刀具半徑補償常見錯誤及問題分析

何曉偉

摘 要

本文由數控編程教學過程中學生應用刀具半徑補償編程是出現的錯誤問題出發，探討了刀具半徑補償功能應用中的錯誤分析，力求通過錯誤分析找出問題所在，讓學生能夠準確應用刀具半徑補償功能，保證零件加工精度。

【關鍵詞】數控編程 數控加工 刀具半徑補償

數控加工具有加工精度高、效率高、質量穩定等特點，而合理掌握刀具補償方法，靈活應用刀具補償功能，合理設置刀具半徑補償值，是保證精度和質量穩定的重要因素，在數控編程的教學過程中，學生經常的出現一些刀具半徑補償功能應用上的錯誤，因此，有必要對數控加工的刀具半徑補償方法進行探討。

1 刀具半徑補償原理

數控機床在加工過程中，它所控制的是刀具中心的軌跡，在數控編程時，可以根據刀具中心的軌跡進行編程，這種編程方法稱為刀具中心編程，粗加工中由于留有余量對零件的尺寸精度影響不大，對簡單圖形可采用刀具中心軌跡編程。而當零件加工部分形狀較為復雜時，如果選用刀具中心編程會給計算關鍵點帶來很多工作量，而且往往造成由于關鍵點計算誤差影響機床的插補運算，進而產生報警，使加工無法正常進行，那么我們可以利用理論輪廓編程，即按圖形的實際輪廓進行編程。

采用理論輪廊編程，在系統中預先設定偏置參數，數控系統就會自動計算刀具中心軌跡，使刀具偏離工作輪廓一個刀具半徑值，從而使得刀具加工到實際輪廊，這種功能即為刀具補償功能。

2 刀具補償的過程

數控系統的刀具補償是將計算刀具中心軌跡的過程交由CNC系統執行，編程時不考慮刀具半徑，直接根據零件的辦廓形狀進行編程，而實際的刀具半徑則放在一個可編程刀具半徑的偏置寄存器中，在加工過程中，CNC系統根據零件程序和刀具偏置寄存器中的刀具半徑自動計算刀具中心軌跡，完成對零件的加工，當刀具半徑發生變化時，不需要修改零件程序，只需修改刀具半徑寄存器中的刀具直徑值。

現代CNC系統一般都設有16，32，64或更多個可編程刀具偏置寄存器，并對刀具進行編號，專供刀具補償之用，進行數控編程時，只需調用刀具補償參數所對應的寄存器編號即可加工，在加工時，CNC系統將該編號對應的刀具半徑值從寄存器中取出，對刀具中心軌跡進行補償計算，生成實際的刀具中心軌跡，刀補執行時，采用交點運算方式，即每段開始前先行讀入兩段，計算其交點，自動按啟動階段的矢量作出每個前進方向的左側或右側加上刀補矢量路徑。

3 具半徑補償在應用中的錯誤分析

（1）刀具半徑建立指令的正確使用方法。

建立刀具補償指令用G41或G42，取消刀具補償指令用G40

其中G41為左刀補，在加工外輪廓時為順時針加工，內輪廓時相反；G42為右刀補，在加工外輪廓時為逆時針加工，內輪廓時相反。

首先應指明補償平面，數控系統一般默認為G17，可省略，若要在YZ，XZ平面進行補償時需指明，不可省略，而且刀具半徑補償的建立與取消只能用G00或G01。

（2）刀具補償撤消時同樣存在不能用G02或G03取消刀具補償，如程序%1234中N70段改為N70 G40 G00 X0 Y0 M5時，程序執行到此條時仍然報警。

（3）空運行到刀具補償時注意進刀位置。從加工直線邊切入工件，刀具補償指令中終點坐標應和被加工段位于同一直線上，以避免過切現象而報警，所謂過切是指刀具空行程運行中，系統認為切削內輪廓產生刀具干涉現象。

（4）加工內輪廓時，內輪廓兩直線夾角小于90度，采用半徑補償指令手工編程，會產生過切。

（5）加工內圓輪廓時，設定刀具半徑不應大于工作輪廓中的半么，否則系統將提示“過切或有碰撞危險，刀具干涉等。

4 實例分析

毛坯為120mm×60mm× 10mm板材，5mm深的外輪廓已粗加工過。雙邊留2余量，要求加工出如圖4所示的輪廓及20mm的也，工件為鋁（在此只以加工輪廓為例），如圖1所示。

