数控机床技术与应用第二章-2

8.补偿功能G代码刀具长度补偿刀具长度自动测量刀具位置偏移刀具半径补偿车刀指状铣刀立铣刀端铣刀钻头镗刀装上刀柄及装在主轴上时，在同一基准上，刀具伸出的长度不一致

CNC铣床或MC所使用的刀具，因每把刀具的长度皆不相同，故使用每一把刀具时都必须作刀长补偿，使每一把刀加工出来的深度皆正确、相同。工件如果第一把刀具正常切削工件，而更换一把稍长的刀具后如果工件坐标系不变，零件将被过切。①刀具补偿的定义：刀具补偿：补偿实际加工时所用的刀具与编程时使用的理想刀具或对刀时使用的基准刀具之间的偏差值，保证加工零件符合要求的一种处理方法。Ｔ01T02T031010②刀具补偿类型刀具半径补偿:

补偿刀具半径对工件轮廓尺寸的影响。刀具长度补偿:

补偿刀具长度方向尺寸的变化。③刀具补偿的方法人工预刀补：人工计算刀补量进行编程机床自动刀补：数控系统具有刀具补偿功能。（1）刀具长度补偿①刀具长度补偿的应用：刀具长度尺寸变化时，可以在不改动程序的情况下，通过改变偏置量达到加工尺寸；可在加工深度方向上进行分层铣削，即通过改变刀具长度补偿值的大小，多次运行同一程序而实现。在机床上有时可用提高Z轴位置的方法来校验运行程序。②刀具长度补偿的过程将不同长度的刀具通过对刀操作获取差值。通过MDI方式将刀具长度参数输入刀具参数表。执行程序中刀具长度补偿指令。③刀具长度补偿指令刀具长度补偿G43，G44，G49G43G44G00G01Z—H—G49G00G01Z—1）格式G43刀具长度正补偿G44长度负补偿

G49取消补偿G43、G44、G49

均为模态指令

Z为指令终点位置，H为刀补号地址，用H01～H99来指定，它用来调用内存中刀具长度补偿的数值。执行G43：（实际刀具长于理论刀具时，离开工件补偿）Z实际值

=Z指令值

+（Hxx）执行G44：（实际刀具短于理论刀具时，趋近工件补偿）Z实际值

=Z指令值

-（Hxx）

xx是存放补偿量的寄存器号。补偿量值可以是正值或者是负值。当刀长补偿量取负值时，G43和G44的功效将互换。示例1：使用Ｔ01,T02,T03号刀具对工件进行钻、扩、铰加工，编程时选Ｔ01刀具为标准刀具长度。试写出用G43、G44

指令对T02、T03刀具向下快速移动100mm时进行长度补偿的程序段，并说明存储器中的补偿值是多少?刀具的实际位移是多少?主轴端部Ｔ01T02T031010加工表面钻孔加工刀具长度补偿举例对图示零件钻孔。按理想刀具进行的对刀编程，现测得实际刀具比理想刀具短4mm，若设定（H01）=－4mm，（H02）=4mm（红色为理想刀具，蓝色为实际刀具）43518303222030306030120OO13161011122345789#1#2#3+Y+X+X%0005N1G91G00X120.0Y80.0N2G43Z-32.0H01S630M03

(或N2G44Z-32.0H02)N3G01Z-21.0F120N4G04P1000N5G00Z21.0N6X90.0Y-20.0N7G01Z-23.0F120N8G04P1000N9G00Z23.0主程序号增量编程方式，快速移到孔#1正上方。

理想刀具下移值Z=-32，实际刀具下移值Z=-40下移到离工件上表面距离3mm的安全高度平面，主轴正转。以工进方式继续下移21mm。孔底暂停1s。快速提刀至安全面高度。快移到孔#2的正上方。向下进给23mm，钻盲孔#2。孔底暂停1s。快速上移23mm，提刀至安全平面。程序单N10X-60.0Y-30.0N11G01Z-35.0F120N12G49G00Z67.0N13X-150.0Y-30.0N14M05M02快移到孔#3的正上方。向下进给35mm，钻孔#3。理想刀具快速上移67mm，实际刀具上移75mm，提刀至初始平面。刀具返回初始位置处。主轴停，程序结束。

