在數控加工中，由于程序所控制的刀具刀位點的軌跡和實際刀具切削刃口切削出的形狀并不重合，它們在尺寸大小上，存在一個刀具半徑和刀具長短的差別，為此就需要根據實際加工的形狀尺寸，算出刀具刀位點的軌跡坐標，據此來控制加工。

數控加工刀具補償的兩種類型：刀具半徑補償 (補償刀具半徑對工件輪廓尺寸的影響)；刀具長度補償 (補償刀具長度方向尺寸的變化)。

數控加工刀具補償的兩種方法：人工預刀補 (人工輸入CAM 軟件的刀補量進行編程實現刀補)；數控系統具有自動刀具補償功能(程序調用刀具列表參數進行刀補)。經過生產實踐證明，如果能靈活應用刀具半徑補償和長度補償功能，合理設置刀具半徑補償值及長度補償值，對數控加工將有重要的意義。

下面重點討論刀具的半徑補償和刀具的長度補償。

1.刀具的半徑補償

若數控裝置不具備刀具半徑自動補償功能，要想加工出合格的零件，則只有按刀具中心軌跡進行編程，在編程時就要把刀具的半徑計算到每一步的程序中，那么數據計算就很復雜。特別是當刀具磨損后，刀具直徑發生變化，必須重新計算刀具中心軌跡，修改程序，這樣很難保證加工的精度。如果數控系統具備刀具半徑補償功能，則編程時只需按工件實際輪廓線進行。數控系統會自動計算刀具中心軌跡坐標，使刀具

偏離工件輪廓一個半徑值，即進行半徑補償。

1.1 刀具半徑補償的方法

根據ISO 標準規定，工件假定不動，刀具運動。沿刀具的運動方向看，當刀具處在工件切削輪廓左側時，稱為刀具半徑左補償，用G41 表示；當刀具處在工件切削輪廓右側時，稱刀具半徑右補償，用G42 表示。如圖所示。

1.2 刀具半徑補償的工作過程

刀具半徑補償的工作過程分三步：即刀補的建立、刀補進行和刀補的取消。

(1)刀補的建立。刀補的建立，就是指刀具從起點接近工件時，刀具中心從與編程軌跡重合過渡到與編程軌跡偏離一個偏置量的過程。G41、G42 只能在含有G00 或GO1 的程序段有效。

(2)刀補的進行。刀補一旦建立，便一直有效，即刀具中心與編程軌跡始終相距一個偏置量，直到刀補取消。此時半徑補償在G00、G01 情況下均有效。

(3)刀補取消。使用G40 取消刀具半徑補償，使用該指令后，G41、G42 指令無效。

1.3 刀具半徑補償功能在數控銑削和加工中心編程中應用

(1)避免計算刀具中心軌跡，可直接用零件輪廓尺寸編程。計算復雜形狀工件刀具中心軌跡是比較麻煩的，只要采用刀具半徑補償，銑刀自動向被加工工件輪廓外側位移一個刀具半徑，不必再計算銑刀中心軌跡，

(2)利用同一個程序、同一把刀具，通過設置不同大小的刀具補償半徑值，而逐步減少切削余盈的方法，來達到粗、精加工的目的。如采用半徑為R 的刀具，在粗加工時．設置刀其半徑值為R+d (d 為精加工余量)．在精加工時，設置刀具半徑值為R，就可以用同一加工程序，完成工件的粗加工與精加工。

(3)刀具因磨損、重磨、換新刀而引起直徑改變后，不需修改程序．只需更改刀具參數的刀補值。在生產中，刀具磨損或更換新刀具時，會發生刀具半徑尺寸變化，采用刀具半徑補償，只要重新設置刀具半徑值，不必改變加工程序．就可以解決刀具半徑變化同題。

(4)改變刀具補償值對零件進行加工修正。

(5)補償的半徑值可通過波龍BLUM 激光對刀儀自動測量得出。

1.4 刀具半徑補償在實際應用中的注意事項

以上闡述了靈活應用刀具半徑補償功能、合理設置刀具半徑補償值，在數控加工中的重要意義。然而在實際使用時，還必須注意以下幾點：

(1)使用刀具半徑補償和去除刀具半徑補償時，刀具必須在所補償的平面內移動（也就是只適合等高加工），且移動距離應大于刀具半徑補償值。若加工半徑小于刀具半徑的內圓弧．進行半徑補償將會產生過切現象．只有過渡圓角半徑大于等于刀具半徑與精加工余量的和的情況下，才能正常切削。

