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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。
数控铣床与加工中心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。
5.4.1 刀具半径补偿G41、G42、G40刀具半径补偿有两种补偿方式，分别称为B型刀补和C型刀补。
B型刀补在工件轮廓的拐角处用圆弧过渡，这样在外拐角处，由于补偿过程中刀具切削刃始终与工件尖角接触，使工件上尖角变钝，在内拐角处会则引起过切。
C型刀补采用了比较复杂的刀偏矢量计算的数学模型，彻底消除了B型刀补存在的不足。
下面仅讨论C型刀补。
(1).指令格式指令格式：G17/G18/G19 G00/G01 G41/G42G41：刀具半径左补偿G42：刀具半径右补偿半径补偿仅能在规定的坐标平面内进行，使用平面选择指令G17、G18或G19可分别选择XY、ZX或YZ平面为补偿平面。
半径补偿必须规定补偿号，由补偿号L存入刀具半径值，则在执行上述指令时，刀具可自动左偏(G41)或右偏(G42)一个刀具半径补偿值。
由于刀补的建立必须在包含运动的程序段中完成，因此以上格式中，也写入了GOO(或GO1)。
在程序结束前应取消补偿。
具体的判断方法见本书第二章。
(2).刀补过程刀具补偿包括刀补建立，刀补执行和刀补取消这样三个阶段，其中刀补建立与刀补取消均应在非切削状态下进行。
程序中含有G41或G42的程序段是建立刀补的程序段，含有G40的程序段是取消刀补的程序段，在执行刀补期间刀具始终处于偏置状态。
为了在建立刀补和取消刀补时，避免发生过切或撞刀，以及在刀补执行期间掌握刀具在运动段的拐角处的运动情况，有必要对刀补过程作一简要说明。
(3).刀具偏置矢量刀具偏置矢量是二维矢量，其大小等于D代码所规定的偏置量，矢量方向的计算是依照各轴刀具进给情况而于控制单元内自动完成的。
通过该偏置矢量计算出刀具中心偏离编程轨迹的实际轨迹。
随着现在数控机床加工技术的发展，编程人员根据历年图纸上的轮廓尺寸进行编程，如果刀具中心沿着零件的被加工轮廓做运动，则在加工结束之后零件尺寸无法达到理想尺寸，这样就会出现编程轮廓与实际轮廓不一致的情况。
本文就来具体介绍一下数控铣削刀具的半径如何进行补偿。
一般行业中，解决这个问题的方法是通过建立刀具半径补偿，编程人员只需按照零件图纸上的尺寸进行编程，就可以保证加工出加工图纸要求的理想尺寸。
刀具半径补偿功能应用的技巧1、圆孔的加工对于一般的圆孔来说，在数控铣床上可以通过一把离铣刀来完成，工艺及编程的分析如下。
（1）刀具的选择：对于此类的圆孔，工件材料若为 45 钢调质处理，可选一把硬质合金立铣刀。
（2）由于数控铣床良好的机械性能，一般优先采用顺铣。
可以用“少吃走快”的方法，省去大部分的辅助工作时间。
（3）编程路径的确定。
注意一定要采用圆弧过度的切向切入和切出法，过度圆弧的半径必须大于刀具的半径，且小于圆孔的半径，否则，刀具路径就不是理想的样子。
（4）粗精加工的安排和程序处理。
精加工只需调用一次子程序，一次下刀到孔底，走刀量减小 5 倍，刀补值设定为理论值，其他不变，即可完成精加工。
2、内外壁的加工要在一个平面上铣出一条封闭的沟槽，槽宽有精度要求。
在数控铣床上也可用一把立铣刀完成。
通过图形和工艺分析，加工思路也应该是“少吃走快”。
现在关键的问题是图素较复杂，各节点计算难度大。
我们需按尺寸标注，计算出内外壁各点坐标值，确定下刀点，按轨迹建立刀补编写一个程序。
采用此方法加工内外壁的特点就是只需编写一个程序，通过不断修改刀补值来完成内外壁的粗精加工。
在数控铣削加工中刀具半径补偿功能有很重要的意义。