程序单续从上述程序大致了解钻孔加工的走刀路线及钻孔的基本编程方法，当所使用的数控铣床不具备更高级的钻孔专用指令时，通常都需要这样一步步地编程，更方便的钻孔编程方法将在后面的章节中逐步介绍。⑵刀具半径补偿①刀具半径补偿的作用在数控铣床上进行轮廓铣削时，由于刀具半径的存在，刀具中心轨迹与工件轮廓不重合。因磨损、重磨或换新刀而引起刀具直径改变后，不必修改程序，只需在刀具参数设置中输入变化后的刀具直径，即可适用于同一程序。。

数控编程只需按工件轮廓进行，数控系统自动计算刀具中心轨迹，使刀具偏离工件轮廓一个半径值，即进行刀具半径补偿。②

刀具半径补偿应用同一程序中，对同一尺寸的刀具，利用刀具半径补偿，可进行粗、精加工。

例如:刀具半径为R，精加工余量为A。粗加工时，输入刀具半径偏置量D=R+A。精加工时，用同一程序，同一刀具，但输入刀具半径偏置量D=R，则加工出要求的轮廓。Ⅰ、刀补的建立：在刀具从起点接近工件时，刀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。Ⅱ、刀补进行：刀具中心始终与编程轨迹相距一个偏置量直到刀补取消。Ⅲ、刀补取消：刀具离开工件，刀心轨迹要过渡到与编程轨迹重合的过程。③刀具半径补偿的过程④刀具半径补偿指令G41，G42，G40X—Y—X—Z—Y—Z—D(或H)—G17G18

G19

G41G42G00G01执行刀补X—Y—X—Z—Y—Z—G40G00G01取消刀补X、Y

、Z值表示刀具移至终点时，轮廓曲线（编程轨迹）上点的坐标值。D(或H)为刀补号地址，用D01～D99来指定，它用来调用内存中刀具半径补偿的数值。指令的几点说明：Ⅰ.G41刀径左补偿，G42刀径右补偿。

刀补位置的左右应是顺着刀具前进的方向进行判断的。

G40为取消刀补。

顺铣逆铣

Ⅱ.在进行刀径补偿前，必须用G17或G18、G19指定刀径补偿是在哪个平面上进行。平面选择的切换必须在补偿取消的方式下进行，否则将产生报警。Ⅲ.刀补的引入和取消要求应在G00或G01程序段，不要在G02/G03程序段上进行。Ⅳ.当刀补数据为负值时，则G41、G42功效互换。Ⅴ.改变刀具偏移量通常在取消刀补状态。Ⅵ.G40、G41、G42都是模态代码，可相互注销。取消刀具补偿还可用：G00/G01X

Y

DOO（或H00）ⅦB、C补偿功能（4）拐角圆弧插补指令G39；或G39

N1偏移矢量0,10N2编程轨迹N3刀具中心轨迹-10,10XYYXN10,10N2偏移矢量N3刀具中心轨迹I=-1,J=2编程轨迹-10,20

N1Y10.0 N2G39；N3X-10；

N1Y10.0;N2G39I-1.0J2.0；

N3X-10.0Y20.0；

拐角圆弧终点的矢量垂直于由I,J,K确定的矢量。YP1(250,550)P2(250,900)P3(450,900)P4(500,1150)P5(900,1150)C1(700,1300)R250C2(1550,1550)R650R650C3(-150,1150)P6(950,900)P7(1150,900)P8(1150,550)P9(700,650)例1：G92X0Y0Z0；

设定坐标系，刀具开始位置O(X0,Y0,Z0)；N1G90G17G00G41D07X250.0Y550.0；

建立刀具半径补偿方式

(偏移方式

),刀具向编程轨迹左边偏离以

D07

指定的距离

,即刀具中心偏离工件轮廓一个刀具半径距离；N2

G01

Y900.0F150；

加工P1到P2的直线；N3

X450.0；

加工P2到P3的直线；N4

G03

X500.0Y1150.0R650.0；

加工P3到P4的逆时针圆弧；N5G02X900.0R-250.0；

加工P4到P5的顺时针圆弧；N6

G03

X950.0Y900.0R650.0；

加工P5到P6的逆时针圆弧；N7

G01

X1150.0；

加工P6到P7的直线；N8

Y550.0;

