叙述数控铣床刀具半径补偿的概念

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铣削加工中刀具半径补偿的运用

作者：贺林

来源：《卷宗》2013年第10期

摘 要：刀具半径补偿是现代数控机床控制系统的一种基本功能。在数控车铣床、加工中心加工工件时，特别是二维平面工件的轮廓加工，如果不考虑刀具的实际直径大小，加工出来的工件尺寸与实际要求的尺寸将不符（大一圈或小一圈）。如果加入刀具半径补偿，刀具会自动偏移刀具半径值，这样就可以正确加工。因此，理解刀具半径补偿并能正确灵活地使用刀具补偿功能，将简化编程，起到事半功倍的效果。将刀具补偿和变量编程结合使用，还可实现一些复杂曲面的加工，在数控切削加工中有较强的实用价值。

关键词：轮廓加工；刀具；半径；应用；补偿

1 对刀具半径补偿的认识

1.1 刀具半径补偿的基本概念 龙源期刊网

在轮廓加工过程中，由于刀具总有一定的半径（如铣刀半径或线切割的电极丝半径等），刀具中心的运动轨迹与所需加工零件的实际轮廓并不重合。在进行内轮廓加工时，刀具中心偏离零件的内轮廓表面一个刀具半径值。在进行外轮廓加工时，刀具中心又偏离零件的外轮廓表面一个刀具半径值。这种偏移称为刀具半径补偿。

1.2 刀具半径补偿指令

刀具半径补偿指令有G41、G42和G40共3个指令。当刀具中心轨迹在编程轨迹前进方向的左边时，称为左刀补，用G41表示；刀具中心轨迹在编程轨迹前进方向的右边时，右刀补，用G42表示；取消刀具半径补偿时用G40表示。

1.3 刀具半径补偿执行过程

（1）设置刀具半径补偿值：程序启动之前，在刀具补偿参数区内设置补偿值。

（2）刀具半径补偿的建立：刀具半径补偿的建立就是在刀具从起刀点（起刀点位于零件轮廓之外，距离加工零件轮廓切入点较近）以进给速度接近工件时，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刀具半径值的过程。刀具从起刀点接近工件，刀具中心轨迹的终点不在下一个程序段指定的轮廓起点，而是在法线方向上偏移一个刀具补偿的距离。在该段程序中，动作指令只能用G00或G01。

２０１４年０５期　科技一向导　◇科技创新◇　

刀具补偿在数控铣削加工中的应用　

刘秀霞　

（陕西省机械高级技工学校陕西勉县７２３００３）　

【摘要】刀具补偿是数控铣削加工中最常用的指令，本文简述了刀具半径补偿和刀具长度补偿的概念及应用，结合实际经验，详细总结了　

加工中两种补偿的使用情况，提出了一些应注意的问题。　

【关键词】刀具半径补偿：刀具长度补偿　

１．刀具半径补偿　

１．１刀具半径补偿的概念　

在数控铣床上进行轮廓加工时．由于刀具半径的存在．刀具中心　的运动轨迹并不等于实际轮廓轨迹。在加工时，刀具中心偏移零件轮　

廓表面一个刀具半径值。这种自动偏移计算称为刀具半径补偿。应用　

刀具半径补偿功能。只需按工件轮廓进行编程．其后将刀具半径值输　

入存储器中，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　

１－２刀具半径补偿在数控铣床中的应用　刀具半径补偿指令是按照半径值来确定补偿量大小的．不管实际　

使用刀具半径值的大小，因此，改变刀补值能实现零件的粗加工、半精　

加工和精加工。　

按实际轮廓尺寸计算编程．避免了刀具中心轨迹的繁琐计算过　

程，而系统根据输入半径值偏移刀具中心运行轨迹加工　通过改变刀　具半径补偿值的大小来实现同一程序，同一把刀具的粗、精加工。使编　

程工作量大大简化　

如图１所示：刀具半径补偿粗、精加工应用举例。其程序如下：　

图１刀具半径补偿实例　

０１２３４（主程序１　

Ｇ０１Ｚ一５Ｆ１０（选用￣１６槽铣刀）；　

Ｍ９８Ｐ０１；（Ｄ１为８．２）　

ＧＯＺ５；　Ｍ９８Ｐ０２；（０２为８．２１　

Ｍ０５；　

Ｍ０３Ｓ８００；　Ｘ５０Ｙ３０；　

ＧＯＺ０；　Ｇ０１Ｚ一５Ｆ￣０（Ｎ用￣１６槽铣刀１　

Ｍ９８Ｐ０１；（Ｄ１为７．９１　

ＧＯＺ５；　Ｍ９８Ｐ０２；（Ｄ１为７．９）　

Ｍ３０；　Ｏ１（外轮廓子程序１　

Ｇ４２Ｘ３０Ｙ３０Ｄ１Ｆ６Ｏ：　ｌ＿３使用刀具半径补偿应注意的问题　Ｘ５０Ｙ３０；　

1 3.3 刀具补偿原理

刀具补偿（又称偏置），在20世纪60～70年代的数控加工中没有补偿的概念，所以编程人员不得不围绕刀具的理论路线和实际路线的相对关系来进行编程，容易产生错误。补偿的概念出现以后很大地提高了编程的效率。

