数控车床刀具半径补偿
数控车床刀尖半径补偿的原理和应用介绍
数控车床刀尖半径补偿的原理和应用分析(2011—11-07 19:39：41)分类：工程技术标签：杂谈摘要：分析了数控车削中因刀尖圆弧产生误差的原因，介绍了纠正误差的思路及半径补偿的工作原理，明确了半径补偿的概念。
结合实际,系统介绍了刀具半径补偿的应用方法，及使用中的注意事项。
Abstract: Analyzed the error's reason in numerical control turning because of arc of cutting tool ，introduced the correction error’s mentality and the radius compensation principle of work，cleared about the radius compensation concept. Union reality，introduced the cutting tool radius compensation application method, and in use matters needing attention..关键词:数控车床；假想刀尖；半径补偿；程序轮廓；原理；应用；Key word：CNC lathe；immaginary cutting tool point; radius compensation; procedure outline；principle; using1、前言在数控车床的学习中,刀尖半径补偿功能，一直是一个难点。
一方面，由于它的理论复杂，应用条件严格,让一些人感觉无从下手;另一方面，由于常用的台阶轴类的加工,通过几何补偿也能达到精度要求，它的特点不能有效体现，使一些人对它不够重视.事实上，在现代数控系统中,刀尖半径补偿，对于提高工件综合加工精度具有非常重要的作用，是一个必须熟练掌握的功能。
2、刀尖圆弧半径补偿的原理（1)半径补偿的原因在学习刀尖圆弧的概念前，我们认为刀片是尖锐的,并把刀尖看作一个点,刀具之所以能够实现复杂轮廓的加工，就是因为刀尖能够严格沿着编程的轨迹进行切削。
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。
数控车床刀尖圆弧半径补偿
数控车床刀尖圆弧半径补偿真实的刀具刃是由圆弧构成的（刀尖半径）就像右图所示，在圆弧插补和攻螺纹的情况下刀尖半径会 带来误差。
偏置功能命令切削位置刀具路径 G40取消刀具按程序路径的移动 G41右侧刀具从程序路径左侧 移动G42左侧刀具从程序路径右侧移动补偿的原则取决于刀尖圆弧中心的动向，它总是与切削表面法向里 的半径矢量不重合。
因此， …不会发生问题。
不过，真实的刀具刃是由圆弧构成的 （刀尖半径）就像右图所示，在圆弧插补和攻 螺纹的情况下刀尖半径会带来误差。
2.偏置功能命令切削位置刀具路径G40取消刀具按程序路径的移动 G41右侧刀具从程序路径左侧移动 G42 左侧刀具从程序路径右侧移动 补偿的原则取决于刀尖圆弧中心的动向， 它总是与切削表面法向里 的半径矢量不重合。
因此，补偿的基准点是刀尖中心。
通常，刀具 I'-度和刀尖半径的补偿是按一个基准点来测量刀具长度刀尖半径i- i r i 1R ，以及用于假想刀尖半径补偿所需的刀尖形式数 （0-9）。
洋3这些 内容应当事前输入刀具偏置文件。
论这个命令是不是带圆弧插补， “刀尖半径偏置” 应当用 G00或者G01功能来下达命令或取消。
不 刀不会正确移动，导致它逐渐偏离所执行的路径。
因此，刀尖半径偏置的命令应当在切削进程启动之前完成； 并且能够防止从工件外部起刀带来的过切现象。
反之，要在切削进程之后用移动命令来执行偏置的取消过。