5 結論

（1）采用刀半徑補償便于控控制零件精度，當發現零件尺寸產生過切或不足時，只需修改刀具寄存器地址中刀具半徑數值，方便控制尺寸精度。（2）采用刀具半徑補償便于簡化編程，直接采用理論輪廊，特別是對于復雜內外輪廓編程會大大簡化計算。（3）利用刀補指令使粗、精加工程序簡化，刀補數值的大小取決于刀補寄存器地址數值，利用刀補指令編程后，可采用同一程序，同一把刀具，完成不同的切削余量加工，也就是說采用同一把刀具完成粗、精加工時，不修改程序，不編寫新程序，就可以完成全部加工。

6 結束語

刀肯半徑補償指令是數控編程中應用最廣最重要的指令，正確應用刀具半徑補償對雜零件簡化編程計算和提高零件精度具有舉足輕重的作用。本文根據教學過程中學生出現的問題及應用的技巧，對刀具半徑補償用法作出總結，供廣大數控加工編程人員參考，從而更好地應用刀具補償編程，優化程序，提高編程效率和零件加工精度。

作者單位

陜西省理工學校 陜西省西安市 710054endprint

摘 要

本文由數控編程教學過程中學生應用刀具半徑補償編程是出現的錯誤問題出發，探討了刀具半徑補償功能應用中的錯誤分析，力求通過錯誤分析找出問題所在，讓學生能夠準確應用刀具半徑補償功能，保證零件加工精度。

【關鍵詞】數控編程 數控加工 刀具半徑補償

數控加工具有加工精度高、效率高、質量穩定等特點，而合理掌握刀具補償方法，靈活應用刀具補償功能，合理設置刀具半徑補償值，是保證精度和質量穩定的重要因素，在數控編程的教學過程中，學生經常的出現一些刀具半徑補償功能應用上的錯誤，因此，有必要對數控加工的刀具半徑補償方法進行探討。

1 刀具半徑補償原理

數控機床在加工過程中，它所控制的是刀具中心的軌跡，在數控編程時，可以根據刀具中心的軌跡進行編程，這種編程方法稱為刀具中心編程，粗加工中由于留有余量對零件的尺寸精度影響不大，對簡單圖形可采用刀具中心軌跡編程。而當零件加工部分形狀較為復雜時，如果選用刀具中心編程會給計算關鍵點帶來很多工作量，而且往往造成由于關鍵點計算誤差影響機床的插補運算，進而產生報警，使加工無法正常進行，那么我們可以利用理論輪廓編程，即按圖形的實際輪廓進行編程。

采用理論輪廊編程，在系統中預先設定偏置參數，數控系統就會自動計算刀具中心軌跡，使刀具偏離工作輪廓一個刀具半徑值，從而使得刀具加工到實際輪廊，這種功能即為刀具補償功能。

2 刀具補償的過程

數控系統的刀具補償是將計算刀具中心軌跡的過程交由CNC系統執行，編程時不考慮刀具半徑，直接根據零件的辦廓形狀進行編程，而實際的刀具半徑則放在一個可編程刀具半徑的偏置寄存器中，在加工過程中，CNC系統根據零件程序和刀具偏置寄存器中的刀具半徑自動計算刀具中心軌跡，完成對零件的加工，當刀具半徑發生變化時，不需要修改零件程序，只需修改刀具半徑寄存器中的刀具直徑值。

現代CNC系統一般都設有16，32，64或更多個可編程刀具偏置寄存器，并對刀具進行編號，專供刀具補償之用，進行數控編程時，只需調用刀具補償參數所對應的寄存器編號即可加工，在加工時，CNC系統將該編號對應的刀具半徑值從寄存器中取出，對刀具中心軌跡進行補償計算，生成實際的刀具中心軌跡，刀補執行時，采用交點運算方式，即每段開始前先行讀入兩段，計算其交點，自動按啟動階段的矢量作出每個前進方向的左側或右側加上刀補矢量路徑。

