FANUC刀具半径在数控比赛中的运用

1、FANUC刀具半径在数控比赛中的运用摘  要：本文介绍了在数控比赛中运用刀具半径补偿时会出现的问题以及预防及解决问题的方法，同时介绍了两种运用刀具半径补偿的技巧以及刀具补偿适时更改的编程方法。关键字 ：刀具半径补偿 数控比赛  编程当前数控技能大赛在全国各地正如火如荼地举办着，纵观分析各省市及国家的比赛题目，有很多东西值得总结。现就选手在数控铣削编程中用到的刀具半径补偿作个小结，供大家参考。一、刀具半径补偿调用注意事项铣削编程中刀具半径补偿是个极为重要的参数，几乎没有哪一次比赛题中没有半径补偿的应用，应用半径补偿指令，系统能够自动让刀，使程序编

2、制简单。但半径补偿指令的使用，技巧性比较强，尤其是针对比赛的题目，补偿一旦用错就会严重影响选手比赛信心和比赛分数。刀具半径补偿的绝大部分错误是发生在刀补的建立与撤销期间，特别是FANUC系统，存在的一些隐蔽性调用规则极易让选手出错却无法检查。1. 刀补建立（撤销）段移动距离不能小于刀具半径刀具半径补偿建立或撤销时刀具必须走过一段距离，需要注意的是这一段距离一定要大于刀具的半径，否则，数控系统会认为此时已发生过切，提示过切报警，特别是在做一些比较窄的轮廓时，经常会出现刀具半径超差或过切报警，此时编程人员就必须改变刀具半径补偿建立路线或更换小直径的刀具解决。例如，在下面图a中采用?10刀

3、具加工内轮廓，当刀具处于（0，0）点时，运行以下程序段：N20 G00 X0 Y0 Z10;N30 G01 Z-5 F50;N40 G01G41 X0 Y-6 D01;N50 G01 X15;由程序我们可以看到，在N40段程序中，刀具的刀刃自当前位置调用半径补偿到目标点的距离只有1mm，远远小于刀具的半径，因此运行的时候会出现刀具半径超差的报警，遇到这样的情况可以换直径小于?8的刀具或者把N40程序更改为：N40 G01 G41 X15 Y-6 D01 即可。2.子程序中的刀补调用注意事项FANUC系统规定在调用半径补偿后的程序中若有两段以上的程序在非补偿平面内运动则会出现过切或欠切

4、现象，这一条规定在平时的训练中很难引起选手的注意，特别是有些选手在平时训练的时候为了稳妥，经常在下刀前或者在安全平面上就开始建立刀具半径补偿，而后续的两段程序中没有X或Y方向的移动，则就会引起后面切削轮廓的时候产生过切或欠切。如以下程序：N20 G00 G41 X0 Y-6 D1;N30 G00 Z10;N40 G01 Z-1 F50;N50 G01 X15;以上程序段中N30段和N40段刀具只移动Z轴而没有在X方向和Y方向移动，因此在N50段加工轮廓的时候就会产生过切的现象。特别需要注意的是在含有子程序的主程序段中M98指令的运用的时候也会出现上述情况，如下：子程序：N30 G01 Z-1

5、F50;N40 G01 X15 Y-6;N80 G00 Z10;N90 M99; 主程序：N20 G00 G41 X0 Y-6 D1;N30 M98 P0001;N40 G00 Z10;N50 以上程序中主程序中调用了刀具半径补偿,在子程序N80段和N90段刀具都没有在X向和Y向移动,同样在主程序中N40以后的程序段刀补运用的时候同样会出现问题,针对这样的问题,可以把子程序N80和N90合为一段写成:N80 G00 Z10 M99即可.二、刀具半径补偿调用技巧刀具半径补偿的灵活运用可以大大提高加工的效率，以下谈谈如何巧妙利用刀具半径补偿提高加工效率和加工轮廓倒角方法。1用于

6、去余料对于绝大多数比赛选手来说，加工出来零件的轮廓不难，但是要把零件上多余的残料去除就不显得那么简单了，特别是含有岛屿的凹槽余料的去除，有时候去的不好有可能把已经加工好的轮廓碰坏。为此，需要采用一种既能高效去处余料又能保证加工安全的编程方法，更改刀具半径补偿就是其中的方法之一，特别结合宏程序的使用能够达到非常理想的效果。例：去除如图b中的圆柱以外的残料的程序，刀具?10。N10 G54 G17 G40 G49 G80 G90；初始设定N20 #13001=5；设定刀具半径补偿值D1N30 G00 X55 YO Z10； 接近下刀点N40 S1000 M03；启动主轴N50 G01 Z-10 F

7、80；下刀N60 G01 G41 X15 Y0 D01；调用半径补偿N70 G02 I-15 J0；圆插补N80 G01 G40 X55 Y0；取消半径补偿N90 #13001=#13001+5；半径补偿递增N100 IF #13001 LE 55 GOTO20；判断是否已去除完余料，若没有，则跳转至N20段程序继续加工N100 G00 Z50；抬刀N110 M05 M30；主轴停转，程序结束通过以上的程序只要运行一遍，刀具即可走刀成图b中的轨迹线，以此去除多余的材料，可见采用此种方法的去除余料程序编写简单，运行可靠，效率高。2.用于倒轮廓角比赛的题目经常遇到轮廓边沿的倒圆角和倒直角，这个时候

8、采用刀具半径补偿能够很方便的实现要求，如编程加工图b的圆柱轮廓倒圆角R2，刀具采用R4的球头铣刀，程序如下：N10 #3=90 角度变量#1初始值为90N20 #1=6*COS#3-2; 在不同Z高度的刀具半径补偿N30 #2=6*SIN#3-2; 下刀高度N40 GO1Z#2F100;下刀N50 #13001=#1; 设定刀具半径补偿值D1N60 G01G41X25Y0D01F2000;调用刀具半径补偿N70 G02 I-15 J0; 加工轮廓N80 G01G40X25Y0;取消半径补偿N90 #3= #3-5;角度变量递减N100 IF#1

