一、刀具半徑補償的原因

數控車床總是按刀尖對刀，為了提高刀具的使用壽命和降低加工工件的表面粗糙度，通常將刀尖磨成半徑不大的圓弧(一般圓弧半徑R是0.2～1.6 之間，球頭車刀可達4mm)，但在實際的切削加工中，編程都是按照假想的刀尖來編程，即利用刀具的刀位點來編程，而不是實際的刀尖圓弧，而在車床刀具補償設定的畫面中，包括刀具位置補償、刀尖半徑補償、假想刀尖位置序號。即除了輸入刀具位置，刀頭圓角半徑外，還應輸入假想刀尖相對于圓頭刀中心的位置，這是因為內、外圓車刀或左、右偏刀的刀尖位置不同。這樣在加工圓錐面和圓弧面的過程中，會因實際切削點和理想切削點的不同而造成刀具少切或過切現象，造成實際的刀具軌跡偏離編程軌跡，進而影響到零件的加工精度，為保證加工質量，必須引入刀具的半徑補償。

二、刀具半徑補償的原理

數控車床中的刀具半徑補償一般是通過刀具圓角半徑補償器來實現，編程人員在按零件輪廓編程時，將假想的刀具圓角半徑均設為零值，編程時以零件的輪廓來進行，但在進行加工之前，在數控車床相應的刀具補償號輸入刀具圓弧半徑值，則在實際的加工中，數控系統會自動根據加工程序和刀具圓弧半徑計算出理想的刀具的運動軌跡，使刀具偏離輪廓一個刀具半徑值進行刀具的圓角半徑的補償，從而完成零件的加工。早期的數控系統在確定刀具中心軌跡時，都采用讀一段、算一段、再走一段的B 功能刀具半徑補償(簡稱B 刀補)控制方法，它僅根據程序段的編程輪廓尺寸進行刀具半徑補償。將零件外形的軌跡偏移一個刀尖半徑的方法就是B 型刀具補償方式，這種方法簡單，但只能在執行一程序段完成后，才處理下一程序段的運動軌跡，因此在兩程序的交點處會產生過切等現象。為解決上述問題、消除誤差，因此有必要再建立C 型刀具補償方式。C 型刀具補償方式在讀入一程序段時，并不馬上執行，而是再讀入下一程序段，根據兩個程序段交點連接的情況計算相應的運動軌跡。由于讀取兩個程序段進行預處理，因此C 型刀具補償方式在輪廓上能進行更精確的補償。CNC 系統大多采用直線過渡的C 刀補方式。

三、數控車削刀具半徑補償的指令格式及注意事項

采用刀具半徑補償功能時，先將刀具的半徑值預先存入存儲器中，執行刀具半徑補償后，數控系統自動計算，并按照計算結果自動補償刀具。車刀刀具補償功能由程序中指定的T 代碼來實現。T 代碼由字母T后面跟4 位(或2 位)數碼組成，其中前兩位為刀具號，后兩位為刀具補償號，刀具補償號實際上是刀補償寄存器的地址號，該寄存中存放有刀具的X 軸偏置和Z 軸偏置量(各把刀具長度、寬度不同)刀尖圓弧半徑及假想刀尖位置序號。刀具半徑左補償(G41)指刀具偏向編程加工軌跡運動方向的左方，刀具半徑右補償(G42)指刀具偏向編程加工軌跡運動方向的右方，取消刀具半徑補償用G40 指令，為前置刀架和后置刀架中刀具半徑補償指令的判定。

以下是FUNUC 系統在運用刀具半徑補償時的注意事項總結：

(1)由于G40、G41、G42 只能用G00、G01 結合編程，不允許與G02、G03 等其他指令結合編程，否則報警;

(2)在編入G40、G41、G42 的G00、G01 前后兩個程序段中，X、Z 值至少有一個值發生變化，否則產生報警;

(3)在調用新的刀具前，必須取消刀具補償，否則產生報警;

(4)在G42 指令模式中，不允許有兩個連續的非移動指令，否則刀具在前面程序段終點的垂直位置停止，且產生過切或欠切現象，非移動指令包括：M、S、G04、G96 等等;

(5)在G74～G76、G90～G92 固定循環指令中不用刀尖半徑補償，因為是端面或軸徑固定循環，所以不需要刀補;

(6)如果補償量為負值，則在程序上G41 和G42 互相轉化，如果刀具中心沿工件外側的話，則它會沿工件內側移動，反之亦然;

(7)如果在補償模式中，改變補償量只有在重新運行程序后，新的補償才有效;

(8)在錄入(MDI)方式下，不執行刀具半徑補償;

(9)在調用子程序前(即執行M98 前)，系統必須在補償取消模式，進入子程序后，可以起動補償，但在返回主程序前(即執行M99 前)，必須為補償取消模式，否則報警;

(10)在遠離工件處建立、取消刀補。

四、刀具半徑補償的運用實例

下面通過一個典型的實例來分析刀具半徑補償在車削時的運用

在加工程序中如果不引入刀具的半徑補償，在進行加工時，在R5 和R15 輪廓及過渡圓弧處，必然造成刀具的實際軌跡和零件輪廓偏離的現象，進而引起加工誤差，但這些誤差光靠改變刀具角度是無法避免的，必須引入刀具的半徑補償，即在N5程序段內，刀具工進開始接觸工件時開始引入刀具半徑右補償G42，在N10 程序段內，利用G40 取消刀具半徑補償，這樣才能有效避免少切、過切或干涉現象，確保零件的加工精度。

五、結束語

在實際的加工中，刀具半徑補償是保證零件加工質量的重要手段，選擇合適的加工刀具和補償值，在零件精度的保證上起到事半功倍的效果，尤其是當零件的精度要求較高的時候，顯得尤為重要。生產實踐表明，靈活應用刀具半徑補償功能，合理設置刀具半徑補償值，給我們的編程和加工帶來很大的方便，能大大地提高工作效率，在數控加工中有著重要的意義。