编程人员仅需针对零件被加工轮廓编程即可; 现场加工操作人员只需通过操作面板修改刀补地址的数值，就可以精确控制件的加工过程以及加工精度。
因此对于数控加工技术人员来说，需要不断学习，积累经验，才能更好掌握刀具半径补偿方法。
2012年1月内蒙古科技与经济Januar y 2012 第1期总第251期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy &Economy N o .1T o tal N o .251数控铣床编程中刀具半径补偿的应用X谢艳艳(内蒙古机电职业技术学院,内蒙古呼和浩特 010070) 摘 要:介绍了刀具半径补偿的原理,探讨了实际编程中对半径补偿的应用技巧,在数控铣床编程中灵活运用刀具半径补偿。
关键词:数控编程;刀具半径补偿 中图分类号:T G547 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)01—0095—02 在数控铣床上进行零件加工时,大多需要多把刀具来完成,由于每把刀具都有一定的半径值,致使在加工过程中程序所控制的刀具刀位点的轨迹和实际刀具切削刃口切削出的形状并不重合,它们在尺寸大小上存在一个刀具半径的差别,为了简化编程,常用刀具半径补偿功能,使刀具沿工件轮廓的法向偏移一个刀具半径值。
所谓的刀具半径补偿就是根据零件轮廓编制的加工程序和预先设定在机床内的参数,实时自动生成刀具中心轨迹的功能。
1 刀具半径补偿的原理图1 刀具半径补偿原理工件加工过程中,如果按零件图中给出的尺寸进行加工,刀具中心轨迹与工件轮廓总是相差一个刀具半径差。
因此,必须使刀具在加工前沿工件的法向偏移一个刀具半径值,见图1。
刀具半径补偿(简称“刀补”)分为3步:¹刀补的引入:在刀具从O 点运动到A 点的过程中偏移一个刀具半径值,即刀具中心轨迹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;º刀补进行:刀具在加工零件的过程中(A →B →C →D →E ),刀具中心轨迹始终与编程轨迹相距一个偏置量,直到刀补取消(图1中实线与点划线之间相差一个刀具半径值);»刀补取消:刀具离开工件从E 点运动到O 点的过程中取消刀补,刀补取消的过程实际就是刀具中心轨迹过渡到与编程轨迹重合的过程。
叙述数控铣床刀具半径补偿的概念
数控铣床刀具半径补偿是指在数控铣床加工过程中，为了保证工件加工尺寸的精度和形状的准确性，通过在刀具路径上增加或减少一定的补偿值，使得切削刃实际切入工件的位置与理论切入位置保持一致的一种技术手段。
在数控铣床加工过程中，刀具的半径大小会直接影响到工件的加工尺寸和形状。
然而，由于刀具磨损、刀具装夹误差、工件材料硬度不均等因素的存在，刀具的实际半径可能会与理论半径有所差异。
这就需要对刀具半径进行补偿，以保证加工尺寸的准确性。
刀具半径补偿的概念是在数控铣床程序中通过设置补偿值来调整切削刃实际切入工件的位置。
当编写数控程序时，可以通过指定刀具半径补偿的方向和数值来实现补偿操作。
具体的补偿方式有三种：左补偿、右补偿和取消补偿。
左补偿即向刀具半径的负方向进行补偿，相当于将刀具实际切入工件位置向左偏移。
右补偿则是向刀具半径的正方向进行补偿，将刀具实际切入工件位置向右偏移。
取消补偿则是去除之前设置的补偿操作，使得切削刃实际切入工件的位置与理论位置一致。
通过刀具半径补偿，可以在加工过程中根据实际情况动态调整刀具
的切入位置，从而避免因刀具磨损或其他因素导致的尺寸误差。
这对于高精度加工尤为重要，能够提高工件的加工质量和准确性。
总之，数控铣床刀具半径补偿是一种通过调整刀具实际切入位置的技术手段，用于保证工件加工尺寸的精度和形状的准确性。
通过设置补偿值，可以根据实际情况对刀具的切入位置进行动态调整，从而提高加工质量和准确性。
