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刀具补偿课件

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2--刀具补偿及刀具长度补偿计算方法

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

刀具半径补偿(G41、G42)和刀尖号

刀具半径补偿(G41、G42)和刀尖号
刀具半径补偿及刀尖号
(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 

加工中心刀具长度补偿课件

加工中心刀具长度补偿课件
02
通过调整刀具长度补偿值，可以 确保工件坐标系与机床坐标系之 间的正确对齐，提高加工精度和 减小误差。
刀具长度补偿的重要性
在加工过程中，由于刀具磨损、更换 刀具等原因，实际使用的刀具长度可 能与编程时设定的长度存在差异。
刀具长度补偿能够自动调整刀具长度 ，确保工件坐标系的准确性，提高加 工质量和效率。
总结词
手动补偿方法是一种传统的刀具长度补偿方法，需要操作员根据测量结果手动 调整刀具长度。
详细描述
操作员使用测量工具测量刀具的实际长度，然后根据测量结果手动调整刀具长 度补偿值。这种方法简单易行，但精度不高，容易受到人为误差的影响。
自动补偿方法
总结词
自动补偿方法是一种现代化的刀具长度补偿方法，通过高精度的测量系统和自动控制系统实现刀具长度的自动测 量和补偿。
高精度补偿技术的需求
高精度加工要求
随着制造业对产品精度要 求的提高，需要更高精度 的刀具长度补偿技术来保 证加工质量。
纳米级补偿
研发纳米级补偿技术，实 现刀具长度的精确控制， 提高加工表面的光洁度和 平整度。
动态实时补偿
在加工过程中，根据实时 监测数据，动态调整补偿 值，减小误差和提高加工 稳定性。
详细描述
自动补偿方法使用高精度的测量系统，如激光干涉仪或电容传感器等，实时测量刀具的实际长度，并将测量结果 反馈给加工中心控制系统。控制系统根据反馈结果自动调整刀具长度补偿值，实现刀具长度的自动补偿。这种方 法精度高，能够显著提高加工精度和生产效率。
实时补偿方法
总结词
实时补偿方法是一种先进的刀具长度补偿方法，通过实时的刀具长度监测和补偿系统，实现刀具长度 的动态调整。
实时监测
在加工过程中，需要实时监测补偿值 的准确性，及时调整以确保加工质量 。

刀补原理 课件

刀补原理 课件

PPT 课件
10
第十页，共22页。
4、过切 过切(ɡuò qiē)有以下两种情况：
（1）刀具(dāojù)半径大于工件内轮廓转角时产生的过切。 （ 2）刀具直径大于所加工沟槽(ɡōu cáo)时产生的过切。
PPT 课件
11
图9-4 刀具过切情况图 第十一页，共22页。
二 、刀具(dāojù)半径补偿原理
图a
图b
图9-9 内轮廓PPT直课件线(zhíxiàn)转接过渡 18
第十八页，共22页。
轨迹(guǐjì)JC→CK解决了内轮廓加工的刀具过切现象，
JC→CK相对(xiOāAn与gdAuFì缩)于短CB与DC 长度，这种求交点 C的过 渡方式通常称为缩短型转换。
图c
图d
图9-10 内轮廓P(PTl课ú件nkuò)直线转接过渡
Y
X2 ?Y2
? Y ? ? r cos ? ? ? R
X
? X Y 2
2
PPT 课件
第十三页，共22页。
X ?? X ? Y ?? Y ?
RY X2 ?Y2
RX
X 2 ?13Y 2
2、圆弧刀具(dāojù)半径补偿计算y
B′(Xb′,Yb′)
对圆弧而言，刀补后轨
迹是一段同心圆弧。如图圆
O
弧半径(bàRn，jì圆ng弧)为起点(Aq，ǐd终iǎn) 点B，刀具半径为 r。假定上
C 刀补算法根据两段轨迹的夹角和刀补方向等，可分 为三种转接过渡方式： 伸长型、缩短型、插入型 。以直线
转接详解 C功能刀补原理。
PPT课件
17
第十七页，共22页。
1、内轮廓(lúnkuò)过渡
下图中， AB 、AD 为刀具(dāojù)半径，刀J心B 与轨D迹K交点 为C，交点 C的坐标值可由系统求出，实际刀心运动轨迹为 JC→CK。