9、 GE 0 GOTO20;判断角度变量是否达到最小值N110 G00 Z50;抬刀N120 M05 M30;主轴停转，程序结束以上程序是用于加工一个圆柱轮廓的倒圆角，若需要加工复杂的轮廓只需将N70段程序换成需要加工的轮廓即可（或调用需要加工轮廓的子程序也可）。倒轮廓直角类似于倒轮廓圆角。三适时更改刀具半径补偿的方法在数控铣削加工的过程中经常需要在程序中适时的更改刀具半径补偿，如倒圆角和倒直角，需要在程序执行的过程中多次改变半径补偿值以完成轮廓的加工，这就需要数控系统能提供适时改变刀具半径的方法，对于FANUC系统，一般有两种方法实现1.通过#13001号参数FANUC 系统中，系统

10、提供的参数可以实现刀补功能。使用系统参数不仅可以传递固定值，还可以传递变量值.如变量#13001中对应的数据是刀具半径补偿值D01，加工的过程中就可以利用#13001对半径补偿值进行赋值达到适时改变刀具半径补偿的要求，如前述编程实例，#13001相当于D01，#13002相当于D02，依次类推。2.通过G10指令FANUC系统中一般都带有G10指令，在程序中也可以通过G10指令设定刀具半径补偿值，指令格式：G10   L12   P   RP-刀补号R-刀具补偿值G10指令同#13001等参数功能相同，例

11、如：G10 L12 P01 R5 ，设定刀具半径补偿号D01=5.四结束语半径补偿功能是数控铣削中很重要的功能。它可以减少数控编程中的繁琐计算，简化编程。对于比赛来说可以通过修改刀具中半径补偿参数控制轮廓尺寸，去除余量，加工倒圆角，倒直角甚至曲面等。在宏程序加工中，半径补偿功能作用更明显。半径补偿参数可以内部传递。参数可以从小到大变化，利用这点可以让刀具半径补偿的使用更加灵活，提高加工效率。 参考文献：1 张先锋 乔西铭.数控技能大赛过后的思考.湖南工业职业技术学院学报，2005年 (第5卷第3期):起至页码112-113.2 北京发那科机电有

12、限公司.FANUC Series 0i Mate 操作说明书M.B6413CM/01. 立式数控铣削刀具半径补偿功能的运用2010-12-15 00:36:21  作者：徐州建筑职业技术学院机电工程学院 黄继战 李宪军  来源：智造网助力中国制造业创新· 本文根据实践经验剖析了立式数控铣削中刀具半径补偿功能的四点应用，并给出编程实例，这对简化数控铣床加工程序编制，保证工件加工精度和平面轮廓倒圆/倒角之类的曲面加工具有重要意义。在数控铣床零件加工过程中，由于刀具的磨损、现场实际刀具尺寸与编程时规定的刀具尺寸不一致和更换刀具等原

13、因，都会直接影响最终加工尺寸，造成加工误差。为了最大限度地减少因刀具尺寸变化等原因造成的误差，目前数控铣床通常都具有刀具半径补偿功能，根据输入的修正补偿量和程序自动地加工出优质零件，否则，很难保证加工精度。同时，使用刀具半径补偿，实现了根据零件轮廓直接编程的巨变，大大简化了编程工作量。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。一、对刀具半径补偿的认识1.刀具半径补偿作用在数控铣床上进行轮廓加工时，由于铣刀半径的存在，刀具中心轨迹和工件轮廓不重合，两者相差一个刀具半径值，

14、为此必须使刀具沿工件轮廓的法向偏移一个刀具半径值，才能保证零件的轮廓尺寸，如图1所示。这种自动偏移计算称为刀具半径补偿。现代数控机床通常都具备完善的刀具半径补偿功能，编程人员只需根据轮廓编程，数控装置就会自动计算刀具中心轨迹，加工出所需要的工件轮廓。需要注意的是，在使用刀具半径补偿指令后，如果具体加工时选用不同半径的刀具，则自动偏移量是不同的，如图1当中就分别选择了半径不同的刀具1和刀具2进行加工，其轨迹偏移量就明显不同。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。沿着刀具前进方向看，刀具位于工件轮廓的左侧，称为左补偿，用G41指令，相当于顺铣，常在精加工阶段采用

15、，如图1刀具1中心轨迹所示;沿着刀具前进方向看，刀具位于工件轮廓的右侧，称为右补偿，用G42指令，相当于逆铣，常用于工件表面硬皮和粗加工，如图1刀具2中心轨迹所示;G40指令是用于取消补偿用。3. 刀具半径补偿执行过程刀具半径补偿工作过程分为三步。第一步，建立刀具半径补偿，如图1中的SA段所示，这个工作要在切削工件之前完成。第二步，执行刀具半径补偿。如图1当中，左刀具半径补偿ABCDA段和右刀具半径补偿ADCBA所示。第三步，撤消刀具半径补偿。如图1当中AS段所示，加工结束后取消刀具半径补偿，刀具回到起始位置S。二、刀具半径补偿的应用剖析1. 实现零件的轮廓加工，提高加工精度使用刀具半径补偿指

16、令可以按零件的内、外轮廓直接编程，实现轮廓加工，这是刀具半径补偿的一般应用。由于刀具半径补偿值不一定等于刀具半径值，因此在首件加工时，为了不浪费材料，应采取增加刀具半径补偿值的方法，根据加工实测值和理论值之差，修正刀具半径补偿值，从而提高加工精度。同一加工程序，当刀具磨损或重磨后，直径会发生改变，则需要通过修改刀具半径补偿值来获得所需的尺寸精度，增加程序的柔性。2. 同一程序实现零件粗、精加工刀具半径补偿除简化编程外，还可以用修改刀具半径补偿值的方法，实现用同一程序进行轮廓的粗、精加工。即在粗加工阶段：刀具半径补偿值=刀具半径+精加工余量;在精加工阶段，刀具半径补偿值=刀具半径+修正值。3.