G41 左补偿指令是指沿着刀具前进的方向观察，刀具偏在工件轮廓的左边。
如下图所示：G42 右补偿指令是指沿着刀具前进的方向观察，刀具偏在工件轮廓的右边。
如下图所示：●G40 刀具半径补偿取消指令，该指令与G41或G42配合使用，使用该指令后，使与其配合使用的G41或G42指令无效。
●<1>给上刀具半径补偿指令格式⏹ G00 G411）(G17)X_Y_D_;⏹ G01 G42⏹ G00 G412） (G18) X_Z_D_;⏹ G01 G42⏹ G00 G413） (G19) Y_Z_D_;⏹ G01 G42●<2>取消刀具半径补偿指令格式●G00●G40 X_Y; (X_Z_;) (Y_Z_;)●G01（5）刀具半径补偿指令格式说明：●<1>刀具半径补偿用G17、G18、G19命令在被选择的工作平面内进行补偿。
比如当G17命令执行后，刀具半径补偿仅影响X、Y轴的移动，而对Z轴没有作用。
<2>刀具半径补偿指令G41或G42只在G00和G01模式下有效，不能在G02和G03模式下给出刀具半径补偿G41或G42，否则机床报警。
<3>D_是刀具补偿号，其具体数值在加工或试运行前已设定在补偿存储器中，D_是续效代码。
<4>刀具半径补偿必须在程序结束前取消，否则刀具中心将不能回到程序原点上；刀具半径补偿必须在G00和G01模式下取消，在G02和G03模式下机床将会报警。
<5>取消刀具半径补偿除可以用G40指令外，还可以用D00指令，即”G00(G01)X_Y_D00;”也可以取消刀具半径补偿。
●<6>刀具半径补偿除方便编程外还可以用改变刀具半径补偿值大小的方法来实现同一程序进行粗加工、精加工，故有：●粗加工刀补值=刀具半径+精加工余量●精加工刀补值=刀具半径+修正量(若刀具尺寸准确或零件上下偏差相等，修正量为零)（6）使用刀具半径补偿时应注意的问题：●<1>一般情况下刀具半径补偿号要在刀补取消后才能变换，如果在补偿方式下变换补偿号，当前句的目的点的补偿量将按照所换补偿号的新值给定，而当前句开始点补偿量则不变。
数控铣床编程编程指令和刀具半径补偿１.G指令：准备功能指令（1）G90 绝对方式编程（2）G91 增量方式编程（3）G54～ G59 选择工件坐标系（4）G00 快速点定位 X Y Z（5）G01 直线插补 X Y Z F（6）G02 顺圆插补 X Y R（或I J K） F （7）G03 逆圆插补 X Y R （或I J K） F（8）G41 X Y D 刀具半径左补偿（9）G42 X Y D 刀具半径右补偿（10）G40 X Y 取消刀具半径补偿（11）G17、G18、G19 选择加工平面G17—XOY 平面(缺省值) G18—XOZ平面 G19—YOZ平面G90 G80 G40 G17 G49 G21（安全语句）功能：初始化状态设定。
式中： G90 ——绝对值方式；G80 ——取消固定循环；G 代码指令２.M 指令：辅助功能 （1）M00 程序暂停 （2）M03 主轴正转 （3）M05 主轴停 （4）M08 切削液开 （5）M09 切削液停（6）M30 完成程序段指令后 返回“程序开始”（7）M98 调用子程序 （8）M99 子程序结束一、基本常用指令3.指令——fz(mm/min)进给速度vf =fz ×z × n （铣床、加工中心）4.S 指令——r/min5.程序的组成和格式和数车一样，数铣的一个完整的零件程序包括程序号、程序内容和程序结束三个部分。
%（或O ）1234G90 G80 G40 G17 G49 G21(安全语句) M03S1000 G54G00Z100 X0Y0G01Z-6F200G41D01X ▁Y ▁ …… G40X ▁Y ▁ G00Z100 M05 M30程序号程序内容程序结束6.绝对值编程G90与相对值编程G91格式： G90 G X Y ZG91 G X Y ZG90为绝对值编程，每个轴上的编程值是相对于程序原点的。