3 具半徑補償在應用中的錯誤分析

（1）刀具半徑建立指令的正確使用方法。

建立刀具補償指令用G41或G42，取消刀具補償指令用G40

其中G41為左刀補，在加工外輪廓時為順時針加工，內輪廓時相反；G42為右刀補，在加工外輪廓時為逆時針加工，內輪廓時相反。

首先應指明補償平面，數控系統一般默認為G17，可省略，若要在YZ，XZ平面進行補償時需指明，不可省略，而且刀具半徑補償的建立與取消只能用G00或G01。

（2）刀具補償撤消時同樣存在不能用G02或G03取消刀具補償，如程序%1234中N70段改為N70 G40 G00 X0 Y0 M5時，程序執行到此條時仍然報警。

（3）空運行到刀具補償時注意進刀位置。從加工直線邊切入工件，刀具補償指令中終點坐標應和被加工段位于同一直線上，以避免過切現象而報警，所謂過切是指刀具空行程運行中，系統認為切削內輪廓產生刀具干涉現象。

（4）加工內輪廓時，內輪廓兩直線夾角小于90度，采用半徑補償指令手工編程，會產生過切。

（5）加工內圓輪廓時，設定刀具半徑不應大于工作輪廓中的半么，否則系統將提示“過切或有碰撞危險，刀具干涉等。

4 實例分析

毛坯為120mm×60mm× 10mm板材，5mm深的外輪廓已粗加工過。雙邊留2余量，要求加工出如圖4所示的輪廓及20mm的也，工件為鋁（在此只以加工輪廓為例），如圖1所示。

5 結論

（1）采用刀半徑補償便于控控制零件精度，當發現零件尺寸產生過切或不足時，只需修改刀具寄存器地址中刀具半徑數值，方便控制尺寸精度。（2）采用刀具半徑補償便于簡化編程，直接采用理論輪廊，特別是對于復雜內外輪廓編程會大大簡化計算。（3）利用刀補指令使粗、精加工程序簡化，刀補數值的大小取決于刀補寄存器地址數值，利用刀補指令編程后，可采用同一程序，同一把刀具，完成不同的切削余量加工，也就是說采用同一把刀具完成粗、精加工時，不修改程序，不編寫新程序，就可以完成全部加工。

6 結束語

刀肯半徑補償指令是數控編程中應用最廣最重要的指令，正確應用刀具半徑補償對雜零件簡化編程計算和提高零件精度具有舉足輕重的作用。本文根據教學過程中學生出現的問題及應用的技巧，對刀具半徑補償用法作出總結，供廣大數控加工編程人員參考，從而更好地應用刀具補償編程，優化程序，提高編程效率和零件加工精度。

作者單位

陜西省理工學校 陜西省西安市 710054endprint

摘 要

本文由數控編程教學過程中學生應用刀具半徑補償編程是出現的錯誤問題出發，探討了刀具半徑補償功能應用中的錯誤分析，力求通過錯誤分析找出問題所在，讓學生能夠準確應用刀具半徑補償功能，保證零件加工精度。

【關鍵詞】數控編程 數控加工 刀具半徑補償

數控加工具有加工精度高、效率高、質量穩定等特點，而合理掌握刀具補償方法，靈活應用刀具補償功能，合理設置刀具半徑補償值，是保證精度和質量穩定的重要因素，在數控編程的教學過程中，學生經常的出現一些刀具半徑補償功能應用上的錯誤，因此，有必要對數控加工的刀具半徑補償方法進行探討。

1 刀具半徑補償原理

數控機床在加工過程中，它所控制的是刀具中心的軌跡，在數控編程時，可以根據刀具中心的軌跡進行編程，這種編程方法稱為刀具中心編程，粗加工中由于留有余量對零件的尺寸精度影響不大，對簡單圖形可采用刀具中心軌跡編程。而當零件加工部分形狀較為復雜時，如果選用刀具中心編程會給計算關鍵點帶來很多工作量，而且往往造成由于關鍵點計算誤差影響機床的插補運算，進而產生報警，使加工無法正常進行，那么我們可以利用理論輪廓編程，即按圖形的實際輪廓進行編程。