17、设置正负刀具半径补偿值实现零件的等宽壁厚加工一般情况下，刀具半径补偿值应为正值，若补偿值为负值，则G41和G42相互替换。利用这一特点，当加工相等宽度的、由直线和圆弧或者含有曲线的等距轮廓工件时，只需针对一个轮廓进行编程即可：加工好第一个轮廓后，修改刀具半径补偿值，使“刀具半径补偿值=-(刀具半径+轮廓宽度)”，即可实现对第二个轮廓的加工。在实际加工时，需要考虑建立刀具半径补偿和撤销刀具半径补偿时的刀轨，会不会引起对加工工件的过切或与工件轮廓相干涉，若影响，只需要修改或者撤消刀具半径补偿的轨迹即可。同理，在模具加工中，利用同一程序也可以加工同一公称尺寸的内外两个型面，且可通过修改刀具半径补偿值

18、保证配合精度。4. 使用刀具半径补偿和变量编程，实现对轮廓倒圆/倒角的加工上述刀具半径补偿的应用，一般地，是在加工开始前将刀具半径补偿值输入到数控装置，加工过程中，刀具半径补偿值是保持不变的，称为定刀具半径补偿。另一种情况，刀具半径补偿值在加工过程中需要按一定的规律改变，被称为变刀具半径补偿。变刀具半径补偿需要与变量编程结合才能发挥作用。所谓变量编程，即允许程序中使用变量和给变量赋值，并能进行算术运算、逻辑运算和条件转移，是数控程序编制的高级形式。FNNUC0i系统的变量编程，可利用G10指令和系统变量按照某种规律改变刀具半径补偿值，在程序同一轨迹的控制下，可实现对具有一定规律的边缘截面复杂曲

19、面的加工，通用性强。如工件任意轮廓的倒圆、倒角加工，或圆孔/圆柱的边缘倒圆、倒角加工等。三、刀具半径补偿运用实例1. 定刀具半径补偿编程实例如图2所示零件，工材硬铝，在零件外围加工一个类似矩形的壁厚4mm的等距轮廓，且外轮廓边缘倒半径2mm的圆角。经过工艺分析，确定主视图正方形中心为X、Y坐标轴编程原点，水平向右为X轴正向，向上为Y轴正向，Z轴零点在工件顶面上;外轮廓和倒圆加工选择12mm高速钢立铣刀，等宽内轮廓选择8mm高速钢槽刀，则用FNNUC0i编写外轮廓加工程序如下。O0001;(主程序，d12mm立铣刀)G40G80G49G21G94G17G16;(初始化)G90G54G00X0.Y

20、0.S1200M03;(建立工件坐标系)G43Z100.H01;Y-62.5; Z5.0 M08;G01Z-9.0 F200;D01M98P8011F120(分层粗铣外轮廓)G01Z-18.0;D01M98P8011F120(分层粗铣外轮廓)/G91G28Z0.;/G91G28Y0.;/M01;(选择性停止)G90G00Z5.0;G01Z-18.0F200;D11M98P8011F80;(精铣外轮廓)G00Z200.0;M30;O8011(子程序，外轮廓轨迹)G41G01X15.; (建立刀具半径补偿)G03X0.Y-47.5R15.;(圆弧切入)G01X-47.5,R10.;Y-14.,R9

21、.0;G03Y4.R9.0,R9.0;G01Y47.5.,R10.;X-4.0,R9.0;G03X14.R9.,R9;G01X47.5,R10.;Y-47.5.,R10.;X0.;G03X-15.Y-62.5R15.; (圆弧切出)G40G01X0.; (取消刀具半径补偿)M99;其中，在外轮廓粗切时，刀具半径补偿D01输入“6.2”，外轮廓精切时，实测工件尺寸计算修正量，刀具半径补偿D11输入“6+”修正量。在内轮廓加工时，只需修改程序头和结尾的进退刀路线，把刀具半径补偿变量D01设置为“-(4.2+4)”，就可对内轮廓进行粗加工，内轮廓精加工时只需把D11改为“-(4+4+修正量)”即可。

22、由此可知，采用刀具半径补偿后，同一程序只需改变进退刀路线和刀具半径补偿值，即可实现对等壁厚零件的内外轮廓的粗、精加工。2.变刀具半径补偿编程实例依然是上述加工实例，如果希望采用变刀具半径补偿的方式编制加工程序，那么首先要从工艺上分析外轮廓倒圆加工。由于圆角半径仅2mm，余量不大，因此为提高加工效率，粗精加工合一，选用12mm平底立铣刀。由于使用变刀具半径补偿编程的关键，是建立加工曲面截断面曲线与刀具半径补偿变量之间的规律数学关系，经分析，建立如图3所示的变刀具半径补偿几何计算模型。图中点A为SE圆弧上任意一点，设#1变量表示刀具半径，#2变量表示倒圆半径，#11为循环变量0，90，#4表示变刀

23、具半径补偿变量，#3表示刀心到倒圆圆心的距离，由图中几何关系可得，截断面圆弧曲线上任一点A的刀具半径补偿值：#4=#3-#2=#2*COS#11+#1-#2，由于A点的任意性，该公式即为加工曲面截断面曲线与刀具半径补偿变量之间的数学关系。因此，根据图3所示的几何关系，可求出A点位置刀心的Z轴坐值：#5=#2*sin#11-1。根据上述变量之间的关系，采用点A自下而上运动等高环切的加工路线，循环调用外轮廓轨迹子程序进行等高加工，编制变量程序如下，即可实现轮廓倒圆加工。若表面精度高，可选择球刀，道理相同。O0002;(12mm立铣刀)G40G80G49G21G94G17G16;#1=6.;(刀具半