G91为相对（增量）值编程，每个轴上的编程值是相对于前一位置而言的，该值等于沿轴移动的距离。
刀具半径补偿功能在数控加工中的应用摘要本文描述了数控加工中刀具半径对零件加工与编程的影响，分析了刀具半径补偿功能在数控加工中的正确使用方法，并针对刀具半径补偿功能在数控车削加工、数控铣削加工中的应用进行了介绍。
关键词半径补偿；数控加工；轮廓；程序随着现代数控成型刀具的普及使用，大大提高了企业的加工能力，但由于刀具总是具有一定的半径，刀具中心运动轨迹并不是加工零件的实际轮廓。
若用刀具中心轨迹来编制加工程序，则程序的数学处理工作量大，当刀具半径发生变化时，则又还需重新修改或编制程序。
这样，编程会很麻烦。
利用刀具半径补偿功能，当编制零件加工程序时，只需按零件轮廓编程，使用刀具半径补偿指令，并在控制面板上用键盘（CRT/MDI）方式，人工输入刀具半径值，数控系统便会根据零件程序和刀具半径自动计算出刀具中心的偏移量，进而得到偏移后的中心轨迹，并使系统按刀具中心轨迹运动，完成对零件的加工。
1 数控车削加工中刀尖圆弧半径补偿的应用1.1 刀尖圆弧半径补偿的分析数控车床编程时可以将车刀刀尖看作一个点，按照工件的实际轮廓编制加工程序。
但实际上，为保证刀尖有足够的强度和提高刀具寿命，车刀的刀尖均为半径不大的圆弧。
一般粗加工所使用的车刀的刀尖圆弧半径R为0.8 mm或1.2 mm；精加工所使用车刀的圆弧半径R为0.4 mm或0.2 mm。
切削加工时，刀具切削点在刀尖圆弧上变动。
在切削内孔、外圆及端面时，刀尖圆弧不影响加工尺寸和形状，但在切削锥面和圆弧时，会造成过切或欠切现象。
因此，当使用车刀来切削加工锥面和圆弧时，必须将假设的刀尖的路径作适当的修正，使之切削加工出来的工件能获得正确尺寸，这种修正方法称为刀尖圆弧半径补偿。
1.2 刀尖圆弧半径补偿的方法对于采用刀尖圆弧半径补偿的加工程序，在加工前要把刀尖半径补偿的有关数据输入到刀补存储器中，以便执行加工程序时，数控系统对刀尖圆弧半径所引起的误差自动进行补偿。
刀尖圆弧半径补偿是通过G41、G42、G40代码及T代码指定的刀尖圆弧半径补偿值来加入或取消。
关键词：刀具半径补偿数控铣床G10指令1刀具半径补偿的概念及作用1.1刀具半径补偿的概念在FUNAC0i系统的数控铣床加工零件过程中，数控系统控制的是铣刀中心的运动轨迹，而用户一般都是按图纸尺寸以零件的轮廓来编制加工程序，因此需要一种能按零件轮廓编制的程序和预先设定的偏置参数，让数控装置实现自动生成刀具中心轨迹的功能，这就是刀具半径补偿功能。
根据规定，当刀具中心轨迹在编程轨迹（零件轮廓）前进方向的左边时，称为刀具半径左补偿，用G41指令实现；当刀具中心轨迹在编程轨迹（零件轮廓）前进方向的右边时，称为刀具半径右补偿，用G42指令实现。
取消刀补则用G40指令。
在实际加工中，整个刀具半径补偿的过程分为建立刀补、执行刀补、取消刀补三个阶段[1]。
1.2刀具半径补偿的作用在对零件进行编程加工的过程中，采用刀具半径补偿功能，可以有效简化编程的难度与工作量。
实际体现在以下几个方面：1）由于刀具半径补偿实现了根据编程轨迹对刀具中心轨迹的控制，因此可以避免在加工过程中由于刀具半径的变化（如刀具因损坏而换刀、刀具磨损等原因）而需要重新编程的麻烦，只需修改相应的偏置参数即可。
2）由于零件轮廓在加工时往往不是一道工序能完成的，在粗加工时，一般都要为精加工预留一定的加工余量，而加工余量的预留就可以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，可以大大减少粗、精加工程序编制的工作量。