(2)建立或撤消刀補，必須在刀具移動指令GOO 或G01 模式下使用．不可用于圓弧切削指令G02，G03 中．且G41、G42 不能重復使用。

(3)D00-D99 為刀具補償號，D00 意味著取消刀具補償，刀具補償值在加工或運行之前，必須設定在補償存儲器中。

(4)若程序中沒有G41，G42 指令，即使波龍BLUM 激光對刀儀測量出了半徑值也是不會進行補償的。

2， 刀具長度補償

數控銑床的軸內孔為標準莫氏錐孔，刀柄為標準莫氏外圓錐。安裝時．以數控銑床的錐孔作為定位基準面．把主軸的端面與刀柄軸線的交點，定為刀具的零點。刀頭的端面到刀柄的端面(刀具零點)的距離，叫刀具的長度(如圖所示)。其值可用波龍BLUM 對刀儀自動測出，并自動輸入數控系統的刀具列表中。

2.1 刀具長度補償的基本概念

數控加工中心所使用的刀具，每把刀具的長度不一定相同，同時由于刀具的磨損或其他原因，引起刀具長度發生變化，使用刀具長度補償指令，可以不必通過手動重新調整刀具或手動重新對刀，而是通過BLUM 對刀儀自動測出刀具長度來補償長度方向的誤差。

2.2 刀具長度補償的方法

長度補償的方法，可用自動補償。將不同長度的刀具，通過波龍BLUM 對刀儀測出長度。對刀儀會自動把刀具長度數值輸人刀具參數表，避免人工對刀并抄數輸入時產生的人為錯誤。

刀具長度補償指令為G43，G44, G49。

刀具長度補償的編程格式:G43/G44/G49 G00/G01 Z_H_;

其中，

G43 為刀具長度正向補償指令;

G44 為刀具長度負向補償指令;

G49 為撤銷刀具長度補償指令Z 為指令中指定的終止位置;

H 后面為00 至99 的任意兩位數字，該數字為長度補償值的補償號，補償量要預先手動輸入或通過波龍BLUM 對刀儀自動輸入機床控制器的對應刀具列表中。當數控裝置讀到該程序段時.數控裝置會到H 所指定的刀具長度補償地址內讀取長度補償值，并自動進行補償。

2.3 刀具長度補償的工作過程

當執行G 長度補償指令時，刀具刀位點實際到達點位置，等于指令中指定點的位置與長度補償寄存器中的補償值相加，相當于把刀具抬起一個長度補償值的高度(z 實際值=Z 指令值+(H？？)。同理，當執行G44 長度補償指令時，刀具刀位點實際到達點位置，等于指令中指定點的位置與長度補償寄存器中的補償值相減，相當于把刀具向下伸長一個長度補償值的高度(Z 實際值二Z 指令值-(Hxx)。另外，長度補償值也可以設負值，當用G43 指令中對應的補償值設為負值，相當于G44 指令中對應的補償值設為正值的效果，同理，當用G44 指令中對應的補償值設為負值，相當于G43 指令中對應的補償值設為正值的效果。

2.4 刀具長度補償功能在數控銑削編程中應用

(1)用于刀具Z 向的補償。

(2)使刀具在軸向(Z 向)的實際位移量，比程序給定值增加或減少一個偏置量。

(3)使用刀具長度補償功能，可以在當實際使用刀具與編程或對刀時，標準刀具長度有出人時，或刀具磨損后刀具長度變短時，不需重新改動程序或重新進行對刀調整，僅只需改變刀具數據庫中刀具長度補償量即可。

(4)利用該功能，還可在加工深度方向上進行分層銑削，即通過改變刀具長度補償值的大小，通過多次運行程序而實現。

(5)利用刀具長度補償，可以減少對刀次數。在數控銑床上加工零件時，當某一零

件需要多把刀而共用一個刀柄，或多把刀分別裝在同一規格的刀柄上時，以第一把刀

為基準，測量并記錄刀位點與刀柄端部距離，當用第二把刀時，測量第二把刀刀位點

與刀柄端部距離，與第一把刀進行比較，在用第二把刀的時候，程序中用刀具長度補

償指令，并將兩把刀與刀柄端部的距離之差值作為補償量(注意分析是正值還是負值，

不再贅述)，只要工件沒有重新裝夾，第二把刀仍然可以用第一把刀對刀設置的G54 坐

標系，原理與加工中心中應用刀具長度補償相同。

(6)利用波龍BLUM 對刀儀自動測量可大大提高測量的準確性及穩定性。

2.5 使用G43/G44/G49 指令的注意事項

(1)刀具在Z 方向要有直線運動G00/G01，同時要在一定的安全高度上，否則會造成事故。

(2)H00-H99 為刀具補償號，H00 意味著取消刀具長度補償，刀具長度補償值在加工或運行之前，必須手動輸入或利用對刀儀自動輸入至刀具列表中。

3 結束語及相關產品

刀具補償功能，在數控加工中有著非常重要的作用。數控機床中的刀具半徑補償功能和刀具長度補償功能，極大方便了計算和編程。對其靈活、合理地運用，是保證數控加工有效性、準確性的重要因素。