加工P7到P8的直线；N9

X700.0Y650.0；

加工P8到P9的直线；N10

X250.0Y550.0；

加工P9到P1的直线；N11G00G40X0Y0;

取消偏移方式，返回开始位置O。例2：采用直径为8mm的立铣刀，对下面的零件进行加工，利用刀具的半径补偿进行加工。

（3）刀尖圆弧半径补偿①刀尖补偿的目的若车削加工使用尖角车刀，刀位点即为刀尖，其编程轨迹和实际切削轨迹完全相同。若使用带圆弧头车刀（精车时），在加工锥面或圆弧面时，会造成过切或少切。为了保证加工尺寸的准确性，必须考虑刀尖圆角半径补偿以消除误差。由于刀尖圆弧通常比较小(常用r1.2～1.6mm),故粗车时可不考虑刀具半径补偿。按假想刀尖编出的程序，进行外圆、内孔等与X、Z轴平行的表面加工时，是不会产生误差的，但在进行倒角、锥面和圆弧切削时会产生少切或过切的现象。刀尖半径补偿的实现②刀尖补偿的方法人工预刀补：人工计算刀补量进行编程机床自动刀补：G代码③机床刀尖补偿自动补偿Ⅰ.机床自动刀补原理当编制零件加工程序时，不需要计算刀具中心运动轨迹，只按零件轮廓编程。使用刀具半径补偿指令。在控制面板上手工输入刀具补偿值。

具有刀尖圆弧自动补偿功能的数控系统能根据刀尖圆弧半径计算出补偿量，避免少切或过切现象的产生。G41——刀具左补偿：站在刀具路径上，向切削前进方向看，刀具在工件的左方。G42——刀具右补偿：站在刀具路径上，向切削前进方向看，刀具在工件的右方。G40——取消刀尖圆弧半径补偿，即按程序路径进给。【注意事项】1、G41或G42指令必须和G00或G01指令一起使用，不得是G02或G03。且当切削完轮廓后即用指令G40取消补偿。2、工件有锥度、圆弧时，必须在精车锥度或圆弧前一程序段建立半径补偿，一般在切入工件时的程序段建立半径补偿。3、指令刀尖半径补偿G41或G42后，刀具路径必须是单向递增或单向递减。即指令G42后刀具路径如向Z轴负方向切削，就不允许往Z轴正方向移动，故必须在往Z轴正方向移动前，用G40取消刀尖半径补偿。(车削）4、建立刀尖半径补偿后，在Z轴的切削移动量必须大于其刀尖半径值；在X轴的切削移动量必须大于2倍刀尖半径值，这是因为X轴用直径值表示的缘故。(车削）5

G41/G42不带参数，其补偿号(代表所用刀具对应的刀尖半径补偿值)由T代码指定。其刀尖圆弧补偿号与刀具偏置补偿号对应。刀尖圆弧半径补偿寄存器中，定义了车刀圆弧半径及刀尖的方向号。车刀刀尖的方向号定义了刀具刀位点与刀尖圆弧中心的位置关系，其从0~9有十个方向。Ⅱ.刀尖方位的设置车刀形状很多，使用时安装位置也各异，由此决定刀尖圆弧所在位置。把代表车刀形状和位置的参数输入到数据库中。以刀尖方位号表示。若刀尖方位码设为0或9时，机床将以刀尖圆弧中心为刀位点进行刀补计算处理；当刀尖方位码设为1～8时，机床将以假想刀尖为刀位点，根据相应的代码方位进行刀补计算处理。假想刀尖方向是指假想刀尖点与刀尖圆弧中心点的相对位置关系。0与9的假想刀尖点与刀尖圆弧中心点重叠。刀具补偿参数设定刀具按图示走刀路线进行精加工，已知进给量为0.1mm/r，主轴转速800r/min，试建立刀尖圆弧半径补偿编程。O4004；S800M03；T0303；G00G42X26.Z2.；G01Z0.F0.1；X56.；X60.Z-2.0；Z-12.；G02X80.Z-22.R10.；G01X90.；U6.0W-3.；G00G40X100.Z100.；M30；【例1：刀尖半径补偿在精加工程序中应用】例2：考虑刀尖半径补偿O1111N1G92X40.0Z10.0N2T0101N3M03S400N4G00X40.0Z5.0N5G00X0.0N6G42G01Z0F60(加刀补)N7G03X24.0Z-24R15N8G02X26.0Z-31.0R5N9G40G00X30(取消刀补)N10G00X45Z5N11M30COD（24，-24）O3345