数控车床刀尖圆弧半径补偿课件

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

《刀具半径补偿计算》课件

《刀具半径补偿计算》课件
精加工中应用刀具半径补偿还可以补偿工件热变形和刀具磨损的影响 ，确保工件尺寸的稳定性和一致性。
精加工中应用刀具半径补偿可以显著提高工件的加工质量和生产效率 。
刀具半径补偿在切削方式切换中的应用
在切削方式切换过程中，刀具 半径补偿可以自动调整切削参 数，以适应不同的切削条件和
工件材料。
在更换刀具或调整切削参数时 ，刀具半径补偿可以减少人工 干预和误差，提高加工精度和 效率。
少人为因素对加工结果的影响，为现代制造业的发展提供有力支持。
多轴联动加工中的刀具半径补偿技术
要点一
总结词
要点二
详细描述
多轴联动加工中的刀具半径补偿技术是未来发展的重点方 向，它能够实现复杂曲面的高精度加工，提高加工效率和 产品质量。
多轴联动加工是一种先进的加工技术，广泛应用于航空、 汽车、模具等领域。在多轴联动加工中，刀具半径补偿技 术对于实现高精度加工至关重要。通过精确控制刀具的轨 迹和补偿量，可以减小加工误差，提高加工精度和效率。 未来，多轴联动加工中的刀具半径补偿技术将进一步发展 ，为实现更高效、高精度的复杂曲面加工提供技术支持。
程，提高编程效率。
刀具半径补偿的计算原理
根据加工要求和刀具参数，确定刀具 半径补偿值。
补偿值的计算需要考虑多种因素，如 刀具类型、切削用量、工件材料等。
在数控加工过程中，根据刀具路径和 补偿值，对刀具路径进行相应的调整 ，以补偿因刀具半径而引起的加工误 差。
02
CATALOGUE
刀具半径补偿的分类
03
通过刀具半径补偿，还可以控制切削力的大小，以防止工件变形和刀 具破损。
04
粗加工中应用刀具半径补偿可以有效地提高加工效率和质量。
刀具半径补偿在精加工中的应用

刀具半径补偿

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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感谢您的观看
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..

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

刀具位置补偿

刀具位置补偿

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。

1 刀具位置补偿加工过程中，若使用多把刀具,通常取刀架中心位置作为编程原点,即以刀架中心! 为程序的起始点,如图1所示，而刀具实际移动轨迹由刀具位置补偿值控制.由图1（a)可见，刀具位置补偿包含刀具几何补偿值和磨损补偿值。

图1 刀具位置补偿由于存在两种形式的偏移量，所以刀具位置补偿使用两种方法，一种方法是将几何补偿值和磨损补偿值分别设定存储单元存放补偿值，其格式为：另一种方法是将几何偏移量和磨损偏移量合起来补偿，如图(b)所示，其格式为:总补偿值存储单元编号有两个作用，一个作用是选择刀具号对应的补偿值，并执行刀具位置补偿功能；另一个作用是当存储单元编号00时可以取消位置补偿，例如T0100，表示消去+号刀具当前的补偿值。

图2表示位置补偿的作用，图2中的实线是刀架中心A 点的编程轨迹线，虚线是执行位置补偿时A 点的实际轨迹线，实际轨迹的方位和X、Z轴的补偿值有关，其程序为:N010 G00 X10 Z-10 T0202；N020 G01 Z-30；N030 X20 Z—40 T0200；图2 刀具位置补偿作用数控车床系统刀具结构如图3所示，图3中P为假想刀尖，S为刀头圆弧圆心，r为刀头半径，A为刀架参考点。

图3 车刀结构车床的控制点是刀架中心，所以刀具位置补偿始终需要。

刀具位置补偿是用来实现刀尖圆弧中心轨迹与刀架参考点之间的转换，对应图3中A与S之间的转换，但是实际上我们不能直接测得这两个中心点之间的距离矢量，而只能测得假想刀尖! 与刀架参考点＄之间的距离。