森瑪德數控：數控機床是如何利用刀具補償原理來消除加工誤差

刀具或刀尖半徑補償的意義：在進行工件輪廓的加工時，由于刀具半徑、刀尖半

徑的存在，刀具中心或假想刀尖和工件輪廓不重合。如果數控系統不具備刀具半徑自動補償功能，則只能把工件輪廓換算成刀心軌跡進行編程，然后進行加工。當刀具磨損、重磨、換刀時，要重新計算刀心軌跡，修改程序。然而當數控系統具備刀具半徑自動補償功能時，則只需按工件輪廓進行編程，數控系統會自動計算刀心軌跡，使刀具偏離工件輪廓一個半徑值，即使刀具磨損、重磨、換刀時，也只需修改刀具偏離工件輪廓的半徑值即偏置值，自動進行刀具半徑補償，不需要修改程序。

數控車床是按假想刀尖運動編程的，實際刀尖部位是一個小圓弧，在車削圓錐面和圓弧時會產生加工誤差。如果采用刀尖圓弧半徑補償方法，預先把刀尖圓弧半徑和刀尖圓弧位置等參數輸入到刀具數據庫內，按工件輪廓編程，數控系統自動計算刀心軌跡，控制刀心軌跡進行切削加工，消除了由刀尖圓弧而引起的加工誤差。同時也可以通過修改磨耗值來消除由于刀具磨損或對刀失誤等引起的加工誤差。

同樣，在數控銑床中，刀具半徑偏置量預先寄存在指定的寄存器中，運用刀具半徑補償指令，通過調整刀具半徑補償值來補償刀具的磨損量等，以消除由于刀具磨損等引起的加工誤差。同時即使更換刀具或進行了刀具重磨，只要加工輪廓不變、加工坐標系不變，就完全可以使用原來的程序。同時作為應用還可以通過調整刀具半徑補償量，來使用同一程序進行同一輪廓同一條件下的粗、精加工。

一、數控車床用刀具的交換功能

1. 刀具的交換

指令格式一：T0101；

該指令為FANUC系統轉刀指令，前面的T01表示換1號刀，后面的01表示使用1號刀具補償。刀具號與刀補號可以相同，也可以不同。

指令格式二： T04D01；

該指令為SIEMENS系統轉刀指令，T04表示換4號刀，D01表示使用4號刀的1號刀沿作為刀具補償存儲器。

2. 換刀點

所謂換刀點是指刀架自動轉位時的位置。

大部分數控車床，其換刀點的位置是任意的，換刀點應選在刀具交換過程中與工件或夾具不發生干涉的位置。還有一些機床的換刀點位置是一個固定點，通常情況下，這些點選在靠近機床參考點的位置，或者取機床的第二參考點來作為換刀點。

二、刀具補償功能

1. 刀具補償功能的定義

2. 刀位點的概念

所謂刀位點是指編制程序和加工時，用于表示刀具特征的點，也是對刀和加工的基準點。 數控車刀的刀位點如圖所示。尖形車刀的刀位點通常是指刀具的刀尖；圓弧形車刀的刀位點是指圓弧刃的圓心；成形刀具的刀位點也通常是指刀尖。

三、刀具偏移補償

1. 刀具偏移的含義

FANUC系統的刀具幾何偏移參數設置如圖所示，如要進行刀具磨損偏移設置則只需按下軟鍵[磨耗]即可進入相應的設置畫面。

圖中的代碼“T”指刀沿類型，不是指刀具號，也不是指刀補號。

2. 利用刀具幾何偏移進行對刀操作

（1）對刀操作的定義

調整每把刀的刀位點，使其盡量重合于某一理想基準點，這一過程稱為對刀。

（2）對刀操作的過程

1）手動操作加工端面，記錄下刀位點的Z向機械坐標值。

2）手動操作加工外圓，記錄下刀位點的X向機械坐標值，停機測量工件直徑，計算出主軸中心的機械坐標值。

3）將X、Z值輸入相應的刀具幾何偏移存儲器中。

（3）利用刀具幾何偏移進行對刀操作的實質

利用刀具幾何偏移進行對刀的實質就是利用刀具幾何偏移使工件坐標系原點與機床原點重合。

3. 刀具偏移的應用

利用刀具偏移功能，可以修整因對刀不正確或刀具磨損等原因造成的工件加工誤差。

例：加工外圓表面時，如果外圓直徑比要求的尺寸大了0.2mm，此時只需將刀具偏移存儲器中的X值減小0.2，并用原刀具及原程序重新加工該零件，即可修整該加工誤差。同樣，如出現Z方向的誤差，則其修整辦法相同。