N1T0101

（换一号刀，确定其坐标系）N2M03S400

（主轴以400r/min正转）N3G00X40Z5

（到程序起点位置）N4G00X0

（刀具移到工件中心）N5G01G42Z0F60

（加入刀具园弧半径补偿，工进接触工件）N6G03U24W-24R15（加工R15圆弧段）N7G02X26Z-31R5

（加工R5圆弧段）N8G01Z-40

（加工Φ26外圆）N9G00X30

（退出已加工表面）N10G40X40Z5

（取消半径补偿，返回程序起点位置）N11M30

（主轴停、主程序结束并复位）N10G50X200Z175；

N20M04S1000T0100；

N30G00G42X58Z10T0101M08；

N40G96S200；

N50G01Z0F0.1；

N60X70F0.05；

N70X78Z-4F0.15；

N80X83；

N90X85Z-5；N91Z-15；

N100G02X91Z-18R3；

N110G01X94；

N120X97Z-19.5；

N130X100；

N140G00G40G97X120Z0T0100M09；N150G28U2W2；

N160M30；例：应用刀尖圆弧自动补偿功能加工图示零件。

R15R102528601503020φ302510R10150对刀点160刀补引入刀补取消φ87545120刀座20采用刀座对刀后安装刀具H01=45D01=8wZYXXG42w刀补编程举例3%0004G92X150.0Y160.0Z120.0G90G00X100.0Y60.0G43Z-2.0H01S100M03

G42G01X75.0D01F100X35.0G02X15.0R10.0G01Y70.0G03X-15.0R15.0G01Y60.0G02X-35.0R10.0G01X-75.0G09Y0主程序号建立工件坐标系绝对值方式，快进到X=100，Y=60指令高度Z=-2，实际到达高Z=-43处刀径补偿引入，插补至X=75，Y=60直线插补至

X=35，Y=60顺圆插补至

X=15，Y=60直线插补至

X=15，Y=70逆圆插补至

X=-15，Y=70直线插补至

X=-15，Y=60顺圆插补至

X=-35，Y=60直线插补至

X=-75，Y=60直线插补至

X=-75，Y=0处，

程序单G01X45.0X75.0Y20.0Y65.0

G40G00X100.0Y60.0

G49Z120.0

X150.0Y160.0M05M30直线插补至

X=45，Y=45直线插补至

X=75，Y=20直线插补至

X=75，Y=65，轮廓切削完毕取消刀补，快速退至（100，60）的下刀处，快速抬刀至Z=120的对刀点平面快速退刀至对刀点主轴停，程序结束，复位。

程序单采用机床自动刀补的程序与不考虑刀补的程序并没有多大的不同，只是在原来的程序上增加了有关刀补指令而已。考虑刀补后的程序适应性强，对不同长度、不同半径的刀具仅只需改变刀具补偿量即可。

半径补偿时的过切现象及防止①加工半径小于刀具半径的内圆弧②被铣削槽底宽度小于刀具直径③加工比刀具半径小的台阶④无移动类指令⑤刀具偏移指令（自学）G45IP_D_；增加一个刀具偏移量的移动距离G46IP_D_；减少一个刀具偏移量的移动距离G47IP_D_；增加二个刀具偏移量的移动距离G48IP_D_；减少二个刀具偏移