2“公式法”精确修正刀补值保证尺寸精度以学生在实训时的典型零件为例，两个轮廓尺寸有严格的尺寸精度要求，分别是外轮廓尺寸92+0.091+0.037和内轮廓尺寸18-0.016-0.043。
在实际加工中，学生往往会根据零件尺寸要求直接修改刀具半径补偿值来满足零件的尺寸精度。
因此，学生能熟练利用公式计算正确的刀具半径补偿值是影响零件合格的关键因素。
在零件加工过程中，通常要按照粗、精加工的工艺顺序依次完成，且对于每个轮廓，一般采用独立的刀具半径补偿值，因此在粗加工外轮廓、内轮廓时通常要预留精加工余量，并分别采用地址寄存器D01和D02，以“刀具半径+精加工余量”刀具半径补偿值输入相应地址寄存器中来实现。
数控铣床编程中刀具半径补偿使用技巧分析作者：康俐来源：《现代商贸工业》2011年第01期（内蒙古机电职业技术学院，内蒙古呼和浩特 010010）摘要：先进的数控技术对我国制造业的加工质量和加工效率起着极其重要的作用，造就大量高素质的数控人才是推广数控技术的前提。
在数控铣削加工中，合理的使用刀具半径补偿功能能够使编程大大简化，不仅给编程人员带来极大方便，更重要的在于能够提高加工效率，降低加工成本，起到事半功倍的效果。
关键词：数控；编程；刀具；半径补偿中图分类号：TB 文献标识码：A文章编号：1672-3198（2011）01-0272-01在数控铣床上对工件进行轮廓加工时，由于铣刀半径的存在，使得刀具中心（刀心）轨迹和被加工工件轮廓不重合，如不考虑刀具半径的存在，而直接按照工件轮廓编程，虽然编程比较方便，但加工出的零件尺寸会比图样要求小了一个刀具半径（加工外轮廓时），或大了一个刀具半径（加工内轮廓时）不符合加工要求。
因此在进行数控加工时，必须使刀具沿工件轮廓偏移一个刀具半径值，如图1所示，这一功能就是刀具半径补偿功能。
应用刀具半径补偿功能，在进行数控铣削加工时，只需按工件轮廓轨迹进行编程，然后将刀具半径值输入数控系统中的刀具偏置表中，执行程序时，系统会自动计算刀具中心轨迹，进行刀具半径补偿，从而加工出符合要求的工件形状。
当刀具半径发生变化时也无需更改加工程序，使编程工作大大简化。
在数控铣削自动编程中，将所使用的刀具尺寸输入刀具表中，系统会自动计算出刀具半径，从而进行补偿。
巧妙使用刀具半径补偿，可以满足数控加工的许多功能。
下面，根据我多年的数控实践经验，以实际加工为例，介绍应用半径补偿的几种技巧。
1 使用直径不同的刀具时，可以不改变加工程序，只改变刀具表中的直径值即可在零件的自动加工过程中，刀具的磨损、重磨甚至更换会经常发生，应用刀补值的变化可以完全避免在刀具磨损、重磨或更换时重新修改程序的工作。
在零件加工过程中，刀具由于磨损而使其半径变小，若造成工件误差超出其工件公差，则不能满足加工要求。
常州机电职业技术学院项目课程教案、呈现工作任务
沿着刀具的前进方向，看刀具与工件的位置关系，如果刀具在工件的左侧，为左刀补，用
G42表示。
）建立刀具半径补偿的指令格式
、完成工作任务的教学内容
：平口虎钳（如上右图）
的高速钢环形立铣刀（4齿），端面有齿，底角半径r1，
（如上左图）
观察图纸发现凹型型腔由内轮廓和外轮廓构成，因此，只要对2个轮廓编程即可；另外考虑经过内外轮廓加工后是否有剩余部分。
（2）程序
粗加工Z向循环子程序
向在下刀点慢速切入工件5mm
作业：
常州机电职业技术学院项目课程教案
、完成工作任务的教学内容
（1）工艺分析：
夹具：平口虎钳（如上左图）
刀具：Ø12的立铣刀（如上右图），刀具半径补偿：6mm
加工路线：
观察图纸发现三个一样的零件轮廓，因此，只要建立一个零件轮廓程序为子程序，其余可以通过调用子程序进行加工。
工艺分析：
因零件表面对粗糙度并未要求，因此粗加工后留有
起刀点的选择：
（2）子程序
O0021;
G91G01X35F100; Z-7;
教学日记
详细记录教学过程中遇到的问题，如何解决的，有何经验、感想
11。