四、刀尖圓弧半徑補償（G40、G41、G42）

1. 刀尖圓弧半徑補償的定義

2. 假想刀尖與刀尖圓弧半徑

在理想狀態下，我們總是將尖形車刀的刀位點假想成一個點，該點即為假想刀尖（圖中的A點）。

在對刀時也是以假想刀尖進行對刀。但實際加工中的車刀，由于工藝或其他要求，刀尖往往不是一個理想的點，而是一段圓弧（如圖中的BC圓弧）。

所謂刀尖圓弧半徑是指車刀刀尖圓弧所構成的假想圓半徑（圖中的r）。實踐中，所有車刀均有大小不等或近似的刀尖圓弧，假想刀尖在實際加工中是不存在的。

3. 未使用刀尖圓弧半徑補償時的加工誤差分析

（1）加工臺階面或端面時，對加工表面的尺寸和形狀影響不大，但在端面的中心位置和臺階的清角位置會產生殘留誤差，如圖所示。

（2）加工圓錐面時，對圓錐的錐度不會產生影響，但對錐面的大小端尺寸會產生較大的影響，通常情況下，會使外錐面的尺寸變大，而使內錐面的尺寸變小，如圖所示。

（3）加工圓弧時，會對圓弧的圓度和圓弧半徑產生影響。

加工外凸圓弧時，會使加工后的圓弧半徑變小

其值=理論輪廓半徑R–刀尖圓弧半徑r，如圖所示。

加工內凹圓弧時，會使加工后的圓弧半徑變大

其值=理論輪廓半徑R+刀尖圓弧半徑r，如圖所示。

4. 刀尖圓弧半徑補償指令

1）指令格式

G41 G01/G00 X_Y_F_；

刀尖圓弧半徑左補償

G42 G01/G00 X_Y_F_；

刀尖圓弧半徑右補償

G40 G01/G00 X_Y_；

取消刀尖圓弧半徑補償）

2）指令說明

刀尖圓弧半徑補償偏置方向的判別：

a）后置刀架，+Y軸向外

b）前置刀架，+Y軸向內

5. 圓弧車刀刀沿位置的確定

根據各種刀尖形狀及刀尖位置的不同，數控車刀的刀沿位置如圖所示，共有9種。

a）后置刀架，+Y軸向外

b）前置刀架，+Y軸向內

c）具體刀具的相應刀沿號

P–假想刀尖點 S–刀沿圓心位置 r–刀尖圓弧半徑

部分典型刀具的刀沿號

a）后置刀架的刀沿位置號

b）前置刀架的刀沿位置號

6. 刀尖圓弧半徑補償過程

刀尖圓弧半徑補償的過程分為三步：

刀補的建立

刀補的進行

刀補的取消

O0010；

N10 G99 G40 G21；

（程序初始化）

N20 T0101；

（轉1號刀，執行1號刀補）

N30 M03 S1000；

（主軸按1000r/min正轉）

N40 G00 X85.0 Z10.0；

（快速點定位）

N50 G42 G01 X40.0 Z5.0 F0.2；

（刀補建立）

N60 Z－18.0；

（刀補進行）

N70 X80.0；

（刀補進行）

N80 G40 G00 X85.0 Z10.0；

（刀補取消）

N90 G28 U0 W0；

（返回參考點）

N100 M30；

（1）刀補的建立

刀補的建立指刀具從起點接近工件時，不想干操機，那就加Q群613875861吧！車刀圓弧刃的圓心從與編程軌跡重合過渡到與編程軌跡偏離一個偏置量的過程。該過程的實現必須與G00或G01功能在一起才有效。

N50 G42 G01 X40.0 Z5.0 F0.2；

（刀補建立）

FC–刀補建立 CDE–刀補進行 EF–刀補取消

（2）刀補進行

在G41或G42程序段后，程序進入補償模式，此時車刀圓弧刃的圓心與編程軌跡始終相距一個偏置量，直到刀補取消。

N60 Z－18.0；

（刀補進行）

N70 X80.0；

（刀補進行）

FC–刀補建立 CDE–刀補進行 EF–刀補取消

（3）刀補取消

刀具離開工件，車刀圓弧刃的圓心軌跡過渡到與編程軌跡重合的過程稱為刀補取消，如圖中的EF段（即N80程序段）。刀補的取消用G40來執行，需要特別注意的是，G40必須與G41或G42成對使用。

N80 G40 G00 X85.0 Z10.0；

（刀補取消）

FC–刀補建立 CDE–刀補進行 EF–刀補取消

7. 進行刀具半徑補償時應注意的事項