深入浅出：一文读懂数控精密加工中的刀具长度补偿和半径补偿
　　在当今高度自动化的制造领域，数控精密加工//chuanchuanjiqi.cn/技术扮演着至关重要的角色。然而，对于许多新手来说，数控加工中的刀具长度补偿和半径补偿可能是一个令人困惑的概念。今天，我们就来一一解开它们的神秘面纱。
　　一、刀具长度补偿：精确匹配刀具实际长度
　　在数控加工过程中，刀具长度补偿主要用来解决由于刀具长度差异而导致的加工误差。由于刀具磨损、更换刀头等原因，实际使用的刀具长度可能会与预设值有所偏差。这时，刀具长度补偿就显得尤为重要。
　　补偿原理：通过修改程序中的刀具长度值，实现对工件坐标系的调整，从而确保加工的准确性。
　　实现方法：根据实际刀具长度，在数控系统中输入相应数值，系统会自动进行长度补偿。
　　注意事项：务必确保每次更换刀具后都进行长度补偿的校准，以避免不必要的加工误差。
　　二、刀具半径补偿：让圆弧加工更加精准
　　在进行圆弧加工时，刀具半径补偿是不可或缺的。由于刀具存在半径，直接按照理论尺寸进行编程可能会导致加工出的圆弧与预期有所偏差。而通过刀具半径补偿，我们能够精确控制刀具的实际路径，从而获得完美的圆弧。
　　补偿原理：通过调整工件坐标系，将刀具半径纳入考量范围，使数控系统能够精确控制刀具的实际运动轨迹。
　　实现方法：在编程时，需将理论尺寸与刀具半径相加，并按照调整后的尺寸进行编程。同时，在数控系统中设置相应的半径补偿值。
　　注意事项：在启用半径补偿时，务必确保半径补偿的开关处于激活状态，否则补偿将无法生效。
　　一文搞懂数控加工中的刀具长度补偿和半径补偿
　　数控加工中，刀具实际所在的位置往往和编程时刀具理论上应在的位置不同，这就是为什么我们需要根据刀具位置来修改程序的原因。然而我们都知道修改程序很复杂，容易出错。因此，刀具补偿的概念就应运而生。所谓刀具补偿是一种用于补偿刀具实际安装位置与理论编程位置之间差异的功能。使用刀具补偿功能后，要改变刀具，只需改变刀具位置补偿值，无需修改数控程序。刀具补偿中，通常采用长度补偿和半径补偿，下面巨高精机来详细解释一下这两种补偿方法。
　　01
　　刀具长度补偿的概念
　　首先我们应了解一下什么是刀具长度。刀具长度是一个非常重要的概念。我们在对一个零件进行编程时，首先要指定该零件的编程中心，然后才能建立工件编程坐标系，这个坐标系只是一个工件坐标系，零点一般在工件上。长度补偿只与Z坐标有关，它不像X、Y平面内的编程零点，因为刀具是由主轴锥孔定位，且不发生变化，Z坐标的零点不同。每一把刀的长度都不一样。例如，我们要钻一个深为50mm的孔，然后攻丝深为45mm，分别用一把长为250mm的钻头和一把长为350mm的丝锥。先用钻头钻孔深50mm，此时机床已经设定工件零点，当换上丝锥攻丝时，如果两把刀都从设定零点开始加工，丝锥会因为比钻头长而攻丝过长，损坏刀具和工件。如果此时设定刀具补偿，丝锥和钻头的长度得到补偿，机床零点设定后，即使丝锥和钻头长度不同，由于补偿的存在，在调用丝锥工作时，零点Z坐标会自动向Z+（或Z）补偿丝锥的长度，以保证加工零点的正确。
　　02
　　刀具长度补偿指令
　　刀具长度补偿通过执行含有G43（G44）和H指令来实现，同时，我们给出一个Z坐标值，使刀具在补偿之后移动到离工件表面距离为Z的地方。另外一个指令G49是取消G43（G44）指令的。事实上，我们不需要使用这个指令，因为每把刀具都有自己的长度补偿。更换刀具时，利用G43（G44）H指令赋予了自己的刀长补偿，自动取消前一把刀具的长度补偿。
　　G43表示存储器中的补偿量与程序指令的终点坐标值相加，G44表示相减。要取消刀具长度偏移，可以用G49指令或H00指令。程序段N80 G43 Z56 H05在中间，假如05存储器中值为16，则表示终点坐标值为72mm。
　　03