采用理論輪廊編程，在系統中預先設定偏置參數，數控系統就會自動計算刀具中心軌跡，使刀具偏離工作輪廓一個刀具半徑值，從而使得刀具加工到實際輪廊，這種功能即為刀具補償功能。

2 刀具補償的過程

數控系統的刀具補償是將計算刀具中心軌跡的過程交由CNC系統執行，編程時不考慮刀具半徑，直接根據零件的辦廓形狀進行編程，而實際的刀具半徑則放在一個可編程刀具半徑的偏置寄存器中，在加工過程中，CNC系統根據零件程序和刀具偏置寄存器中的刀具半徑自動計算刀具中心軌跡，完成對零件的加工，當刀具半徑發生變化時，不需要修改零件程序，只需修改刀具半徑寄存器中的刀具直徑值。

現代CNC系統一般都設有16，32，64或更多個可編程刀具偏置寄存器，并對刀具進行編號，專供刀具補償之用，進行數控編程時，只需調用刀具補償參數所對應的寄存器編號即可加工，在加工時，CNC系統將該編號對應的刀具半徑值從寄存器中取出，對刀具中心軌跡進行補償計算，生成實際的刀具中心軌跡，刀補執行時，采用交點運算方式，即每段開始前先行讀入兩段，計算其交點，自動按啟動階段的矢量作出每個前進方向的左側或右側加上刀補矢量路徑。

3 具半徑補償在應用中的錯誤分析

（1）刀具半徑建立指令的正確使用方法。

建立刀具補償指令用G41或G42，取消刀具補償指令用G40

其中G41為左刀補，在加工外輪廓時為順時針加工，內輪廓時相反；G42為右刀補，在加工外輪廓時為逆時針加工，內輪廓時相反。

首先應指明補償平面，數控系統一般默認為G17，可省略，若要在YZ，XZ平面進行補償時需指明，不可省略，而且刀具半徑補償的建立與取消只能用G00或G01。

（2）刀具補償撤消時同樣存在不能用G02或G03取消刀具補償，如程序%1234中N70段改為N70 G40 G00 X0 Y0 M5時，程序執行到此條時仍然報警。

（3）空運行到刀具補償時注意進刀位置。從加工直線邊切入工件，刀具補償指令中終點坐標應和被加工段位于同一直線上，以避免過切現象而報警，所謂過切是指刀具空行程運行中，系統認為切削內輪廓產生刀具干涉現象。

（4）加工內輪廓時，內輪廓兩直線夾角小于90度，采用半徑補償指令手工編程，會產生過切。

（5）加工內圓輪廓時，設定刀具半徑不應大于工作輪廓中的半么，否則系統將提示“過切或有碰撞危險，刀具干涉等。

4 實例分析

毛坯為120mm×60mm× 10mm板材，5mm深的外輪廓已粗加工過。雙邊留2余量，要求加工出如圖4所示的輪廓及20mm的也，工件為鋁（在此只以加工輪廓為例），如圖1所示。

5 結論

（1）采用刀半徑補償便于控控制零件精度，當發現零件尺寸產生過切或不足時，只需修改刀具寄存器地址中刀具半徑數值，方便控制尺寸精度。（2）采用刀具半徑補償便于簡化編程，直接采用理論輪廊，特別是對于復雜內外輪廓編程會大大簡化計算。（3）利用刀補指令使粗、精加工程序簡化，刀補數值的大小取決于刀補寄存器地址數值，利用刀補指令編程后，可采用同一程序，同一把刀具，完成不同的切削余量加工，也就是說采用同一把刀具完成粗、精加工時，不修改程序，不編寫新程序，就可以完成全部加工。

6 結束語

刀肯半徑補償指令是數控編程中應用最廣最重要的指令，正確應用刀具半徑補償對雜零件簡化編程計算和提高零件精度具有舉足輕重的作用。本文根據教學過程中學生出現的問題及應用的技巧，對刀具半徑補償用法作出總結，供廣大數控加工編程人員參考，從而更好地應用刀具補償編程，優化程序，提高編程效率和零件加工精度。

作者單位

陜西省理工學校 陜西省西安市 710054endprint