24、径)#2=2.;(倒圆半径)#11=0.;(角度赋初值为0)G90G54G00X0.Y0.S1000M03;G43Z100.H01;Y-62.5;Z5.0 M08;G01Z0.F200;WH#11LE90DO1 ;(当型循环)#3=#2* COS#11+#1-1;(刀心到倒圆心的距离)#5=#2*SIN#11-1;(Z 轴坐标值)#4=#3-#2 ;(刀具半径补偿值)G01Z#5F30O; (Z 轴进刀至切削位置)G1OL12P01R#4;(将变刀具半径补偿值赋给D01)D01M98P8011F1000;(调轮廓子程序)#11=#11+1.;(角度循环递增，递增量可据实际情况设置)END1;(

25、循环结束)G00Z200.0;M30;四、结束语灵活运用刀具半径补偿功能对简化数控手工编程，保证和提高加工精度，提高程序柔性，实现轮廓倒圆/倒角之类的曲面加工具有重要意义和价值。根据经验使用刀具半径补偿时还应注意以下几点。(1)建立或撤消刀具半径补偿时，刀具必须在补偿平面内或G01方式下移动，且移动距离大于刀具半径补偿值。(2)在补偿状态下，铣削内侧最小圆弧一般要求满足关系：刀具半径刀具半径补偿值最小内侧圆弧半径。(3)建立刀具半径补偿后，不能出现连续两个程序段无选择补偿坐标平面的移动指令。否则，编制的加工程序运行时产生报警，无法执行。基于数控机床系统的刀具补偿分析来源：233网校论文中心 2

26、008-10-13 15:31:00 阅读：15作者：何大志编辑：studa20摘要   数控机床的刀具补偿功能差异很大，我经过三年的一线车间教学实训经验，通过对不同数控机床的刀具补偿功能较全面的分析和计算，熟悉其各自特点，掌握其刀具补偿应用技能，从而在理论教学和实践操作中能顺利解决各种具体实际问题。 关键词   数控机床  刀具补偿  刀具轨迹计算  刀位点     一、刀具补偿功能简介  &#

27、160;  使用数控机床的人都知道，用立铣刀在数控铣床或数控加工中心上加工工件时，可以清楚看出刀具中心的运动轨迹与工件已加工轮廓不重合，这是因为工件轮廓是立铣刀以运动包络的方式形成的。立铣刀的中心（底端面与轴线相交点）称为刀具的刀位点，刀位点的运动轨迹即代表刀具的运动轨迹。在数控加工中，是按工件轮廓尺寸编制程序，还是按刀位点的运动轨迹编制程序，显然是完全不一样的，需要根据具体情况来处理。     如图1所示，在数控铣床或数控加工中心中，由于数控系统有刀具补偿功能，可按工件轮廓尺寸进行程序编制。建立、执行刀补后，数控系统会自动

28、计算，刀位点自动调整到刀具运动轨迹上。直接利用工件尺寸编制加工程序，刀具磨损时可重磨刀片（此时需根据实际情况适当调整刀具补偿值）或更换刀具，而加工程序不变，因此使用简单、方便。      目前，经济型数控机床（部分机床无刀具补偿功能）性能简化、结构简单、价格低廉，在企业和学校中有一定的拥有量。在经济型数控机床系统中，如果没有刀具补偿功能，只能按刀位点的运动轨迹尺寸编制加工程序，这就要求先根据工件轮廓尺寸和刀具直径及几何尺寸计算出刀位点的运动轨迹。因此计算量大、过程复杂，且刀具磨损、更换需重新计算刀位点的轨迹尺寸，全部调整或重新编制加工

29、程序，费时费力费钱。     二、数控机床系统中的刀具补偿      （一）数控车床刀具补偿。数控车床刀具补偿功能包括刀具位置补偿和刀尖圆弧半径补偿两方面。在加工程序中用T功能指定，TXXXX中前两个XX为刀具号，后两个XX为刀具补偿号，如T0202。如果刀具补偿号为00，则表示取消刀补。     1、刀具位置补偿。对于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刀位

30、点相对于某一理想位置的刀位偏差（X向与Z向）并输入到指定的存储器内，程序执行刀具补偿指令后，当前刀具的实际位置就到达理想位置。 如图2所示的加工情况，如果没有刀具补偿，刀具从0点移动到1点，对应程序段是N60 G00 X45 Z93 T0200，如果刀具补偿是X=+3，Z=+4，并存入对应补偿存储器中，执行刀补后，刀具将从0点移动到2点，而不是1点，对应程序段是N60 G00 X45 Z93 T0202。     2、刀尖圆弧半径补偿。编制数控车床加工程序

31、时，车刀刀尖被看作是一个点（假想刀尖P点），但实际上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3所示，这必将产生加工工件的形状误差。另一方面，由于刀尖圆弧所处的特殊位置，车刀的形状对工件加工也将产生影响，而这些可采用刀尖圆弧半径补偿来解决。车刀的形状和位置参数称为刀尖方位代码（T值），如图4所示。     3、刀补参数。每一个刀具补偿号对应刀具位置补偿（X和Z值）和刀尖圆弧半径补偿（R和T值）共4个参数，在加工之前输入到对应的存储器。在自动执行过程中，数控系统按该存储器中的X、Z、R、T的数值

