浅谈刀具半径补偿在数控车削中的运用

　　摘要：随着先进机械制造业的发展，对零件加工精度的要求也越来越高，而刀具又是
保证加工精度至关重要的一个环节，相对于普通车床传统的加工方法，数控机床的刀具补
偿功能很好的解决了刀具因摩擦和自身结构等原因而带来的精度下降问题，本文就刀具半
径补偿的原因及其在数控车削中的运用等做简要分析
　　关键词：数控车削

 刀具补偿 运用 加工误差

　　一、刀具半径补偿的原因
　　数控车床总是按刀尖对刀，为了提高刀具的使用寿命和降低加工工件的表面粗糙度，
通常将刀尖磨成半径不大的圆弧（一般圆弧半径

R 是 0.2～1.6  之间，球头车刀可达

4mm），如图 1 所示，但在实际的切削加工中，编程都是按照假想的刀尖来编程，即利用
刀具的刀位点来编程，而不是实际的刀尖圆弧，而在车床刀具补偿设定的画面中，包括刀
具位置补偿、刀尖半径补偿、假想刀尖位置序号。即除了输入刀具位置，刀头圆角半径外，还
应输入假想刀尖相对于圆头刀中心的位置，这是因为内、外圆车刀或左、右偏刀的刀尖位置
不同（如图

2 所示），这样在加工圆锥面和圆弧面的过程中，会因实际切削点和理想切削

点的不同而造成刀具少切或过切现象，造成实际的刀具轨迹偏离编程轨迹，进而影响到零
件的加工精度，为保证加工质量，必须引入刀具的半径补偿。
　　二、刀具半径补偿的原理
　　数控车床中的刀具半径补偿一般是通过刀具圆角半径补偿器来实现，编程人员在按零
件轮廓编程时，将假想的刀具圆角半径均设为零值，编程时以零件的轮廓来进行，但在进
行加工之前，在数控车床相应的刀具补偿号输入刀具圆弧半径值，则在实际的加工中，数
控系统会自动根据加工程序和刀具圆弧半径计算出理想的刀具的运动轨迹，使刀具偏离轮
廓一个刀具半径值进行刀具的圆角半径的补偿，从而完成零件的加工。早期的数控系统在确
定刀具中心轨迹时，都采用读一段、算一段、再走一段的

B 功能刀具半径补偿（简称 B 刀

补）控制方法，它仅根据程序段的编程轮廓尺寸进行刀具半径补偿。将零件外形的轨迹偏移
一个刀尖半径的方法就是

B 型刀具补偿方式，这种方法简单，但只能在执行一程序段完成

后，才处理下一程序段的运动轨迹，因此在两程序的交点处会产生过切等现象。为解决上述
问题、消除误差，因此有必要再建立

C 型刀具补偿方式。C 型刀具补偿方式在读入一程序段

时，并不马上执行，而是再读入下一程序段，根据两个程序段交点连接的情况计算相应的
运动轨迹。由于读取两个程序段进行预处理，因此

C 型刀具补偿方式在轮廓上能进行更精

确的补偿（如图

3 所示）。CNC 系统大多采用直线过渡的 C 刀补方式。

　　三、数控车削刀具半径补偿的指令格式及注意事项
　　采用刀具半径补偿功能时，先将刀具的半径值预先存入存储器中，执行刀具半径补偿
后，数控系统自动计算，并按照计算结果自动补偿刀具。车刀刀具补偿功能由程序中指定的
T 代码来实现。T 代码由字母 T 后面跟 4 位（或 2 位）数码组成，其中前两位为刀具号，后
两位为刀具补偿号，刀具补偿号实际上是刀补偿寄存器的地址号，该寄存中存放有刀具的
X 轴偏置和 Z 轴偏置量（各把刀具长度、宽度不同）刀尖圆弧半径及假想刀尖位置序号。刀
具半径左补偿（

G41）指刀具偏向编程加工轨迹运动方向的左方，刀具半径右补偿（G42）

指刀具偏向编程加工轨迹运动方向的右方，取消刀具半径补偿用

G40 指令，如图 4 所示为

前置刀架和后置刀架中刀具半径补偿指令的判定。
　　以下是

FUNUC 系统在运用刀具半径补偿时的注意事项总结：

　　（

1）由于 G40、G41、G42 只能用 G00、G01 结合编程，不允许与 G02、G03 等其他指令

结合编程，否则报警；
　　（

2）在编入 G40、G41、G42 的 G00、G01 前后两个程序段中，X、Z 值至少有一个值发

生变化，否则产生报警；