刀尖半径补偿编程原则一、 将刀具的刀尖圆角半径值及刀具的指向编码数存入刀具偏置文档的相应偏置序号处，偏置序号必须先于刀尖半径补偿激活。
二、 为了激活刀尖半径补偿，再一个或两个坐标轴都处于非 切削状态的直线运动段中编入 G41或G42至少其中一个坐标轴的移动编程量大于或等于刀尖圆角半径值。
三，进入和退岀工件切削时必须垂直于工件表面。
四，刀尖半径补偿在下列的工作模式中不起作用： G32 G34 G71、G72、G73 G74 G75 G76 G92 五，若在G90 G94固定循环中使用刀尖半径补偿，刀尖半径补偿必须先于在刀具刃国三 尖利时, 切削进程按照程序指定的形状执行假想的刀刃为基准，因此为测量带来一些困难。
数控车床刀尖圆弧半径补偿课件
02
G41
刀尖圆弧半径左补偿。
03
04
G42
刀尖圆弧半径右补偿。
G43
刀尖圆弧半径补偿取消，同时 补偿值清零。
G40/G41/G42/G43指令的使用方法
1. 补偿的启动与取消
使用G40、G41、G42、G43等指令启动或取消刀尖圆弧半径补偿。
2. 补偿的输入
在补偿启动前，需要输入补偿值（即刀尖圆弧半径），补偿值可以 通过刀补画面输入或手动输入。
补偿方法：刀尖圆弧半径补 偿通过编程指令实现，无需 手动设置
补偿效果：补偿后可提高加 工精度和表面粗糙度Βιβλιοθήκη 刀尖圆弧半径补偿的示例程序三
01
刀尖圆弧半径补偿指令： G41.1、G40
02
补偿过程：通过G41.1指令 对刀尖圆弧半径进行补偿， 补偿过程为刀尖沿圆弧方向 移动，补偿结束后通过G40 指令取消补偿
02
刀尖圆弧半径的大小对切削过程 和工件质量有重要影响。
刀尖圆弧半径补偿的重要性
消除刀尖圆弧对切削轨迹的影响，提 高工件的精度和表面质量。
补偿刀尖圆弧对切削力、切削热和切 削振动的影响，提高切削过程的稳定 性和效率。
刀尖圆弧半径补偿的类型
刀尖圆弧半径左补偿（G41）
01
在切削过程中，刀具左侧的圆弧半径产生影响，需要补偿。
03
补偿方法：刀尖圆弧半径补 偿通过编程指令实现，无需 手动设置
04
补偿效果：补偿后可提高加 工精度和表面粗糙度
05
刀尖圆弧半径补偿的注意事项
刀尖圆弧半径补偿的误差来源
刀具半径测量误差
刀具半径的测量值与实际值之间可能存在误差，导致补偿值不准 确。
刀具磨损
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。
数控车床刀具半径补偿【不用改编程 】
机械加工中，由于数控车床刀具磨损或更换刀具造成刀尖半径发生变化，编程人员需要重新计算刀具中心运动轨迹，并重新编程。
这样不仅耗费时间和人力，而且对于加工精度也会造成影响。
尤其是遇到外形复杂的工件更是如此。
如果采用刀具半径补偿的方法，就可以仅通过改变一个刀具半径的参数，就解决所有问题，而不需要重新计算轨迹和编写程序，是一种简单高效的方法。
刀具补偿对于节约加工成本和提高加工质量都具有立竿见影的效果。
刀尖圆弧半径补偿:为保证刀尖的强度，降低加工表面粗糙度，大多数车床中刀尖都是一段半径为0.4到1.6毫米的圆弧。
但在编程过程中，一般都是针对刀具上的一个点及工件轮廓编程，因此刀尖圆弧必然对加工产生一定的影响。
影响大小与加工件的形状有关，比如在加工锥面时，刀尖圆弧会造成过切或少切；而在加工端面或者圆柱面时，刀尖圆弧就不会影响加工尺寸和形状，但会在清角处造成一定的加工残留。
针对刀尖圆弧的半径补偿指令有G40、G41和G42，其中G40是取消补偿，而G41和G42分别是在刀具前进方向的左侧和右侧进行补偿，不需要添加参数。
在补偿过程中，数控机床会根据半径补偿指令G41或G42以及刀具圆弧半径值等信息，自动计算出刀位点的移动轨迹，并且按照计算结果偏移一个补偿量，从而达到理想的加工精度。