为了简便起见,不妨假设刀头半径r=0,这时可采用刀具长度测量装置测出假想刀尖点P 相对于刀架参考点的坐标和,并存入刀具参数表中。

第二章(2) 刀具补偿计算

第二章(2) 刀具补偿计算

S1 S2
P1(X1,Y1)
P
③ 插入型 此时有三个转接点。 转接点S1（Xs1，Ys1）相对于轮廓拐点P1 仅相差第一条编程轨迹在P1点的刀具半径矢量 ，故有：
Y
P0(X0,Y0)
P2(X2,Y2)
S3
X
⎧ X S 2 = X 1 − r Yl1 + r X l1 ⎨ ⎩ YS 2 = Y1 + r X l1 + r Yl1
转接点S3（Xs3，Ys3）相对于点P沿第二 条编程轮廓在P1点处的方向矢量的反方向偏移 了一个刀具半径，故有：
⎧ X S 3 = X 1 − r Yl 2 − r X l 2 ⎨ ⎩ YS 3 = Y1 + r X l 2 − r Yl 2
注意： 按照这里介绍的算法确定进刀编程 轨迹（包含G41/G42的程序段）的刀具 中心轨迹时，仍然有可能发生刀具干涉 现象，因此在编制数控加工程序时，一 定要合理选择进刀编程轨迹。
⎧Xl2 = J R ⎨ ⎩ Yl2 = − I R
⎧ R = I2 + J2 ⎪ R=⎨ ⎪− R = − I 2 + J 2 ⎩ (顺圆弧） (逆圆弧）
② 在一般情况下，我们不选用圆弧来作为退刀编程轨迹，因此在直线接 圆弧的转接方式中，只需考虑刀具半径补偿建立阶段与进行阶段的转接点坐标 计算问题。 ③ 直线接圆弧刀具半径补偿的转接点计算方法与直线接直线的情况完全 类似。
消去参量k，可得等距线方程为
r r
r rd
P1
r l
X
x YL − y X L = −r
（2-1）
② 等距线交点 根据（2-1）式，相邻直线轮廓等距线的联立方程如下。
⎧ x YL1 − y X L1 = −r ⎨ ⎩ x YL 2 − y X L 2 = −r

刀具补偿课件讲义资料

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。

刀具补偿

刀具补偿

1、刀具半径补偿的作用对数控系统使用带有刀补功能的机床，其编程往往要以刀具中心为编程轨迹，用刀具半径补偿的方法，在执行刀具补偿后，数控系统就能自行计算刀具中心轨迹，使刀具中心偏离工件轮廓一个刀具半径值，这样就能加工图纸所要求的轮廓，同时还可利用同一个加工程序去完成粗加工和精加工，可以简化编程工作。

另外还可以控制零件的尺寸精度，大大提高了零件的质量。

2、刀具半径补偿的指令和判定方法刀具半径补偿分可为刀具半径左补偿和刀具半径右补偿，分别用 G41 和G42 定义。

根据 ISO 标准，沿刀具前进方向当刀具中心轨迹位于零件轮廓左边就为刀具半径左补偿，用 G41 表示。

如果刀具轨迹在零件轮廓的右边为刀具半径右补偿，用G42表示。

当不需要进行刀具半径补偿或加工结束时，为使刀具返回到开始位置，必须用 G40指令来取消刀具半径补偿。

此外要注意的是， G41 对应的实际加工状态是顺铣，零件的表面质量好，加工精度要求高， G42对应的是逆铣，适合于加工精度要求不高的场合。

为了提高加工质量、简化编程，可以在粗、精加工过程中都可以使用 G41 进行左补偿。

3、刀具半径补偿在加工中心中的应用刀具半径抵偿功用还有一个重要的用处。

假如刀具中心与工件概括偏差值不是一个刀具半径，而是给定值，则可以用来处理粗加工中剩下废料的疑问。

在粗加工时，刀具半径抵偿值可认为刀具半径加上精加工余量，而在精加工时只输入刀具实践半径值，这样可使粗加工和精加工选用同一个程序、同一把刀具，其抵偿办法为：刀具偏置值=刀具半径+精加工余量，在粗加工时刀具半径抵偿值的巨细是可变的，直到粗加工完结，最终留出精加工时的批改量；如下图 2 所示，毛坯标准为 100mm×100mm，加工 60mm×60mm的外概括，进行粗加工，其编程如下表 1：<!--[endif]-->刀具半径为 5mm 的立铣刀，输入刀具半径大于 5mm，进行余料去除，余料去除完粗加工完成。