32、，自动修正刀具的位置误差和自动进行刀尖圆弧半径补偿。      （二）加工中心、数控铣床刀具补偿。加工中心、数控铣床的数控系统，刀具补偿功能包括刀具半径补偿、夹角补偿和长度补偿等刀具补偿功能。      1、刀具半径补偿（G41、G42、G40） 刀具的半径值预先存入存储器Dxx中，xx为存储器号。执行刀具半径补偿后，数控系统自动计算，并使刀具按照计算结果自动补偿。刀具半径左补偿（G41）指刀具偏向编程加工轨迹运动方向的左方（如图5所示），刀具半径右补偿（G42）指

33、刀具偏向编程加工轨迹运动方向的右方。取消刀具半径补偿用G40，也可用D00取消刀具半径补偿。     使用中需注意：建立、取消刀补时，G41、G42、G40指令必须与G00或G01指令共段，即使用G41、G42、G40指令的程序段中必须同时使用G00或G01指令，而不得同时使用G02或G03。当刀具半径补偿取负值时，G41和G42的功能互换。      刀具半径补偿有B功能和C功能两种补偿形式。由于B功能刀具半径补偿只根据本段程序进行刀补计算，不能解决程序段之间的过渡问题，要求将工件轮

34、廓处理成圆角过渡，因此工件尖角处工艺性不好；C功能刀具半径补偿能自动处理两程序段刀具中心轨迹的转接，可完全按照工件轮廓来编程，因此现代CNC数控机床几乎都采用C功能刀具半径补偿。这时要求建立刀具半径补偿程序段的后续两个程序段必须有指定补偿平面的位移指令（G00、G01，G02、G03等），否则无法建立正确的刀具补偿。      2、夹角补偿 （G39）。对于只具有刀具半径补偿B功能的CNC系统，若编程轨迹的相邻两直线（或圆弧）不相切，则必须在零件的外拐角处人为编制出附加圆弧插补程序段，才能实现尖角过渡，否则可能产生超程过切，

35、导致加工误差。我们可采用夹角补偿（G39)来解决。使用夹角补偿G39指令时需注意，本指令为非模态的，只在指令的程序段内有效，同时还只能在G41和G42指令后才能使用。 3、刀具长度补偿（G43、G44、G49）。利用刀具长度补偿（G43、G44）指令可以不改变程序而随时补偿刀具长度的变化，补偿量存入由H码指令的存储器中。G43表示存储器中补偿量与程序指令的终点坐标值相加，G44表示相减，取消刀具长度偏置可用G49指令或H00指令。程序段N80 G43 Z56 H05与中，假如05存储器中值为16，则表示终点坐标值为72mm。    存储器中补偿量的数值，

36、可用MDI或DPL方式预先存入存储器，也可用G10指令来设置，程序段G10 H05 R16.0就表示在05号存储器中补偿量设为16mm。     三、经济型数控机床中刀具轨迹的计算     在经济型数控机床系统中，如果没有刀具补偿功能，则只能计算出刀位点的运动轨迹，然后按此编程，或者进行局部补偿加工。    1、刀具中心轨迹（刀位点）的计算。在需要计算刀具中心轨迹的数控系统中，需要算出与零件轮廓的基点和节点对应的刀具中心轨迹上基点和节点的坐标。根据经验我们可知：刀具中心运动轨迹是零件已

37、加工轮廓的等距线，由零件轮廓和刀具半径可求出等距线的距离（这里采用平面解析几何法）。     直线的等距线方程： 所求等距线在原直线上边时，取“”号，反之取“-”号。     圆的等距线方程： 所求等距线为外等距线时，取“”号，反之取“”号。     求解等距线上的基点坐标，只需将相关等距线方程联立求解。如图6，例：求D点的坐标，已知A点坐标（35，50），B点坐标（65，50）。    解：   

38、;   由直线AB：  y=50    求出直线DE：  y=50+8/2=54    由圆弧AF：(x-35)2+(y-35)2=(15)2     求出圆弧CD： (x-35)2+(y-35)2=(15+8/2)2=361    联立直线DE和圆弧CD成方程组：         y=54     

39、; (x-35)2+(y-35)2=361    解出 x=35y=54     即D点的坐标为（35，54），刀具中心轨迹上其他基点或节点的坐标用相同的方法可求出，然后按此编程。    2、数控车床假想刀尖点的偏置分析与计算。在数控车削加工中，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，在车削圆弧或锥面时，会产生过切或切削不足现象。当零件精度要求较高且有圆弧或锥面时，可解决为：计算刀尖圆弧中心轨迹尺寸，然后按此编辑，进行局部补偿计算。    图

40、7所示为在车削1/4凸凹圆弧时， CD为工件轮廓线，O点为圆心，半径为R，刀具与圆弧轮廓起点、终点的切削点分别为C和D，对应假想刀尖为C1和D1。对图7a所示凸圆弧加工情况，圆弧C1D1为假想刀尖轨迹，O1点为圆心，半径为（R+r）；对图7b所示凹圆弧加工情况，圆弧C2D2为假想刀尖轨迹，其圆心是O2点，半径为（R-r）。如果按假想刀尖轨迹编程，则要以图中所示的圆弧C1D1或C2D2（虚线）有关参数进行程序编制。由于刀尖圆弧半径r引起的刀位补偿量在采用Z向和X向同时进行刀具位置补偿时，实际刀刃与工件接触点就会移动到编程时刀尖设定点上。这样，在编制加工工件圆弧程序时，其基点坐标就换算成工件轮廓基

41、点坐标（Z和X）加上刀尖圆弧半径r的补偿量（Dz和Dx），这样就解决了没有刀尖圆弧半径补偿的问题。     四、结述语    综上所述，在数控加工中由于刀尖有圆弧或工件轮廓是由刀具运动包络形成等原因，刀具刀位点的实际运动轨迹与工件的轮廓是不重合的。在全功能型数控系统中，可应用其刀具补偿指令，按工件轮廓尺寸，很方便地进行编程加工。在经济型数控系统中，可以根据工件轮廓尺寸、刀具等计算出刀位点的运动轨迹，按此编程，也可按局部补偿的方法来解决。参考文献1.胡育辉.数控铣床加工中心.辽宁:辽宁科学技术出版社,20052.汤伟文.数控机