　　刀具长度补偿的两种方式
　　（1）使用刀具的实际长度作为刀长的补偿（推荐使用次方法）。用刀具长度作为补偿就是使用对刀仪测量刀具的长度，然后把这个数值输入到刀具长度补偿寄存器中作为刀长补偿。
　　以刀具长度作为刀长补偿，可以避免在不同的工件加工中不断地修改刀具长度偏移量。这样，一个刀具就可以在不同的工件上使用，而无需修改刀具长度偏移量。在这种情况下，可以按照一定的刀具编号规则为每一把刀具建立档案，用一个小标牌写上每把刀具的相关参数，包括刀具的长度、半径等信息。这对于那些专门设有刀具管理部门的公司来说，就不需要面对面地告诉操作员刀具的参数。同时，即使刀具因刀库容量而被拆除，下次将重新安装时，也只需要根据盘上的刀具长度值作为刀具长度补偿，无需再进行测量。
　　使用刀具长度作为刀长补偿还可以让机床一边进行加工运行，一边在对刀仪上进行其他刀具的长度测量，而不必因为在机床上对刀而占用机床运行时间，这样可充分发挥加工中心的效率。当主轴移动到编程的Z坐标点时，就是在主轴坐标上加上（或减去）刀具长度补偿后的Z坐标值。
　　（2）利用刀尖在Z方向上与编程零点的距离值（有正负之分）作为补偿值。这种方法适用于只有一个人操作机床，没有足够的时间来利用对刀仪测量刀具的长度时使用。这样，当使用一把刀加工另一种工件时，刀具长度补偿设置必须重新设置。采用该方法进行刀具长度补偿时，补偿值为主轴从机床Z坐标零点到工件编程零点的刀尖运动距离，因此补偿值总是负值且很大。
　　04
　　刀具半径补偿概念
　　在轮廓加工时，刀具中心运动轨迹（刀具中心或金属丝中心的运动轨迹）与被加工零件的实际轮廓偏移一定距离，这种偏移称为刀具半径补偿，也称刀具中心偏移。
　　由于数控系统控制的是刀具中心轨迹，因此数控系统必须根据输入的零件轮廓尺寸及刀具半径补偿值计算出刀心轨迹。根据刀具补偿指令，数控加工机床可自动进行刀具半径补偿。特别是在手工编程时，刀具半径补偿尤为重要。手工编程时，使用刀具半径补偿指令，可以根据零件的轮廓值编程，无需计算刀心轨迹编程，大大减少了计算量和出错率。虽然利用CAD/CAM自动编程，手工计算量小，生成程序的速度快，但当刀具有少量磨损或加工轮廓尺寸与设计尺寸稍有偏差时，或者在粗铣、半精铣和精铣的各工步加工余量变化时，仍需作适当调整，而运用了刀具半径补偿后，不需修改刀具尺寸或建模尺寸而重新生成程序，只需要在数控机床上对刀具补偿参数做适当修改即可。不仅简化了编程计算，而且增加了程序的可读性。
　　刀具半径补偿有B功能（Basic）和C功能（Complete）两种补偿形式。由于B功能刀具半径补偿只基于这一段程序进行刀具补偿计算，不能解决程序段之间的过渡问题，要求将工件轮廓处理成圆角过渡，因此工件尖角处工艺性不好。而且编程人员必须事先估计刀补后可能出现的间断点和交叉点，并进行人为处理，这显然增加了编程的难度；而C功能刀具半径补偿可以自动处理两程序段刀具中心轨迹的转接，并且可以完全按照工件轮廓来编程，因此现代CNC数控机床几乎都采用C功能刀具半径补偿。这时要求建立刀具半径补偿程序段的后续至少两个程序段必须有指定补偿平面的位移指令（G00、G01，G02、G03等），否则无法建立正确的刀具补偿。
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　　刀具半径补偿指令
　　根据ISO规定，当刀具中心轨迹在程序规定的前进方向的右边时称为右刀补，用G42表示；反之称为左刀补，用G41表示。
　　G41是刀具左补偿指令（左刀补），即顺着刀具前进方向看(假定工件不动)，刀具中心轨迹位于工件轮廓的左边，称左刀补。
　　G42是刀具右补偿指令（右刀补），即顺着刀具前进方向看(假定工件不动)，刀具中心轨迹位于工件轮廓的右边，称右刀补。
　　G40是为取消刀具半径补偿指令，使用该指令后，G41、G42指令无效。