[科普中国]-刀具半径补偿

数控机床在加工过程中，它所控制的是刀具中心的轨迹，为了方便起见，用户总是按零件轮廓编制加工程序，因而为了加工所需的零件轮廓，在进行内轮廓加工时，刀具中心必须向零件的内侧偏移一个刀具半径值；在进行外轮廓加工时，刀具中心必须向零件的外侧偏移一个刀具半径值。如图3-25所示。这种根据按零件轮廓编制的程序和预先设定的偏置参数，数控装置能实时自动生成刀具中心轨迹的功能称为刀具半径补偿功能。在图中，实线为所需加工的零件轮廓，虚线为刀具中心轨迹。根据ISO标准，当刀具中心轨迹在编程轨迹（零件轮廓）前进方向的右边时，称为右刀补，用G42指令实现；反之称为左刀补，用G41指令实现。

常用方法1．B刀补

特点：刀具中心轨迹段间都是用圆弧连接过渡。

优点：算法简单，实现容易。

缺点：

（1）外轮廓加工时，由于圆弧连接时，刀具始终在一点切削，外轮廓尖角被加工成小圆角。

（2）内轮廓加工时，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。

2．C刀补

特点：刀具中心轨迹段间采用直线连接过渡。直接实时自动计算刀具中心轨迹的转接交点。

优点：尖角工艺性好；在加工内轮廓时，可实现过切自动预报。

两种刀补在处理方法上的区别：

B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。

C刀补采用一次对两段并行处理的方法。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。

主要用途（1）由于刀具的磨损或因换刀引起的刀具半径变化时，不必重新编程，只需修改相应的偏置参数即可。

（2）加工余量的预留可通过修改偏置参数实现，而不必为粗、精加工各编制一个程序。

参数及设置1、刀尖半径 补偿刀尖圆弧半径大小后，刀具会自动偏离零件轮廓半径距离。因此必须将刀尖圆弧半径尺寸输入系统的存储器中。一般粗加工取0.8mm，半精加工取0.4 mm， 精加工取0.2mm。
2、车刀形状和位置 车刀形状不同，决定刀尖圆弧所在的位置不同，执行刀具补偿时，刀具自动偏离零件轮廓的方向也就不同。因此也要把代表车刀形状和位置的参数输入到存储器中。

工作原理（一）刀具半径补偿的过程

刀具半径补偿的过程分三步。

1．刀补建立

刀具从起点接近工件，在编程轨迹基础上，刀具中心向左（G41）或向右（G42）偏离一个偏置量的距离。不能进行零件的加工。

2．刀补进行

刀具中心轨迹与编程轨迹始终偏离一个偏置量的距离。

3．刀补撤消

刀具撤离工件，使刀具中心轨迹终点与编程轨迹终点（如起刀点）重合。不能进行加工。

（二）C机能刀具半径补偿的转接形式和过渡方式

转接形式

随着前后两段编程轨迹线形的不同，相应的刀具中心轨迹有不同的转接形式。CNC系统都有直线和圆弧插补功能，对这两种线形组成的编程轨迹，有四种转接形式：

（1）直线有直线转接；

（2）直线与圆弧转接；

（3）圆弧与直线转接；

（4）圆弧与圆弧转接。1

意义刀尖圆弧半径补偿在数控车床加工工件的过程中，大大提高了工件的数值精确度。在编写程序的时候更为简单和容易，节省了大量的时间。生产同样规格的工件，采用了刀具位置补偿的生产企业能够节省更多的时间，对于加强企业的竞争了来说是尤为重要的。株洲硬质合金集团作为我国刀具企业的佼佼者在这一方面一直做得很好，通过与时俱进，引进最先进的技术来克服生产中的问，将生产效率提高了几倍。在数控车床中进行刀具补偿，减少了人力物力，给车间管理也带来了很大的益处。简化的程序帮助刀具在磨损的情况下仍然能够加工出规格一致的工件。2

本词条内容贡献者为:

李航 - 副教授 - 西南大学