42、床编程与操作.北京:中国劳动社会保障出版社,20003.袁锋.数控车床培训教程.北京:机械工业出版社,20054.何平.数控加工中心操作与编程实训教程.北京:国防工业出版社,20065.韩鸿鸾.数控加工技师手册.北京:机械工业出版社,2005基于数控机床系统的刀具补偿分析数控机床的刀具补偿功能差异很大，我经过三年的一线车间教学实训经验，通过对不同数控机床的刀具补偿功能较全面的分析和计算，熟悉其各自特点，掌握其刀具补偿应用技能，从而在理论教学和实践操作中能顺利解决各种具体实际问题。  一、刀具补偿功能简介 使用数控机床的人都知道，用立铣刀在数控铣床或数控加工中心上加

43、工工件时，可以清楚看出刀具中心的运动轨迹与工件已加工轮廓不重合，这是因为工件轮廓是立铣刀以运动包络的方式形成的。立铣刀的中心（底端面与轴线相交点）称为刀具的刀位点，刀位点的运动轨迹即代表刀具的运动轨迹。在数控加工中，是按工件轮廓尺寸编制程序，还是按刀位点的运动轨迹编制程序，显然是完全不一样的，需要根据具体情况来处理。      如图1所示，在数控铣床或数控加工中心中，由于数控系统有刀具补偿功能，可按工件轮廓尺寸进行程序编制。建立、执行刀补后，数控系统会自动计算，刀位点自动调整到刀具运动轨迹上。直接利用工件尺寸编制加工程序，刀具磨损时可

44、重磨刀片（此时需根据实际情况适当调整刀具补偿值）或更换刀具，而加工程序不变，因此使用简单、方便。       目前，经济型数控机床（部分机床无刀具补偿功能）性能简化、结构简单、价格低廉，在企业和学校中有一定的拥有量。在经济型数控机床系统中，如果没有刀具补偿功能，只能按刀位点的运动轨迹尺寸编制加工程序，这就要求先根据工件轮廓尺寸和刀具直径及几何尺寸计算出刀位点的运动轨迹。因此计算量大、过程复杂，且刀具磨损、更换需重新计算刀位点的轨迹尺寸，全部调整或重新编制加工程序，费时费力费钱。 二、数控机床系统中的刀具补偿

45、0; （一）数控车床刀具补偿。数控车床刀具补偿功能包括刀具位置补偿和刀尖圆弧半径补偿两方面。在加工程序中用T功能指定，TXXXX中前两个XX为刀具号，后两个XX为刀具补偿号，如T0202。如果刀具补偿号为00，则表示取消刀补。      1、刀具位置补偿。对于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刀位点相对于某一理想位置的刀位偏差（X向与Z向）并输入到指定的存储器内，程序执行刀具补偿指令后，当前刀具的实际位置就到达理想位置。  如

46、图2所示的加工情况，如果没有刀具补偿，刀具从0点移动到1点，对应程序段是N60 G00 X45 Z93 T0200，如果刀具补偿是X=+3，Z=+4，并存入对应补偿存储器中，执行刀补后，刀具将从0点移动到2点，而不是1点，对应程序段是N60 G00 X45 Z93 T0202。      2、刀尖圆弧半径补偿。编制数控车床加工程序时，车刀刀尖被看作是一个点（假想刀尖P点），但实际上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

47、尖AB圆弧），如图3所示，这必将产生加工工件的形状误差。另一方面，由于刀尖圆弧所处的特殊位置，车刀的形状对工件加工也将产生影响，而这些可采用刀尖圆弧半径补偿来解决。车刀的形状和位置参数称为刀尖方位代码（T值），如图4所示。      3、刀补参数。每一个刀具补偿号对应刀具位置补偿（X和Z值）和刀尖圆弧半径补偿（R和T值）共4个参数，在加工之前输入到对应的存储器。在自动执行过程中，数控系统按该存储器中的X、Z、R、T的数值，自动修正刀具的位置误差和自动进行刀尖圆弧半径补偿。（二）加工中心、数控铣床刀具补偿。加工中心、数控铣床的数控系统，

48、刀具补偿功能包括刀具半径补偿、夹角补偿和长度补偿等刀具补偿功能。   1、刀具半径补偿（G41、G42、G40） 刀具的半径值预先存入存储器Dxx中，xx为存储器号。执行刀具半径补偿后，数控系统自动计算，并使刀具按照计算结果自动补偿。刀具半径左补偿（G41）指刀具偏向编程加工轨迹运动方向的左方（如图5所示），刀具半径右补偿（G42）指刀具偏向编程加工轨迹运动方向的右方。取消刀具半径补偿用G40，也可用D00取消刀具半径补偿。   使用中需注意：建立、取消刀补时，G41、G42、G40指令必须与G00或G01指令共段，即使用G

49、41、G42、G40指令的程序段中必须同时使用G00或G01指令，而不得同时使用G02或G03。当刀具半径补偿取负值时，G41和G42的功能互换。   刀具半径补偿有B功能和C功能两种补偿形式。由于B功能刀具半径补偿只根据本段程序进行刀补计算，不能解决程序段之间的过渡问题，要求将工件轮廓处理成圆角过渡，因此工件尖角处工艺性不好；C功能刀具半径补偿能自动处理两程序段刀具中心轨迹的转接，可完全按照工件轮廓来编程，因此现代CNC数控机床几乎都采用C功能刀具半径补偿。这时要求建立刀具半径补偿程序段的后续两个程序段必须有指定补偿平面的位移指令（G00、G01，G02、G03