刀具位置补偿:实际加工中，为满足机械加工的需要，数控车床往往存在多把刀具。
系统对刀具位置进行补偿时，会找出多个刀尖相对于基准刀尖点的偏移量，并且将此信息存入相应的刀补地址中。
通过刀具位置补偿指令T加目前刀具补偿号和刀具补偿地址号，刀具的位置从非基准刀尖偏移到基准刀尖位置，实现补偿。
补偿完毕要立即发出T加目前刀具补偿号再加00来徐晓补偿。
由于数控车床程序可以自动建立和执行位置补偿功能，因此对于刀具磨损或安装刀具引起的位置变化，不需要重新编程。
具体的补偿流程中，程序会利用T 指令使补偿号和补偿量相对应，操作相应的磨损补偿动作，进而补偿X、Z 的磨损量，让各程序的终点相加得到位置。
浅谈数控车床刀具半径补偿
浅谈数控车床刀具半径补偿摘要：全面介绍了数控车床加工过程中的刀具半径补偿，并且对数控车床不具备刀具半径补偿功能时的刀具补偿计算方法进行了阐述。
数控车削刀具半径补偿是数控系统中的重要功能, 正确地使用该功能, 在数控车削加工实践中能起到保证产品质量和提高生产效率的作用。
关键词：数控车床；加工；刀具补偿前言数控车床通常连续实行各种切削加工，刀架在换刀时前一刀具刀尖位置和新换的刀具位置之间会产生差异，刀具安装也存在误差、刀具磨损和刀尖圆弧半径等误差，若不利用刀具补偿功能予以补偿，就切削不出符合图样要求形状的零件。
此外，合理利用刀具补偿还可以简化编程。
数控车床的刀具补偿可分为两类，即刀具位置补偿和刀具半径补偿。
在车削过程中，刀尖圆弧半径中心与编程轨迹会偏移一个刀尖圆弧半径值r,用指令补偿因刀尖半径引起的偏差的这种偏置功能，称为刀具半径补偿。
具有补偿功能的数控车，编程时，不用计算刀尖半径中心轨迹，只要按工件轮廓编程即可(按照加工图上的尺寸编写程序)；在执行刀具半径补偿时，刀具会自动偏移一个刀具半径值；当刀具磨损，刀尖半径变小；刀具更换，刀尖半径变大时，只需更改输入刀具半径的补偿值，不需修改程序。
补偿值可通过手动输入方式，从控制面板输入，数控系统自动计算出刀具半径中心运动轨迹。
由于本人水平有限，时间仓促，因此在论文写作的过程当中，难免有错误存在，敬请各位专家批评指教。
二、刀具半径补偿2.1 何为存在刀尖半径补偿数控车床刀具补偿功能包括刀具位置补偿和刀具圆弧半径补偿两方面。
(1)刀具位置补偿刀具磨损或重新安装刀具引起的刀具位置变化，建立、执行刀具位置补偿后，其加工程序不需要重新编制。
办法是测出每把刀具的位置并输入到指定的存储器内，程序执行刀具补偿指令后，刀具的实际位置就代替了原来位置。
（2）刀具圆弧半径补偿在数控车削加工中，为了提高刀具的使用寿命和降低工件表面粗糙度，车刀刀尖被磨成半径不大的圆弧（刀尖AB圆弧），如图1所示。
数控机床补偿功能
三、铣刀刀具半径补偿
数控铣床在切削中,由于刀具总有一定的半径，刀具中 心的运动轨迹与加工零件的实际轮廓并不重合。如图所示， 在加工内轮廓时，刀具中心偏离零件内轮廓表面一个刀具半 径值。在加工外轮廓时，刀具中心又偏离零件外轮廓表面一 个刀具半径值。此现象习惯上称为刀具半径补偿。根据ISO 标准，当刀具中心轨迹在编程轨迹前进方向的右侧时，称为 右刀补，用G42表示。反之，称为左刀补，用G41表示。取 消刀尖半径补偿使用G40指令。使用时，编程人员只是在零 件程序中指明补偿要求即可。铣刀刀具半径补偿执行过程分 为刀补建立、刀补进行和刀补撤消三步，刀补仅在指定的两 维坐标平面进行。铣刀半径补偿应注意事项同车刀刀具补偿 要求。
五、数控误差补偿
数控机床在加工时，指令的输入、译码、计 算以及控制电机的运动都是由数控系统统一 控制完成的，从而避免了人为误差。但是， 由于整个加工过程都是自动进行的，人工几 乎不能干预，操作者无法对误差加以补偿， 这就需要数控系统提供各种补偿功能，以便 在加工过程中自动地补偿一些有规律的误差， 提高零件的精度。根据数控机床上加工误差 的主要来源其主要的解决方法如下。
