的指令
G27 X... Z... T0000 ; 回指令参考点检验 G28 X... Z... T0000 ; 经指令中间点再自动回参考点 G29 X... Z... ; 从参考点经中间点返回指令点
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 Txxxx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。
驱动刀架拖板进行相应的位置调整。
T XX 00取消几何补偿。
对于有自动换刀功能的车床来说，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 整刀架拖板位置来实施刀补。
O1111
例2：考虑刀尖半径补偿
N1 G92 X40.0 Z10.0
N2 T0101 N3 M03 S400 N4 G00 X40.0 Z5.0
D
C （24，-24）
N5 G00 X0.0 N6 G42 G01 Z0 F60 (加刀补) N7 G03 X24.0 Z-24 R15 N8 G02 X26.0 Z-31.0 R5 O N9 G40 G00 X30 (取消刀补) N10 G00 X45 Z5
数控车床刀具补偿知识
为什么需要刀具补偿?
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 几何形状、安装不同 , 其刀尖位置不一 致,相对于工件原点的距离不相同.
解决:
•各刀设置不同的工件原点.
•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.
四、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.
可以使按工件轮廓编程不受影响.
一、刀具补偿的概念 刀具补偿：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。
二、刀具补偿的种类
刀具的几何补偿
（TXXXX实现）
几何位置补偿
刀具补偿 刀尖圆弧半径补偿
（G41、G42实现）
Z1]、[X2，Z2] 、[X3，Z3]… 偏置分别为 [Xj ，Zj ] Xj1=0、
若选刀具1为对刀用的基准刀具，则各刀具的几何
Zj1=0
Xj2 =(X2-X1) x 2、Zj2 = Z2-Z1
Xj3 =(X3-X1) x 2、Zj3 = Z3-Z1
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。
磨损补偿
三、刀具的几何补偿
1、几何位置补偿 刀具几何位置补偿是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车刀作基 准车刀，对刀编程主要是以该车刀为准。
图示
补偿数据获取：
分别测出各刀尖相对于刀架基准面的偏离距离[X1，
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.
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。
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3;Zm
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Txxxx来实现的。 T xx xx 当前刀具号 刀补地址号
5、刀具半径补偿指令 格式：
G41
G42
G00
G01
X __ Z __
G40 G00 X__ Z __
说明：
G41 —刀具半径左补偿
G42 —刀具半径右补偿
G42 G41
G40—取消刀具半径补偿
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。