数控铣编程中刀具半径补偿和长度补偿
数控铣编程中刀具半径补偿和长度补偿
数控铣编程中刀具半径补偿和长度补偿【摘要】刀具中心轨迹与工作轨迹常不重合。
通过刀具补偿功能指令，数控铣床系统可以根据输入补偿量或者实际的刀具尺寸，使数控铣床自动加工出符合程序要求的零件。
刀具半径补偿即根据按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。
【关键词】数控铣床；刀具；半径补偿；长度补偿1.刀具半径补偿由于数控加工的刀具总有一定的半径，刀具中心运动轨迹并不等于所需加工零件的实际轮廓，而是偏移轮廓一个刀具半径值。
在进行外轮廓加工时，使刀具中心偏移零件零件的外轮廓表面一个刀具半径值，加工内轮廓时，使刀具中心偏移零件内轮廓表面一个刀具半径值，这种偏移习惯上称为刀具半径补偿数控铣床刀具类型0-9种，这些内容应当事前输入刀具编制文件。
刀具半径补偿的轮廓切削。
刀具半径补偿的灵活应用，灵活应用的思路使用刀具半径补偿功能。
随着计算机技术和数控技术的发展都经历了B（Base）功能C极坐标法，法、矢量判断法。
刀具补偿技术和C功能刀具半径技术。
目前，数控系统中普遍采用的是C功能刀具半径补偿技术。
2.C功能刀具半径补偿的基本思想数控系统C功能刀具半径补偿的硬件结构由缓冲寄存器CS、工作寄存器AS和输出寄存器OS等部分组成。
在C功能刀补工作状态中，数控铣床装置内部总是同时存储着三个程序段的信息。
进行补偿时，第一段加工程序先被读入BS，在BS中算得的第一段编程轨迹被送到CS暂存后，又将第二段程序读入BS，算出第二段的编程轨迹。
接着对第一、第二两段编程轨迹的连接方式进行判别，根据判别结果，再对CS中的第一段编程轨迹进行相应的修正。
修正结束后，顺序地将修正后的第一段编程轨迹由CS送到AS，第二段编程轨迹由BS送入CS。
随后，由CPU将AS中的内容送到OS进行插补运算，运算结果送到伺服驱动装置予以执行。
当修正了第一段编程轨迹开始被执行后，利用插补间隙，CPU又命令第三段程序读入BS。
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。
数控加工中常用的三种补偿方法
数控加工中常用的三种补偿方法1.坐标补偿：坐标补偿是指在机床上根据加工实际情况对加工轨迹做出调整，使得加工尺寸达到设计要求的一种方法。
常见的坐标补偿有以下几种形式：(1)G40/G41/G42坐标补偿：G40是取消刀具补偿，G41是左侧刀具补偿，G42是右侧刀具补偿。
通过设定G40、G41、G42来实现在切削路径上实际加工尺寸的自动调整。
(2)G43/G44/G49坐标补偿：G43是工件长度补偿，G44是工件半径补偿（常用于车削），G49是取消工件长度或半径补偿。
(3)G51坐标变换补偿：G51用于进行坐标变换，可以通过设定坐标系原点的偏移来实现坐标补偿功能。
2.刀具半径补偿：刀具半径补偿是指根据实际刀具半径与设计刀具半径之间的差异，通过在程序中设定刀具补偿值，使得实际加工尺寸达到设计要求的一种补偿方法。
(1)G41/G42刀具半径补偿：G41是左侧刀具半径补偿，G42是右侧刀具半径补偿。
通过设定G41或G42及刀具补偿值来实现切削路径尺寸的自动调整。
(2)G43/G44刀具长度补偿：G43是刀具长度补偿，G44是刀具半径补偿。
在加工中，通过设定刀具长度或刀具半径补偿值，使得实际加工尺寸达到设计要求。
3.工件半径补偿：工件半径补偿是指根据实际工件半径与设计工件半径之间的差异，通过在程序中设定工件半径补偿值，使得实际加工尺寸达到设计要求的一种补偿方法。