50、等），否则无法建立正确的刀具补偿。   2、夹角补偿 （G39）。对于只具有刀具半径补偿B功能的CNC系统，若编程轨迹的相邻两直线（或圆弧）不相切，则必须在零件的外拐角处人为编制出附加圆弧插补程序段，才能实现尖角过渡，否则可能产生超程过切，导致加工误差。我们可采用夹角补偿（G39）来解决。使用夹角补偿G39指令时需注意，本指令为非模态的，只在指令的程序段内有效，同时还只能在G41和G42指令后才能使用。  3、刀具长度补偿（G43、G44、G49）。利用刀具长度补偿（G43、G44）指令可以不改变程序而随时补偿刀具长度的变化，补偿量存

51、入由H码指令的存储器中。G43表示存储器中补偿量与程序指令的终点坐标值相加，G44表示相减，取消刀具长度偏置可用G49指令或H00指令。程序段N80 G43 Z56 H05与中，假如05存储器中值为16，则表示终点坐标值为72mm。  存储器中补偿量的数值，可用MDI或DPL方式预先存入存储器，也可用G10指令来设置，程序段G10 H05 R16.0就表示在05号存储器中补偿量设为16mm。  三、经济型数控机床中刀具轨迹的计算  在经济型数控机床系统中，如果没有刀具补偿功能，则只能计

52、算出刀位点的运动轨迹，然后按此编程，或者进行局部补偿加工。  1、刀具中心轨迹（刀位点）的计算。在需要计算刀具中心轨迹的数控系统中，需要算出与零件轮廓的基点和节点对应的刀具中心轨迹上基点和节点的坐标。根据经验我们可知：刀具中心运动轨迹是零件已加工轮廓的等距线，由零件轮廓和刀具半径可求出等距线的距离（这里采用平面解析几何法）。   直线的等距线方程：  所求等距线在原直线上边时，取“”号，反之取“-”号。   圆的等距线方程：  所求等距线为外等距线时，取“”号，反之取“”号。

53、   求解等距线上的基点坐标，只需将相关等距线方程联立求解。如图6，例：求D点的坐标，已知A点坐标（35，50），B点坐标（65，50）。  解：   由直线AB： y=50  求出直线DE： y=50+8/2=54  由圆弧AF：(x-35)2+(y-35)2=(15)2   求出圆弧CD： (x-35)2+(y-35)2=(15+8/2)2=361  联立直线DE和圆弧CD成方程组： 

54、; y=54  (x-35)2+(y-35)2=361  解出 x=35y=54   即D点的坐标为（35，54），刀具中心轨迹上其他基点或节点的坐标用相同的方法可求出，然后按此编程。  2、数控车床假想刀尖点的偏置分析与计算。在数控车削加工中，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，在车削圆弧或锥面时，会产生过切或切削不足现象。当零件精度要求较高且有圆弧或锥面时，可解决为：计算刀尖圆弧中心轨迹尺寸，然后按此编辑，进行局部补偿计算。  图7所

55、示为在车削1/4凸凹圆弧时， CD为工件轮廓线，O点为圆心，半径为R，刀具与圆弧轮廓起点、终点的切削点分别为C和D，对应假想刀尖为C1和D1。对图7a所示凸圆弧加工情况，圆弧C1D1为假想刀尖轨迹，O1点为圆心，半径为（R+r）；对图7b所示凹圆弧加工情况，圆弧C2D2为假想刀尖轨迹，其圆心是O2点，半径为（R-r）。如果按假想刀尖轨迹编程，则要以图中所示的圆弧C1D1或C2D2（虚线）有关参数进行程序编制。由于刀尖圆弧半径r引起的刀位补偿量在采用Z向和X向同时进行刀具位置补偿时，实际刀刃与工件接触点就会移动到编程时刀尖设定点上。这样，在编制加工工件圆弧程序时，其基点坐标就换算成工件

56、轮廓基点坐标（Z和X）加上刀尖圆弧半径r的补偿量（Dz和Dx），这样就解决了没有刀尖圆弧半径补偿的问题。四、结述语 综上所述，在数控加工中由于刀尖有圆弧或工件轮廓是由刀具运动包络形成等原因，刀具刀位点的实际运动轨迹与工件的轮廓是不重合的。在全功能型数控系统中，可应用其刀具补偿指令，按工件轮廓尺寸，很方便地进行编程加工。在经济型数控系统中，可以根据工件轮廓尺寸、刀具等计算出刀位点的运动轨迹，按此编程，也可按局部补偿的方法来解决。CNC数控加工中心刀具半径补偿简析来源：本站 2010/09/20 (651)分享到：1标签： CNC数控加工中心刀具半径补偿简析

57、1、刀具半径补偿的概述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、火焰切割机等系统中在加工工件时，特别是在二维平面工件加工中，如果不考虑刀具的实际直径大小加工出来的工件的寸与实际要求的尺寸不符合，加工出来的工件将偏大或偏小，如果系统具备刀具半径补偿功能就可以加工出符合技术尺寸规格格要求，同时刀具半径补偿还可以同一加工程序实现零件的粗加工、半精加工、精加工，简化同一刀路轨迹粗、精加工重复编制两三个刀路轨迹CNC文件的繁琐工作。2、刀具半径补偿的过程数控加工中心系统的刀具半径补偿将计算加工代码轨迹的刀具中心轨迹由CNC系统计算解析执行，这就要求CNC系统在加工工过程中