刀具刀尖半径补偿的过程分为三步：刀补 的建立，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；刀补进 行，执行有G41、G42指令的程序段后，刀具 中心始终与编程轨迹相距一个偏置量；刀补 的取消，刀具离开工件，刀具中心轨迹要过 渡到与编程重合的过程。如图为刀补的建立 与取消过程。
8．刀尖圆弧半径补偿还与车刀形状、刀尖位 置有关。车刀形状、刀尖位置各种各样，他 们决定加工时刀尖圆弧在工件的什么位置， 所以刀尖圆弧半径包括刀尖圆弧半径、车刀 形状和刀尖位置。车刀形状和刀尖位置共有9 种，如图 所示。车刀形状和刀尖位置分别用 参数L1~L9表示，并通过手工操作在参数设 置方式下输入到系统中。
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数控车床刀具半径补偿
技师论文车床刀具半径补偿 1/6页【摘要】数控机床在加工过程中(其所控制的是刀具中心的轨迹。
因此在数控编程时(可以根据刀具中心的轨迹进行编程(这种编程方法称为刀具中心编程。
粗加工中由于留有余量(对零件的尺寸精度影响不大(对简单图形可采用
刀具中心轨迹编程。
但是当零件加工部分形状较为复杂时(如果选用刀具中心编程(就会给计算关键点带来很大工作
量(而且往往由于关键点的计算误差影响机床的插补运算(进而产生报警(使加工无法正常进行。
因此可以利用理论轮廓编程(即按图形的轮廓进行编程。
采用理论轮廓编程(需要在系统中预先设定偏置参数(数控系统会自动计算刀具中心轨迹(使刀具偏离图形轮廓一个刀具值(从而使刀具能加工
到图形的实际轮廓(这种功能即为刀具半径补偿功能。
【关键词】数控车床数控车刀刀具半径补偿引言
伴随着科学技术的发展(机械产品日趋精密、复杂。
特别是航空航天、军工等行业的需要(促进了数控行业的飞速发展。
而且大量的轴类、盘类及套类零件的生产(需要到数控车床去完成。
因此在生产加工当中(刀尖的半径补偿问题就必定成为我们必定需要考虑的问题。
1、数控车床相对于普通车床而言(最大的优势及有了准确的轮廓控制功能(即曲
线加工。
在其加工程序中必须添加刀具半径补偿。
2、在刀具半径补偿过程当中经常会出现一些意想不到问题(作为一名不甘落后的青年机械人员(总有一些不得不说的话。
由于本人水平有限(时间仓促(因此在论文写作的过程当中(难免有错误存在(敬请各位专家批评指教。
一；刀具半径补偿 1 何为存在刀尖半径补偿数控车床刀具补偿功能包括刀具位置补偿和刀具圆弧半径补偿两方面。
(1)刀具位置补偿刀具磨损或重新安装刀具引起的刀具位置变化(建立、执行刀具位置补偿后(其加工程序不需要重新编制。
办法是测出每把刀具的位置并输入到指定的存储器内(程序执行刀具补偿指令后(刀具的实际位置就代替了原来位置。
！2，刀具圆弧半径补偿在数控车削加工中(为了提高刀具的使用寿命和降低工件表面粗糙度(车刀刀尖被磨成半径不大的圆弧！刀尖AB圆弧，(如图1所示。
1 2/6页但为了对刀方便(常以假想刀尖P点来对刀。
如果没有刀尖圆弧半径补偿(在车削锥面或圆弧时(会产生欠切或过切现象现象。
如图2所示，当零件精度要求较高且有锥面或圆弧时(解决办法为，计算刀尖圆弧中心轨迹尺寸(然后按此编程(进行局部补偿计算(其偏移量即刀尖半径补偿。
从图1中可知，在实际生产中(理想刀尖p 实际是由z向刀尖位置和X轴向
刀尖位置相交形成的理想点(而实际是一圆弧点。
常用刀具中多为 0.2、0.4、0.6、0.8、1.0等多种。
在生产中(如果均需人为计算将添加了大量的计算准备时间(为减少工人的计算量(在经济型数控车床或更高级的数控
系统中(添加了自动刀具半径补偿功能。