(1)G41/G42/G43工件半径补偿：G41是加工左侧边缘补偿，G42是加工右侧边缘补偿。
通过设定G41或G42及工件半径补偿值来实现工件边缘尺寸的自动调整。
G43是工件长度补偿，通过设定工件长度补偿值来调整工件的实际长度。
(2)G49工件长度或半径补偿取消：G49用于取消工件长度或半径补偿功能，即恢复到原始设计尺寸。
以上是数控加工中常用的三种补偿方法的介绍，通过合理使用这些方法，可以使得加工尺寸更加精确，提高加工效率和质量。
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。
半径补偿、长度补偿
当刀具半径补偿取负值时，G41和G42的功能互换。
G17 G18 G19
G43 G44
G41
G00/G01
1.刀补的建立 2.刀补执行 3.刀补的取消G40
X_ Y01
长度负补偿（补偿值 为正值，负向偏移）
G49 长度正补偿（补偿 值为正值，正向偏 移）
Z_
H_
T01S600M03 G00G54X-60Y-60Z50 G41G01X-60Y-30D01F100 X-60Y0 G43Z-10H01 G02X-30Y30R30 G01X30 G02X30Y-30R30 G01X-30 G02X-60Y0R30 G49Z50 G01X-60Y30 G40G00X-60Y60 G28X-60Y60Z50 M30
半径补偿、长度补偿
半径补偿目的：（1）当刀具磨损、重磨、更换新刀具而导致 直径变化时。 （2）可以用同一个程序，对零件对零件轮廓 进行粗、精加工。
长度补偿目的：长度补偿一般用于刀具在Z轴方向上实际位 移量比程序给定值增加或减少一个偏置量时， 可以不改变程序的情况下，通过改变偏置量， 使刀具到达程序中给定的Z轴深度位置。
安全面高度50mm ，厚10mm，程序原点位于上表面。
O
例：某弯头零件的外形轮廓如图所示，要求用直径Φ 10的立铣 刀精铣外形轮廓。手工编制零件程序。安全面高度50mm ， 进刀 /退刀方式;离开工件，直接/圆弧引入切向进刀，直 线退刀。工艺路线：走刀路线如图所示。 零件外形轮廓 (厚10㎜，程序原点位于上表面)
作业：要求用直径Φ20的立铣刀精铣外形轮廓。手工编制零件程序；
数控铣削加工刀具的补偿
一
的轮廓 轨迹是 不一 致的 。 因此 ， 在加 工过程 中须 对加工 刀具 的位置进 行 定 的调 整 ， 分 别为铣 削外 圆时 刀具 向工件外 侧移动 一段 距离， 铣 削内 圆则向内侧移动一 段距离 。 移动 距离在粗加 工和 半精加工 时＝ 加工余 量 ＋ 刀具半 径 ， 精加 工则为 刀具 半径 。 通 过补偿 ， 计 算出刀具中心的运动 路
工艺参数 。 距离 ， 但这 样输入 的补偿值 通常偏 大。 当利 用数控 机 床对 工件 进行轮 廓加 工 时， 编程 采 取 的刀具轨 迹 是 ４ ． 刀 具补 偿 的应 用
１ ， 前 言 相比传统 的机床 ， 数控 机床在 加工零件方面 ， 通过 编制数控程序 ，
以工件 的轮 廓尺寸为标 准。由于 铣 刀的运动 轨 迹和 工件加 工轮廓 不 一 刀具 补 偿可 以避 免重复编 程 ， 减 轻编程 人员的工作强度 ， 提 高了数 致， 若数 控机 床无法 进行半 径补偿 ， 则需 要针 对刀具 中心 轨迹 进行程 序 控加 工的加 工质量和 效率 。 编程 人员可 以直接加 工工件轮廓 ， 而且编 制 当编制 完工件轮 廓加 编制 ， 通过一 系列计算 修改 程序 ， 相 当复 杂而且 加工 质量很难 保证 。 若 的程 序 可 以在粗 加工 和精加 工 工序 中重复使 用。