刀具半径补偿

刀具半径补偿

y A(X,Y)
O
α
rΔYKΔK Xα A′(X′,Y′) x
O′
图3-37 直线刀具补偿
y B′(Xb′,Yb′)
B（Xb,Yb） ΔXΔ KY
β O
R
r A′(Xa′,Ya′)
A(Xa,Ya) x
图3-38 圆弧刀具半径补偿
2. 圆弧刀具半径补偿计算
对于圆弧而言，刀具补偿后的刀具中心轨迹是一个
1. 直线刀具补偿计算
对直线而言，刀具补偿后的轨迹是与原直线平行 的直线，只需要计算出刀具中心轨迹的起点和终点坐 标值。
如图3-37所示，被加工直线段的起点在坐标原点，终 点坐标为A。假定上一程序段加工完后，刀具中心在O′ 点坐标已知。刀具半径为，现要计算刀具右补偿后直 线段O′A′的终点坐标A′。设刀具补偿矢量AA′的投影坐 标为,则
图3-41和3-42表示了两个相邻程序段为直线与直线， 左刀补G41的情况下，刀具中心轨迹在连接处的过渡形 式。图中α为工件侧转接处两个运动方向的夹角，其变 化范围为00<ɑ< 3600，对于轮廓段为圆弧时，只要用其 在交点处的切线作为角度定义的对应直线即可。
在图3-42a中，编程轨迹为FG和GH，刀具中心轨迹为AB 和BC,相对于编程轨迹缩短一个BD与BE的长度，这种 转接为缩短型。
（1）刀补建立 刀具从起刀点接近工件，在原来的 程序轨迹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距离一个刀 具半径值。在该段中，动作指令只能用G00或G01。
（2）刀具补偿进行 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的距离。在此状 态下，G00、G01、G02、G03都可使用。
一段加工轨迹对本程序段加工轨迹的影响。为解决下

第2-2讲数控机床的刀具补偿原理

第2-2讲数控机床的刀具补偿原理









直线插补 以第一象限直线段为例。用户编程时，给出要加工直线 的起点和终点。如果以直线的起点为坐标原点，终点坐 标为（Xe,Ye），插补点坐标为（X，Y），如右图所 示，则以下关系成立： 若点（X，Y）在直线上，则 XeY - YeX = 0 若点（X，Y）位于直线上方，则Xe Y- Ye X>0 若点（X，Y）位于直线下方，则 XeY - Ye X<0 因此取偏差函数F = XeY - YeX。 事实上，计算机并不善于做乘法运算，在其内部乘法运 算是通过加法运算完成的。因此判别函数F的计算实际 上是由以下递推迭加的方法实现的。 设点（Xi，Yi）为当前所在位置，其F值为F = XeYi YeXi 若沿+X方向走一步，则Xi+1=Xi+1 Yi+1=Yi Fi+1=XeYi+1—Ye Xi+1=XeYi—Ye(Xi+1) = Fi—Ye 若沿+Y方向走一步，则Xi+1=Xi Yi+1=Yi+1 Fi+1=XeYi+1—Ye Xi+1=Xe(Yi +1)—YeYi= Fi+Xe 由逐点比较法的运动特点可知，插补运动总步数n = Xe+Ye，可以利用n来判别是否到达终点。每走一步使 n = n - 1，直至n = 0为止。终上所述第一象限直线插补 软件流程如图下图所示。
节拍 起始 1
2
3 4 5 6
F1 = -2 < 0
F2 = 2 > 0 F3 = 0 F4 = -2 < 0 F5 = 2 >0
+Y
+X +X +Y +X

数控装备技术刀具补偿A

数控装备技术刀具补偿A

输出寄存器 OS
a)NC方式
b)改进的NC方式
c)CNC方式
13
§3-5 刀具半径补偿
二.刀具半径补偿的工作原理
1、刀补的工作过程
（1）刀补建立:刀具从起刀点接近工件，在原来的程序
轨迹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距离一个刀具半 径值。
只能在G00或G01程序段中建立
19
§3-5 刀具半径补偿
伸长型：矢量夹角90o≤α＜180o
刀具中心轨迹长于编程轨迹的过渡方式。
F K

