刀具补偿功能
数控机床刀具补偿功能的应用
刀具长度补偿是通过调整刀具在Z轴上 的位置来实现对工件表面的加工，而刀 具半径补偿则是通过调整刀具在X轴或 Y轴上的位置来实现对工件表面的加工
。
刀具补偿功能可以提高加工精度、减少 加工时间、降低加工成本。
刀具补偿的参数设置
01
刀具补偿参数主要包括刀具类型、刀具直径、刀具长
度、刀具角度等。
面形状和尺寸的高精度控制。
数控铣床应用
在数控铣床上，刀具补偿可应用于 三维空间加工，如曲面加工、五轴 加工等，以实现复杂零件的高效加 工。
加工中心应用
在加工中心上，刀具补偿可应用于 多轴联动加工，实现复杂零件的高 效加工。
02
CATALOGUE
刀具补偿的原理与实现
刀具补偿的原理
刀具补偿的基本原理是通过对刀具位置 的调整，以实现工件表面形状和尺寸的 精确控制。补偿分为刀具长度补偿和刀
03
提高生产效率
降低成本
通过快速调整刀具补偿参数，可 以减少换刀和调试时间，提高生 产效率。
正确使用刀具补偿功能可以减少 刀具磨损和报废，降低生产成本 。
数控机床刀具补偿功能的发展趋势与前景
智能化
随着人工智能技术的发展，未来刀具补偿功能将更加智能化，能够根据加工条件和刀具磨损情况自动调整补偿参数， 提高加工精度和效率。
04
CATALOGUE
数控机床刀具补偿功能的优化与改进
刀具补偿的误差分析
01
02
03
刀具几何误差
刀具的几何形状和尺寸对 加工精度产生直接影响。
刀具磨损误差
刀具在切削过程中会逐渐 磨损，导致加工精度下降 。
受热变形误差
切削过程中产生的热量会 导致刀具和工件变形，从 而影响加工精度。
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。
刀具的长度补偿功能
刀具的长度补偿功能教学目的和要求：要求学生了解长度补偿功能的作用，以及如何使用刀具的长度补偿功能。
教学重、难点：如何正确的使用刀具的长度补偿指令。
相关知识：刀具的长度补偿功能是在加工中心中才使用的，在加工时刀具定位基准是相同的，都是以机床的主轴锥孔进行定位，但刀具的长度是各不相同的，在做加工时是由刀具的端面与零件接触的。
在换刀加工时，就必须改变程序中的数值，这样就会很麻烦。
有了刀具的长度补偿功能刀具的长度在发生改变时就只需改变刀具长度的补偿值，而不需要去修改程序值。
这就是刀具的长度补偿。
一、刀具长度补偿的指令格式取消长度补偿的指令G49其中G43是刀具的正向偏置G44是刀具的负向偏置二、刀具长度补偿的指令格式1、G43 刀具的正向偏置后的偏置结果在G43指令时是把H地址中的偏置值与Z轴指令的终点值相加做为Z轴的最终指令值。
例：G00 G43 H01 Z50 其中设H01的设定值为-100（Z轴的指令值）+（H01的设定值）=50+（-100）=-502、G44 刀具负向偏置后的偏置结果在G44指令时是把Z轴指定的终点值减去H地址中的偏置值做为Z轴的最终指令结果。
例：G00 G44 H01 Z50 其中设H01的设定值为100（Z轴指定的值）—（H01的设定值）=50—100=-50注意：可以发现在G43中负的和在G44中用正值偏置结果是相同的。
三、刀具长度补偿的方法刀具长度补偿的补偿方法通常有两种。
1、刀具的补偿值即为刀具的长度值这种方法必须在有对刀仪的前提下才能使用，这种方法只需要对刀仪测出长度后，输入相对的H地址栏中即可。
但工件坐标系中Z 轴的偏置值应为在机床坐标系中的实际值。
如图那么A刀G00 G43 H01 Z0的偏置结果就是如B图所示。
如方法不正确或没有偏置，即G00 Z0的位置则如图中C刀所示与工件发生了碰撞。
2、刀具的补偿值为刀尖到Z向零点的距离没有对刀仪的情况下常用这种方法。
即把工件坐标系中Z轴的偏置值设为0，用对刀的方法测出刀具的刀尖到Z向零点的距离，并输入H地址中如图。
刀具补偿功能概述
N050 X29.567 Z-2;
倒角
N060 Z-18;
车螺纹外表面Φ29.567
N070 X26 Z-20;
倒角
N080 W-5;
车Φ26槽
N090 U10 W-10;
车锥面
N100 W-10;
车Φ36圆柱面
N110 G02 U-6 W-9 R15;
车R15圆弧
N120 G02 X40 Z-69 R25; 车R25圆弧
N060 X120 W-150;
车削圆锥面
N070 X200 W-30;
车削圆锥台阶面
N080 Z50;
车削Φ200外圆面
N090 G40 G00 X300 Z300; 退刀取消刀补
N100 M02;
%
9.4 刀具补偿功能 图9-30 刀尖圆弧半径补偿的应用