．
藏青稔
数控铣削加工刀具的补偿
刘 志强
中国电子科技集 团公司第５ ３ 研究所
【 摘 要ｌ简 述数控铣削的刀具半径补偿与刀具长度补偿， 以及 刀具
补偿对 于数控加工精度的重要性 。 【 关键 词ｌ数控铣削加工 ； 刀具补偿 刀具 的损坏 。
数控铣床与加工中心刀具补偿讲解
欢迎阅读数控铣床与加工中心5.4 刀具补偿和偏置功能刀具补偿可分为刀具长度补偿和刀具半径补偿，其内容和方法已在前面章节中作了详细说明，本章拟用另外一种指令格式对刀具长度补偿功能进行介绍，目的在于进一步强调不同的数控系统对同一编程功能可能采用不同的指令格式。
5.4.1B型刀G41G42XY、ZX 或YZ时，迹。
偏置计算在由G17、G18和G19确定的平面内进行，该平面称之为偏置平面。
例如在已经选择了XY平面时，仅对程序中(X、Y)或(1、J)计算偏置量，并计算偏置矢量。
不在偏置平面内的轴的坐标值不受偏置的影响。
在3轴联动控制中，投影到偏置平面上的刀具轨迹才得到偏置补偿。
(4).刀补的建立与刀补的取消刀补的建立是进入切削加工前的一个辅助程序段，刀补的取消是加工完成时要写入到程序中的辅助程序段，如果处理得好则有利于简捷快速而又安全地使刀具进入切入位置和加工完了时退出刀具。
刀补建立时的核心问题是刀具从何处下刀并进入到工件加工的起始位置，刀补取消时则主要应考虑刀具沿何方向退离工件。
系统操作说明书中讨论了各种可能遇到的情况，为简化叙述，下面仅根据习惯的编程方法讨论刀补建立与刀补取消的问题。
不使用这些方法一般也可以正确地完成刀补建立与刀补取消的过程，但特殊情况下可能出现过切或报警。
1)使用GOO或G01的运动方式均可完成刀补建立或取消的过程，事实上使用G01往往是出于安全的考虑。
而如果不把刀补的建立(包括刀补的取消)建立在加工时的Z轴高度上，而采取先建立补偿再下刀或先提刀再取消补偿的方法，则既使在GOO的方式下建立(或取消)刀补也是安全的。
2)为了便于计算坐标，可以按图5-18所示两种方式来建立刀补，图5-18a为切线进入方式，图5-18b为法线进入方式。
同样取消刀补通常也采用这种切线或法线的方式。
图5-18 两种刀补建立方式图5-19 内圆轮廓的补偿3)在不便于直接沿着工件的轮廓线切向切入和切向切出时，可再增加一个圆弧辅助程序段。
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数控铣编程中刀具半径补偿和长度补偿
【摘要】刀具中心轨迹与工作轨迹常不重合。
通过刀具补偿功能指令，数控铣床系统可以根据输入补偿量或者实际的刀具尺寸，使数控铣床自动加工出符合程序要求的零件。
刀具半径补偿即根据按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。
【关键词】数控铣床；刀具；半径补偿；长度补偿
1.刀具半径补偿
由于数控加工的刀具总有一定的半径，刀具中心运动轨迹并不等于所需加工零件的实际轮廓，而是偏移轮廓一个刀具半径值。
在进行外轮廓加工时，使刀具中心偏移零件零件的外轮廓表面一个刀具半径值，加工内轮廓时，使刀具中心偏移零件内轮廓表面一个刀具半径值，这种偏移习惯上称为刀具半径补偿
数控铣床刀具类型0-9种，这些内容应当事前输入刀具编制文件。
刀具半径补偿的轮廓切削。
刀具半径补偿的灵活应用，灵活应用的思路使用刀具半径补偿功能。
随着计算机技术和数控技术的发展都经历了B（Base）功能C极坐标法，法、矢量判断法。