A O J B C D
20
插入型：矢量夹角α＜90o
在两段刀具中心轨迹之间插入一段直线 的过渡方式。
K F

A O J B
D
C’
C
21
缩短型：矢量夹角α≥180o
刀具中心轨迹短于编程轨迹的过渡方式。
3、刀具半径补偿指令
G41：刀具半径补偿左补偿 G42：刀具半径补偿右补偿 G40：取消刀具半径补偿
5
6
7
§3-5 刀具半径补偿
4、刀补的常用方法
B刀补(Base)：
根据零件轮廓尺寸和刀具半径值，解算刀具中心运动轨 迹，通常计算刀具中心轨迹的起点和终点坐标值。采 用的是读一段，算一段，再走一段的处理方法。
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§3-5 刀具半径补偿
刀具
编程轨迹
C’’ A
G41
刀具
C A’
C’
B B’
G42
刀具中心轨迹
3
2、刀补功能的主要用途
实时将编程轨迹变换成刀具中心轨迹。可避免在加工中 由于刀具半径的变化(如由于刀具损坏而换刀等原因)而重新 编程的麻烦。 刀具半径误差补偿，由于刀具的磨损或因换刀引起的刀具 半径的变化，也不必重新编程，只须修改相应的偏置参数 即可。 减少粗、精加工程序编制的工作量。由于轮廓加工往往 不是一道工序能完成的，在粗加工时，均要为精加工工序 预留加工余量。加工余量的预留可通过修改偏置参数实现， 而不必为粗、精加工各编制一个程序。 4
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（ ） 选这题 半径补偿G41\G42指令的建立可以与下列（ ）指令在同一 个程序段。 A、G02\G03
C、G01\G02
BG00\G01
C、G00\G01\G02\G03
2．取消刀具半径补偿G40 格式：G40 G0（G1）X＿ Y＿ D＿（F＿）； 所有的平面上取消刀具补偿指令均为G40。 最后一段刀具半径补偿轨迹加工完成后，与建立 刀具半径类似，也应有一直线程序段G0或G1指 令取消刀具半径补偿，以保证刀具从刀具半径补 偿终点运动到取消刀具半径补偿点。G40、G41、 G42是模态量，它们可以互相注销。
（5）临界加工情况：在编程时特别要避免出现内角过渡 时轮廓位移小于刀具半径，以及在两个相连内角处轮廓位 移小于刀具直径 。
图5-22 过渡圆弧的临界加工情况
图5-23 内角的临界加工情况
4．拐角特性G450、G451 在G41、G42有效的情况下，一段轮廓到另一段轮廓以不 平滑的拐角过渡时可以通过G450和G451功能调节拐）X＿ Y＿ D＿ （F＿）； 说明： （1）格式中G41为刀具半径左补偿；G42为刀尖半径 右补偿令；X、Y为目标点坐标；F为切削速度；D为刀具 半径补偿代号。 刀具半径补偿代号（又称刀沿号），用D指令及其 相应的序号表示，即D0~D9（一把刀具可以匹配从1到9 不同半径补偿的数据组）。如果没有编写D指令，则D1 自动生效。若编程D0，则刀具补偿值无效。系统中最多 可以同时存储30个刀具补偿数据组。
基点计算： P1 、 P2 、 P7 、 P8 、 P9 各 点 坐 标 如 图 所 示 ， P3 、 P4 、 P5 、 P6 各 点 的 坐 标经计算得： P3（-25，-40） P4（-20，-15） P5（20，-15） P6（25，-40）
样板零件铣削加工程序如下：
YB123； 程序名 N10 G54 T1 D1； 建立坐标系，调用1号刀，1号刀补生效 N20 G0 G17 G90 X-65 Y-95 Z20；刀具运动到起始点P0上方 N30 M03 S1000； 刀具按n=1000r/min顺时针旋转 N40 G1 Z-12 F300； 刀具进给到铣削深度 N50 G41 G450 X-45 Y-75 D1 F100； 进给到P1点并建立刀补 N60 Y-40； P1~P2直线插补 N70 X-25； P2~P3直线插补 N80 G3 X-20 Y-15 CR=65；P3~P4圆弧插补 N90 G2 X20 CR=-25； P4~P5圆弧插补 N100 G3 X25 Y-40 CR=65；P5~P6圆弧插补 N110 G1 X45； P6~P7直线插补 N120 Y-75； P7~P8直线插补 N130 X0 Y-65； P8~P9直线插补 N140 X-45 Y-75； P9~P1直线插补 N150 G0 G40 X-65 Y-95 D1；刀具回到起始点并取消刀补 N160 Z50； 刀具上升到安全高度 N170 M30； 程序结束