9.4 刀具补偿功能
例9-11 形状尺寸相同部位加工的子程序调用，如图9-31所示，已知毛
常见的需要进行刀具长度补偿的情况有三种。 (1) 不同刀具刀位点的补偿。通常需要多把刀具加工同一零件，每把刀具的 形状尺寸均不相同，编程时是以其中一把刀具的刀尖为基准设定工件坐标系 的，利用刀具长度补偿功能可把所有刀具的刀尖都移到此基准点。 (2) 同一刀具磨损或重磨后的补偿。当刀具磨损或重磨后再把它准确的安装 到程序所设定的位置是非常困难的，总是存在着位置误差。这种位置误差在 实际加工时便成为加工误差。因此在加工前，必须用刀具长度补偿功能来修 正安装位置误差。 (3) 同一零件轮廓粗精加工余量补偿。同一零件轮廓采用同一程序进行粗精 加工，为了留出精加工余量Δ，可在粗加工前设置刀具偏置量为Δ，利用刀具 长度补偿功能实现。
9.4 刀具补偿功能
9.4 刀具补偿功能 图9-32 轴类零件
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。
刀具长度补偿和半径补偿
【四】刀具长度补偿和半径补偿数控加工中，刀具实际所在的位置往往和编程时刀具理论上应在的位置不同，这是我们需要重新根据刀具位置来修改程序，然而正如大家知道的，修改程序是一件多么繁杂而易错的环节，因此，刀具补偿的概念就应运而生。
所谓刀具补偿就是用来补偿刀具实际安装位置与理论编程位置之差的一种功能。
使用刀具补偿功能后，改变刀具，只需要改变刀具位置补偿值即可，而不必修改数控程序。
刀具补偿中我们经常用的有长度补偿和半径补偿，一般初入数控行业的人很难熟练的使用这两种补偿，下面我们就这两种补偿方式详细讲解一下。
一、刀具长度补偿1、刀具长度补偿的概念首先我们应了解一下什么是刀具长度。
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，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。
2、刀具长度补偿指令通过执行含有G43（G44）和H指令来实现刀具长度补偿，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。
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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福建省鸿源技工学校课时授课计划
（2013 —2014 学年度第2学期）
课程名称：数控机床编程与操作任课教师：王公海
章节内容1-7刀具补偿功能
授课班级12数控授课日期
授课方式讲授作业练习习题册对应部分
目的要求掌握刀具补偿功能原理
重点难点G40/G41/G42
复习题巩固上节课知识点
仪器教具粉笔黑板
审批意见
审批人： 20 年月日
讲授内容和过程方法与指导一、数控车床用刀具的交换功能
1．刀具的交换
指令格式一：T0101；
该指令为FANUC系统转刀指令，前面的T01表示换1号刀，后
面的01表示使用1号刀具补偿。
福建省劳动和社会保障厅制
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讲授内容和过程方法与指导二、刀具补偿功能
1．刀具补偿功能的定义
定义：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。
分类：刀具偏移（也称为刀具长度补偿）、刀尖圆弧半径补偿。
2．刀位点的概念
概念：指编制程序和加工时，用于表示刀具特征的点，也是对
刀和加工的基准点。
数控车刀的刀位点
三、刀具偏移补偿
1．刀具偏移的含义
含义：用来补偿假定刀具长度与基准刀具长度之长度差的功
能。
车床数控系统规定X轴与Z轴可同时实现刀具偏移。
分类：刀具几何偏移、刀具磨损偏移。
刀具偏移补偿功能示例
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讲授内容和过程方法与指导FANUC 系统的刀具几何偏移补偿参数设置
图中的代码“T”指刀沿类型，不是指刀具号，也不是指刀补
号。
FANUC 系统的刀具几何偏移补偿参数设置
图中的代码“T”指刀沿类型，不是指刀具号，也不是指刀补
号。
2．利用刀具几何偏移进行对刀操作
（1）对刀操作的定义
定义：调整每把刀的刀位点，使其尽量重合于某一理想基准点。
（2）对刀操作的过程
1）手动操作加工端面，记录下刀位点的Z向机械坐标值。
2）手动操作加工外圆，记录下刀位点的X向机械坐标值，停