刀具补偿技术和C功能刀具半径技术。
目前，数控系统中普遍采用的是C功能刀具半径补偿技术。
2.C功能刀具半径补偿的基本思想
数控系统C功能刀具半径补偿的硬件结构由缓冲寄存器CS、工作寄存器AS和输出寄存器OS等部分组成。
在C功能刀补工作状态中，数控铣床装置内部总是同时存储着三个程序段的信息。
进行补偿时，第一段加工程序先被读入BS，在BS中算得的第一段编程轨迹被送到CS暂存后，又将第二段程序读入BS，算出第二段的编程轨迹。
接着对第一、第二两段编程轨迹的连接方式进行判别，根据判别结果，再对CS中的第一段编程轨迹进行相应的修正。
修正结束后，顺序地将修正后的第一段编程轨迹由CS送到AS，第二段编程轨迹由BS送入CS。
随后，由CPU将AS中的内容送到OS进行插补运算，运算结果送到伺服驱动装置予以执行。
当修正了第一段编程轨迹开始被执行后，利用插补间隙，CPU又命令第三段程序读入BS。
随后，又根据BS、CS中的第三、第二段编程轨迹的连接方式，对CS中的第二段编程轨迹进行修正。
3.功能刀具补偿类型及判别方法
通常数控铣床装置中能控制加工的轨迹通常只有直线和圆弧。
所有编程轨迹一般由四种轨迹转接方式，你直线与直线转接、直线与圆弧转接、圆弧与直线转接和圆弧与圆弧转接。
根据前后两段程序程序轨迹交角外在工作侧的角度（矢量的夹角）的不同，有伸长型、缩短型和插入型三种过渡（转接）类型。
图2为直线转接情况；
刀具补偿的理论及其实现，目前在数控铣床中都已经是比较成熟的技术，刀具的运动轨迹不等同于工件外形轮廓。
为了确保工件轮廓形状，加工时数控铣床必须根据工件轮廓和刀具的几何形状计算出刀具中心运动轨迹。
不同的刀具运动方向刀具中心运动轨迹的计算方法不同。
正确使用不同的刀具补偿功能才能加工出合格产品。
数控铣床一般都具有刀具补偿功能，所以在编程时可以不考虑刀具的实际尺寸f如长度和半径等），从而简化了编程工作。
如果编程采用了刀具补偿，在运行程序之前就必须输入相应的补偿值，这就是说数控铣床的刀具补偿功能是依照程序中的补偿指令（G41—G44）和补偿值实现的。
数控铣床通常都具备有刀具误差补偿功能。
通过刀具褂偿功能指令，数控铣床系统可以根据输补偿量或者实际的刀具尺寸，使数控铣床能够自动地加工出符合程序要求的零件。
刀具补偿功能能实现按零件轮廓编制的程序控制刀具中心的轨迹，以及在刀具半径和长度发生变化（如刀具更换、刀具磨损）时，可对刀具半径或长度作相应的补偿，而不需要修改程序。
刀具补偿概念出现并应用到数控铣床中后，编程人员就可以直接按照工件的轮廓尺寸进行程序编制。
在建立、执行刀补后，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，只需要更改程序中刀具补偿的数值。
刀具补偿使用简单、方便，能极大提高编程的工作效率。
4.结论
在数控机床进行轮廓加工中，由于刀具有一定的半径，刀具中心轨迹与工作轨迹常不重合。
通过刀具补偿功能指令，数控铣床系统可以根据输入补偿量或者实际的刀具尺寸，使机床自动加工出符合程序要求的零件。
刀具半径补偿即根据按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。
刀具半径补偿功能已广泛应用于数控加工中，对数控技术的发展有很大的指导意义。
【参考文献】
[1]王申银，谢伟丽.刀具半径补偿指令在数控编程中的应用[J].机电工程技术，2011，03：19-21+43+109.
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