（2）刀具半径补偿只有在线性插补时（G0、 G1 ）才可以进行 G41 、 G42 的选择。控制器自 动计算出当前刀具运行所产生的与编程轮廓等 距离的刀具轨迹。
判断题 1、刀具补偿过程包括刀补的建立、刀补的执行、和刀补的 取消三个阶段 （ ） 2、G41是表示刀具半径右补偿指令，G42是表示刀具半径左 补偿指令
5.3.3 刀具补偿
SINUMERIK 802D系统具有刀具长度补偿和半径 补偿功能，刀具的有关参数被单独输入到一专门 的数据区，包括刀具长度及半径的基本尺寸、刀 具磨损尺寸和类型等参数。在程序中只要调用所 需的刀具号及其补偿参数，控制器就利用这些参
数执行所要求的轨迹补偿，就能加工出满足要求
的工件。
例5-1 利用刀具半径补偿功能编制图5-26所示样板零 件的数控铣削加工程序。
样板零件各边加工余量 均为1mm，用16 mm刀具加 工。编程坐标系如图5-26所 示，O点为坐标原点和对刀 点，刀具起始点和终止点均 为P0（-65，-95）。刀具从 P1点切入工件，然后沿点划 线上箭头方向进行进给加工， 最后回到P0点。主轴转速为 1000r/min，进给速度为 100mm/min。
编程的时候，是看成一个点的运动来编 运动轨迹的，而实际上刀具总有一定的刀 具半径或刀尖的圆弧半径，所以在零件轮 廓加工过程中刀位点运动轨迹并不是零件 的实际轮廓，它们之间相差一个刀具半径， 为了使刀位点的运动轨迹与实际轮廓重合， 就必须偏移一个刀具半径，这种偏移称为 刀具半径补偿。
刀具半径补偿过程： 刀具补偿执行过程一般分为三部分: 1、刀具补偿建立； 2、刀具补偿进行； 3、刀具补偿撤消
3．刀尖半径补偿中的几个特殊情况 （1）变换补偿方向：补偿方向指令G41和G42可以相互 变换，无需在其中再写入G40指令。 （2）G41、G42重复执行：重复执行相同的补偿方式时 可以直接进行新的编程而无需在其中写入G40指令。 （3）变换刀补号D：可以在补偿运行过程中变换刀补号 D。补偿号变换后，在新补偿号程序段的起始处新刀具半径 就已经生效。 （4）通过M2结束补偿：如果通过M2，而不是用G40指 令结束补偿运行，则最后的程序段以补偿矢量正常位置坐标 结束。不进行补偿移动，程序在此刀具位结束。
图5-24 外角拐角特性
图5-25 内角拐角特性
（1）圆弧过渡G450：刀具中心轨迹为一个圆弧，其起 点为前一曲线的终点，终点为后一曲线的起点，半径等于刀 具半径。G450在程序启动时就生效，可以不写入。 （2）交点过渡G451：刀具中心点轨迹为交点，是以刀 具半径为距离的等距线交点（圆弧或直线）。在中心点轨迹 交点构成锐角时，根据刀具半径大小的不同，有可能在很远 处才能相交。此锐角如果达到机床数据中所设定的角度值时， 系统会自动转换到圆弧过渡。
刀具调用后，刀具长度补偿立即生效。但刀具半 径补偿必须与G41或G42指令一起执行。 G41为刀具半径左补偿指令；
G42为刀尖半径右补偿指令； G40指令为取消刀具半径补偿。
G41、G42、G40指令的定义同数控车床编程。如图 5-21所示。
1．刀具半径补偿G41、G42
刀具半径补尝定义：
小结：
1、刀具半径补偿G41、G42、G40的格式 2、刀具补偿的几种特殊情况 3、拐角特性G450、G451
作业
1、顺铣加工某工件外部轮廓，采用G41补偿， 用Ø12mm铣刀加工，刀具半径补偿为-1mm，若采 用Ø20mm铣刀G42补偿加工，计算刀具半径补偿 值应为多少？