CNC 加工中常用的三种补偿方式

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  要点速览
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  三种补偿方式实际控制什么
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  刀具长度补偿：设置与运行
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  刀具半径补偿：G41 与 G42 实操
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  工件偏置补偿：G54 到 G59 及更多
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  分步操作：新工件上设置三种补偿
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  三种补偿方式对比

CNC 程序描述的是一个理论点的路径，而不是实际切削刃。补偿就是这个点与金属之间的偏移量。CNC 加工中常用的三种补偿方式是刀具长度补偿、刀具半径补偿和工件偏置补偿。每种补偿修正不同的误差，且在控制系统中输入的位置也不同。

长度补偿回答的问题是：这把刀的刀尖现在在哪里？每把刀从主轴基准线伸出的长度都不同。没有长度补偿，Z0 在不同刀具之间会漂移 50 mm 甚至更多。控制系统读取偏置值，仅针对该刀具在 Z 向平移整个坐标系。

半径补偿回答第二个问题：这把刀有多宽？12 mm 立铣刀无法沿 12 mm 的中心线路径走出 12 mm 的槽。偏置将路径侧向移动一个刀具半径，使切削刃而不是中心落在轮廓上。在曲面壁上，同一偏置还控制刀具绕拐角的走刀方式。

工件偏置补偿回答第三个问题：零件在哪里？工装夹具会移动，台钳会重新夹紧，第二道工序从不同的面开始。工件偏置让一个程序能在多个装夹上运行，而无需重写坐标。零件原点在偏置表中移动，而不是在代码中。

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  长度 = 刀尖的 Z 位置每把刀一个值，存储在刀具偏置页面。
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  半径 = 路径的侧向偏移每把刀一个值，以正半径输入。
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  工件偏置 = 零件的位置通常为 G54 到 G59，每个装夹或每组钳口一个。

刀具长度补偿是将刀尖置于编程 Z 高度的偏置。在多数控制系统中，它以负值存储在几何栏中，从主轴基准线向下量到刀尖。在 40 锥度机床上，该值通常为 -80 mm 到 -250 mm，取决于刀柄和刀具长度。

对刀是关键步骤。以低进给将刀具降到已知表面，接近接触时以 0.01 mm 增量点动，记录机床 Z 位置。每次都在同一表面上对刀，如有对刀仪则在对刀仪上进行。对刀误差 0.02 mm，程序中每个深度都会偏差 0.02 mm。

程序中，G43 配合 H 号激活偏置。H01 调用刀具偏置 01 中的长度值。该值在控制系统中保持有效，直到被取消或替换。换刀前用 G49 取消，或让下一个 G43 覆盖它。过早取消会使 Z 下降整个偏置长度，这是老式控制系统上常见的撞机原因。

在 24 刀位车削中心或车铣复合机床上，长度值通常沿 X 向而不是 Z 向。逻辑相同，但轴不同。混用刀具类型前先阅读控制手册，因为为车刀存储的长度值不能用于铣刀，而偏置页面上的差异并不总是明显。

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  始终在同一基准对刀工作台面、夹具垫块或对刀仪。绝不要用随意表面。
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  注意符号基准线以下的负值是许多控制系统的标准；其他系统则使用正值。
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  每次换刀后重新检查刀柄未完全贴合会使刀尖偏移 0.05 mm 甚至更多。

刀具半径补偿将编程路径侧向移动一个刀具半径。G41 将刀具偏置到行进方向左侧；G42 偏置到右侧。数值来自偏置表中的刀具半径栏，而不是零件图纸。对于 10 mm 立铣刀，半径为 5 mm。

引入和引出移动很关键。控制系统需要一段至少等于刀具半径的直线移动，才能将偏置逐渐切入。典型的引入是 5 mm 到 10 mm，以 45 度角或沿切线方向。如果引入太短，控制系统会报警或在入口点切出过切。这是首次运行时最常见的半径补偿错误。

对侧壁、型腔和轮廓使用 G41 和 G42。对于留 0.3 mm 余量的粗加工走刀，编程中心线路径，并使用刀具半径加精加工余量的半径偏置。然后用真实半径单独运行一次精加工走刀。把两者混在一次走刀中，侧壁就会加工偏小。

在内角处，大于角半径的刀具无法清角。控制系统无法去除刀具够不到的材料。在编程路径之前，检查零件上最小的内半径与刀具半径的关系。如果角是 4 mm 而刀具是 10 mm，该角需要更小的刀具或不同的几何形状。

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  左与右G41 用于外轮廓顺时针走刀时的顺铣；G42 用于相反方向。
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  引入长度至少一个刀具半径，5 mm 到 10 mm 是安全的起始范围。
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  用 G40 取消在轮廓终点、直线移动上取消，不要在圆弧上取消。

工件偏置补偿设定零件在机床行程内的原点。标准偏置是 G54 到 G59，大多数现代控制系统还有额外的扩展偏置。每个偏置存储一个 X、Y 和 Z 值，将程序零点移到新位置。第二个台钳、第二套工装夹具或翻面的零件各用自己的偏置。

设定工件偏置从寻边器或测头开始。找到零件或工装夹具的 X 和 Y 边缘，然后找到 Z 参考面。将值输入偏置页面，并在安全 Z 高度快速移动到 X0 Y0 进行验证。观察位置显示：在你接触的边缘处应显示为零。0.01 mm 的测头误差就是每个特征上 0.01 mm 的偏移。

在五轴机床上，工件偏置不是全部。旋转中心线和耳轴位置也影响零件原点。控制系统将工件偏置与旋转变换结合。如果旋转中心线偏差 0.1 mm，以不同角度切削的特征会在不同方向上产生偏差。这就是五轴装夹需要测头和已知中心线、而不仅仅是碰一个角的原因。

对于翻面零件的第二道工序，使用单独的偏置和第一道工序的已知基准。一个常见错误是两侧都重复使用 G54。程序能运行，但第二面会因零件在台钳中移动的量而产生偏差。对于公差 ±0.005 mm 的零件，这个偏移足以导致检验不合格。

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  每次装夹一个偏置第一个台钳用 G54，第二个用 G55，翻面用 G56。
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  有测头就用测头消除了操作者的对刀误差，通常为 0.02 mm 到 0.05 mm。
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  记录数值将偏置数值写在装夹表上，以便下次运行从同一位置开始。