指令如下， G40: 取消刀尖半径补偿 G41; 刀具半径左补偿 G42，刀具半径右补偿 2刀尖半径补偿调用原则！1，站在刀具路径上(沿切削方向从垂直于基面的第三轴正方向向
负方看去(刀具在工件的右侧用G42刀具在工件的左侧用
G41 ！2，G41、G42指令应和G01、G00一起调用(并在
切削玩轮廓后用G40指令取消刀尖半径补偿。
！3，在有锥面或圆弧加工时(必须在精车锥面或圆弧前一程序段或
之前添加刀具半径补偿。
！4，必须在刀具补偿界面对应位置准确填入刀尖半径值(作为CNC装置自动计算移
动补偿量的依据。
！5，必须在刀具补偿界面对应位置准确填入假想刀尖的补偿号(作为刀具半径 2 3/6
页准确方位补正的依据。
其对应的位置关系有10种(其方位如下，其中图3为前置刀架、图4为后置刀架(9号刀位和0刀位为刀尖点和圆弧圆心位置重合。
！6，指令刀尖半径补偿G41、G42后(刀具路径必须单方向递增或递减(及指令了刀具路径为Z轴负方向就不可向Z轴正方向走刀。
如必须正向走刀(必须提前取消刀尖半径补偿。
！7，建
立刀尖补偿后(需注意在Z向移动量必须大于刀尖半径(在X
轴方向的移动量必须大于二倍刀尖半径！X值为直径值，。
3如何避免在刀尖半径校正中产生过切问题在大多数情况下调用刀尖半径补偿不会出现问题(但一旦出现圆弧半径或倒角边边长的二倍小于刀尖圆角半径时(在生产加工当中就会出现过切现象。
对于这种问题(我们的解决方案有二，、！1，更换圆弧半径较小的车刀并修改刀具表中半径补偿值。
！2，检查程序(检验G41或G42添加位置和在X轴方向的移动量。
看是否小于二倍刀尖半径值(若是(修改X方向起点。
对于非圆曲线加工(我们多采用宏程序控制(为了提高表面的形状精度和粗糙度。
一般情况下采用了较小的步距(而此时刀尖半径补偿就存在无法再置入问题。
对此只能使用半径很小的刀具或直接使用尖刀进行加工。
！3，对于不方便或不值得的使用G41\G42,需要通过计算的方法来完成刀尖半径补偿。
锥面编程(如图5所示。
假象刀尖P沿AB移动(即P1、 P2 与AB重合然而按AB编程必然产生如图(a)所示ABCD间的残留误差因此应按图！b，所示是刀尖切削点移至AB(并沿AB移动。
即假想刀尖点移至P3、P4点。
同时在X、Z方向差值?X、?Z。
其中 X=2r/ ！1-cos θ/2， 3 4/6页Z=r！1-cosθ/2，其中r为刀尖半径。
也可在Z向直接均偏移一?Z编写。
假象刀尖圆弧编程，。
车削半径为R的圆弧(由于刀尖半径r的存在(假象刀尖和实际刀尖差值
一个r(凸弧半径时竟变成R+r(同理凹弧半径实为R-r。
故需
注意。
多段圆弧相连时(每个圆弧半径都需加或减去一个刀
尖半径r。
二；参考例题由图示可知(该工件不仅仅
有凹弧还有凸弧(故有必要采用G73粗车循环对本工件进行
粗加工。
对表面粗糙度要求很高(在精加工应尽量提高
切削速度和降低进给。
单边最大切削深度为5不可留轴向偏
移量。
O0001： G98 M03 S500 T0101; ！选定转
速(通过对刀(建立工件坐标系， G00 X54.0 Z2.0; ！
选定粗加工循环起点， G73 U5.0 R4; ！单边最大切削
深度为5不留轴向偏移量， G73 P10 Q20 U0.5 W0
F150; ！粗加工进给150每分钟， N10 G00 X40.0;
G42 G01 Z0; ！建立刀尖半径右补偿， X50.0 Z-15.0; Z-20.0; G02 X40.0 Z-30.0 R20.0; G03 X40.0
Z-45.0 R10.0; G01 X50.0; Z-69.66; N20 G40
X52.0; ！精加工结束(并取消刀尖半径补偿， 4 5/6
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