机测量工件直径，计算出主轴中心的机械坐标值。
3）将X、Z值输入相应的刀具几何偏移存储器中。
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讲授内容和过程方法与指导
数控车床的对刀过程
（3）利用刀具几何偏移进行对刀操作的实质
利用刀具几何偏移进行对刀的实质就是利用刀具几何偏移使
工件坐标系原点与机床原点重合。
3．刀具偏移的应用
利用刀具偏移功能，可以修整因对刀不正确或刀具磨损等原因
造成的工件加工误差。
例加工外圆表面时，如果外圆直径比要求的尺寸大了0.2mm，
此时只需将刀具偏移存储器中的X值减小0.2，并用原刀具及
原程序重新加工该零件，即可修整该加工误差。
同样，如出现
Z方向的误差，则其修整办法相同。
四、刀尖圆弧半径补偿（G40、G41、G42）
1．刀尖圆弧半径补偿的定义
为确保工件轮廓形状，加工时不允许刀具刀尖圆弧的圆心运动
轨迹与被加工工件轮廓重合，而应与工件轮廓偏移一个半径
值，这种偏移称为刀尖圆弧半径补偿。
圆弧形车刀的刀刃半径
偏移也与其相同。
2．假想刀尖与刀尖圆弧半径
在理想状态下，我们总是将尖形车刀的刀位点假想成一个点，
该点即为假想刀尖（图中的A点）。
假想刀尖示意图
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讲授内容和过程方法与指导所谓刀尖圆弧半径是指车刀刀尖圆弧所构成的假想圆半径（图
中的r）。
实践中，所有车刀均有大小不等或近似的刀尖圆弧，
假想刀尖在实际加工中是不存在的。
3．未使用刀尖圆弧半径补偿时的加工误差分析
（1）加工台阶面或端面时，对加工表面的尺寸和形状影响不
大，但在端面的中心位置和台阶的清角位置会产生残留误差，
如图所示。
（2）加工圆锥面时，对圆锥的锥度不会产生影响，但对锥面
的大小端尺寸会产生较大的影响，通常情况下，会使外锥面的
尺寸变大，而使内锥面的尺寸变小，如图所示。
（3）加工圆弧时，会对圆弧的圆度和圆弧半径产生影响。
加
工外凸圆弧时，会使加工后的圆弧半径变小，其值=理论轮廓
半径R–刀尖圆弧半径r，如图所示。
加工内凹圆弧时，会使加工后的圆弧半径变大，
其值=理论轮廓半径R+刀尖圆弧半径r，如图所示。
4．刀尖圆弧半径补偿指令
（1）指令格式
G41 G01/G00 X Y F；（刀尖圆弧半径左补偿）
G42 G01/G00 X Y F；（刀尖圆弧半径右补偿）
G40 G01/G00 X Y；（取消刀尖圆弧半径补偿）
2）指令说明
刀尖圆弧半径补偿偏置方向的判别：
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讲授内容和过程方法与指导
刀尖圆弧半径补偿偏置方向的判别
a）后置刀架，+Y轴向外b）前置刀架，+Y轴向内
5．圆弧车刀刀沿位置的确定
数控车刀的刀沿位置
a）后置刀架，+Y轴向外b）前置刀架，+Y轴向内c）具体
刀具的相应刀沿号
P–假想刀尖点S–刀沿圆心位置r–刀尖圆弧半径
第页
讲授内容和过程方法与指导
部分典型刀具的刀沿号
a）后置刀架的刀沿位置号b）前置刀架的刀沿位置号
6．刀尖圆弧半径补偿过程
刀尖圆弧半径补偿的过程分为三步：即刀补的建立，刀补的
进行和刀补的取消。
刀尖圆弧半径补偿过程
FC—刀补建立CDE—刀补执行EF—刀补取消
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讲授内容和过程方法与指导7．进行刀具半径补偿时应注意的事项
（1）刀具圆弧半径补偿模式的建立与取消程序段只能在G00
或G01移动指令模式下才有效。
（2）G41／G42不带参数，其补偿号(代表所用刀具对应的刀
尖半径补偿值)由T指令指定。
该刀尖圆弧半径补偿号与刀具
偏置补偿号对应。
（3）采用切线切入方式或法线切入方式建立或取消刀补。
对
于不便于沿工件轮廓线方向切向或法向切入切出时，可根据情
况增加一个过渡圆弧的辅助程序段。
（4）为了防止在刀具半径补偿建立与取消过程中刀具产生过
切现象，在建立与取消补偿时，程序段的起始位置与终点位置
最好与补偿方向在同一侧。
（5）在刀具补偿模式下，一般不允许存在连续两段以上的补
偿平面内非移动指令，否则刀具也会出现过切等危险动作。
（6）在选择刀尖圆弧偏置方向和刀沿位置时，要特别注意前
置刀架和后置刀架的区别。
8．使用刀具补偿功能时的加工实例
例试用刀具补偿功能等指令编写图所示工件外轮廓的加工程
序（内轮廓已加工完成, 以内孔定位与装夹）。
刀具补偿功能编程实例
a) 零件图b) 三维立体图
程序参见课本。