具有刀具补偿功能，在编制加工程序时，可以按零件实际轮廓编程，加工前测量实际的刀具半径、长度等，作为刀具补偿参数输入数控系统，可以加工出合乎尺寸要求的零件轮廓。

刀具补偿功能还可以满足加工工艺等其他一些要求，可以通过逐次改变刀具半径补偿值大小的办法，调整每次进给量，以达到利用同一程序实现粗、精加工循环。另外，因刀具磨损、重磨而使刀具尺寸变化时，若仍用原程序，势必造成加工误差，用刀具长度补偿可以解决这个问题。

刀具补偿分为2种：

☆刀具长度补偿；

☆刀具半径补偿。

文献《刀具补偿在数控加工中的应用》（工具技术，2OO4年第38卷No7，徐伟，广东技术师范学院）中提到在数控加工中有4种补偿：

☆刀具长度补偿；

☆刀具半径补偿；

☆夹具补偿；

☆夹角补偿（G39）。

这四种补偿基本上能解决在加工中因刀具形状而产生的轨迹问题。

3.3.1 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，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。

浅谈刀具半径补偿

摘 要：刀具半径补偿是数控铣削加工中的常用功能，本文就数控铣削加工中刀具半径补偿的建立和取消、刀具半径补偿量的指定和计算方法、刀具半径补偿功能的应用等进行了阐述。

关键词：刀具；半径补偿；应用

前言

数控铣削加工是数控加工中最为常见的加工方法之一，广泛应用于机械设备制造、模具加工等领域。它以普通铣削加工为基础，同时结合数控机床的特点，不但能完成普通铣削加工的全部内容，而且还能完成普通铣削加工难以进行，设置无法进行的加工工序。在数控铣床上进行工件轮廓的数控铣削加工时，由于存在刀具半径，使得刀具中心轨迹与工件轮廓（即编程轨迹）不重合。如果数控系统不具备刀具半径自动补偿功能，则只能按刀心轨迹，即在编程时给出刀具的中心轨迹，其计算相当复杂，尤其是当刀具磨损、重磨或换新刀而使刀具直径变化时，必须重新计算刀心轨迹，并修改程序。这样既复杂繁锁，又不易保证加工精度。当数控系统具备刀具半径补偿功能时，数控程序只需按工件轮廓编写，加工时数控系统会自动计算刀心轨迹，使刀具偏离工件轮廓一个半径值，即进行刀具半径补偿。

1 刀具半径补偿量的指定

数控铣削系统的刀具半径补偿就是将计算刀具中心轨迹的过程交由数控系统执行，编程员假设刀具的半径为零，直接根据零件的轮廓形状进行编程。因此，这种编程方法也称为对零件的编程，而实际的刀具半径则存放在一个可编程刀具半径偏置寄存器中。在加工过程中，数控铣削系统根据零件程序和刀具半径自动计算刀具中心轨迹，完成对零件的加工。当刀具半径发生变化时，不需要修改零件程序，只需修改放在刀具半径偏置寄存器中的刀具半径值或者选用存放在另一个刀具半径偏置寄存器中的刀具半径所对应的刀具即可。现代数控系统一般都设置有若干个可编程刀具半径偏置寄存器，并对其进行编号，专供刀具补偿之用，可将刀具补偿参数（刀具长度、刀具半径等）存入这些寄存器中。在进行数控编程时，只需调用所需刀具半径补偿参数所对应的寄存器编号即可。实际加工时，数控系统将该编号对应的刀具半径偏置寄存器中存放的刀具半径取出，对刀具中心轨迹进行补偿计算，生成实际的刀具中心运动轨迹。在进行数控加工前，必须预先设置好刀具半径补偿量。刀具半径经补偿量的指定，通常由有关代码指定刀具补偿号，并在代码补偿号中输入刀具半径补偿量，刀具补偿号必须与刀具编号相对应。在加工中，如果没有更换刀具，则该刀具号的补偿量一直有效。对于刀具半径补偿量的确定，如果是标准刀具第一次使用，可以采用刀具厂家提供的有关参数来确定，如果是已使用过或重磨过的刀具，则应根据实测数据来确定。