58、下一段轨迹运动前预先读取分析计算好考虑加上刀具半径补偿后的刀具运动的中心轨迹，CNC系统根据零件程序和预先存储在系统中刀具半径偏置值自动计算刀具中心轨迹对零件加工，在加工时当选用不同半径的刀具不许修改加工零件的程序，只需修改CNC系统中的半径偏置的存储值即可，在零件刀路轨迹加工过程中分三个过程，A刀具补偿的建立，刀具在沿编制刀具程序轨迹运动时，刀具中心轨迹由G41、G42指令决定在原编程轨迹的基础上向左或向右偏移一个刀具半径，刀具半径补偿只能在加工NC代码的G00或G01直线轨迹中建立，而不能再G02或G03圆弧轨迹中建立。B刀具半径补偿的进行，刀具半径一旦建立，CNC系统便一直保持补偿状态，

59、一直到系统读取到G40半径补偿撤消指令。B刀具半径补偿的撤消，在刀具离开工件回到加工的起点时，用G40撤消刀具半径补偿，刀具半径补偿必须在G00或G01直线轨迹中撤消，而不能再G02或G03圆弧轨迹中撤消。在这三个过程中，刀具中心轨迹都是根据编制的加工工件的刀路轨迹来计算的，加工轮廓由直线或圆弧线段组成，半径补偿仅能在二维平面中进行，用G17、G18、G19分别指定XY、ZX、YZ平面，在加工直线时，刀具中心的轨迹是工件轮廓的平行线且距离等于刀具的半径值，加工圆弧时，加工工件轮廓与刀具中心轨迹的的半径之差等于刀具半径值，刀具半径补偿可以是左边补偿G41(刀具加工时运动方向是加工零件的左侧)或是

60、右补偿G42(刀具加工时运动方向是加工零件的右侧),加工轨迹线段之间可以是直线接直线、直线接圆弧、圆弧接直线、圆弧接圆弧的交点。补偿方法分B类补偿和C类补偿，B类补偿刀具中心轨迹段间都是采用圆弧链接过渡，算法简单实现容易，但是进行工件外轮廓加工时由于采用圆弧链接，刀具始中在一点切削，工件外形尖角被加工成小圆角与实际工件的尺寸不相符合，进行工件轮廓加工时，必须由编程人员人为的加一个辅助的过渡圆弧，且必须保证过渡圆弧的半径大于刀具半径。这样：一是增加编程工作难度；二是稍有疏忽，过渡圆弧半径小于刀具半径时，会因刀具干涉而产生过切，使加工零件报废。C类补偿是目前大部分数控系统都具备的半径补偿功能，C类

61、补偿刀具中心轨迹线段之间采用直线连接过渡，CNC数控系统直接实时自动计算刀具中心轨迹的转接交点，加工尖角加工工艺性好，在加工件内轮廓时可实现过切自动预报报警处理机制，B类刀补采用读一段，算一段，走一段的处理方法。故无法预计刀具半径造成的下一段轨迹对本段轨迹的影响。而C类补半径偿采用一次对两段进行处理的方法。先处理本段，再根据下一段来确定刀具中心轨迹的段间过渡状态，从而完成本段刀补运算处理。3、刀具半径补偿的轨迹坐标计算直线与直线、直线与圆弧、圆弧与直线、圆弧与圆弧的转接分类(如下说明)a=a2-a1(注：a1是本段轨迹线段与X轴的夹角，a2是下段轨迹与X轴的夹角，如果是圆弧a1和a2是圆弧的转

62、接点的切线与X轴的夹角)。由于两相量夹角不同及G41、G42的偏置方式不同，使刀具中心轨迹的转接方式有所不同，有如下表的缩短型、伸长型、插入型三种接方式以下图为例G42补偿。1)缩短型、在G42方式下，两向量的夹角a在180o360o之间，在G41方式下，两相量的夹角a在0o180o之间是缩短型。2)伸长型、在G42方式下，两向量的夹角a在0o90o之间，在G41方式下，两相量的夹角a在270o360o之间是伸长型。3)插入型、在G42方式下，两向量的夹角a在90o180o之间，在G41方式下，两相量的夹角a在180o270o之间是伸长型。编程轨迹的连接刀具补偿方向sina>=0cosa

63、>=0象限转接类型G00、G01、G02、G03G4111缩短10缩短00插入01伸长G00、G01、G02、G03G4211伸长10插入00缩短01缩短下面简单说明刀具半径补偿刀路轨迹坐标的简要算法过程。下面对直线与直线转接右补偿G42的伸长与插入型的计算做简单的推导 如图(A)线段OO1和OG编程的轨迹，为了保证刀具偏移一个半径值后保证工件外型的符合尺寸，做偏移刀具半径的轨迹，如上图。线段OO1与X轴的夹角为a1，线段O1G与X1轴的夹角为a2，则a=a2-a1线段O1A= O1C=R(刀具半径值)需求半径长后转接点B的坐标，则可按如下方法计算。因为O1AO1H O1CO1

64、G AO1BCO1B所以AO1H=CO1G 所以AO1C=HO1G=a2-a1             (1)    AO1B=CO1G=AO1C/2=(a2-a1)TAN(a2-a1)/2=AB/O1A=AB/R                     &#

65、160;  (2)     AB=R* TAN(a2-a1)/2                               (3)因为OO1AB OXEB  O1AAB      

66、;                      (4)    O1OX=FBA=O1AD=a1                      &#

67、160;     (5)所以     COSFBA=FB/AB                                      (6)

68、60;    FB=AB*COSFBA= R* TAN(a2-a1)/2* COSa1            (7)      SINO1AD=O1D/O1A=O1D/R                    

69、         (8)         O1D=R*SINa1                               &#

70、160;         (9) B点在X1轴坐标上的投影为 因为DE=FB                                   &#

71、160;           (10)     Bx=DE+O1D= R* TAN(a2-a1)/2* COSa1                 (11)       =R*(SINa1+SINa1)/(1+COS(a2-a1) 

72、;                  (12)同理B轴在Y1轴坐标上的投影计算如下 COSO1AD=AD/O1A=AD/R                                  (13) AD=R*COAa1                      &