刀具半径补偿指令
刀具半径补偿的应用实例
案例分析（一）---刀具半径补偿的应用实例一、刀具半径补偿的过程及刀补动作1.刀具半径补偿指令格式格式:Ｎ—(Ｇ17 Ｇ18 Ｇ19)(Ｇ41 Ｇ42)α-β-Ｄ-；Ｎ—Ｇ40 α-β-；其中:Ｇ41为左刀补,Ｇ42为右刀补，Ｇ40为取消刀补；α、β∈(Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｕ、Ｖ、Ｗ)为指令终点的数值，即刀具半径值。
刀补执行时，采用交点运算方式，既是每段开始都先行读入两段、计算出其交点，自动按照启动阶段的矢量作法，作出每个沿前进方向左侧或右侧加上刀补的矢量路径。
2.刀具半径补偿的过程设要加工如图3所示零件轮廓，刀具半径值存在D01中。
1）刀补建立刀具接近工件，根据Ｇ41或Ｇ42所指定的刀补方向，控制刀具中心从与编程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏离一个刀具半径。
当Ｎ4程序段中写上Ｇ41和Ｄ01指令后,运算装置立即同时先读入Ｎ6、Ｎ8两段,在Ｎ4段的终点(Ｎ6段始点),作出一个矢量，该矢量的方向与下一段的前进方向垂直向左，大小等于刀补值(即Ｄ01的值)。
刀具中心在执行这一段(Ｎ4段)时，就移向该矢量的终点。
在该段中，动作指令只能采用Ｇ00或Ｇ01，不能用Ｇ02或Ｇ03。
2）刀补状态控制刀具中心的轨迹始终始垂直偏移编程轨迹一个刀具半径值的距离。
从Ｎ6开始进入刀补状态,在此状态下，Ｇ01Ｇ02Ｇ03Ｇ00都可用。
3）刀补撤消在刀具撤离工作表面返回到起刀点的过程中，根据刀补撤消前Ｇ41或Ｇ42的情况，刀具中心轨迹与编程轨迹相距一个刀具半径值过渡到与编程轨迹重合。
当Ｎ14程序段中用到Ｇ40指令时,则在Ｎ12段的终点(Ｎ14段的始点)，作出一个矢量, 它的方向是与Ｎ12段前进方向的垂直朝左、大小为刀补值。
刀具中心就停止在这矢量的终点，然后从这一位置开始，一边取消刀补一边移向Ｎ14段的终点。
此时也只能用Ｇ01或Ｇ00，而不能用Ｇ02或Ｇ03等。
二、需要特别注意的问题及应用技巧1.注意的问题1）注意明确刀补的方向若在刀补启动开始后的刀补状态中，存在两段以上没有移动指令或存在非指定平面的移动指令段(即刀补方向不明确时)，则有可能产生进刀不足或进刀超差现象。
刀具半径补偿指令G40、G41、G42,
刀具半径补偿指令G40、G41、G42，1、刀具半径补偿的目的：在编制轮廓铣削加工的场合，如果按照刀具中心轨迹进行编程，其数据计算有时相当复杂，尤其是当刀具磨损、重磨、换新刀具而导至刀具半径变化时，必须重新计算刀具中心轨迹，修改程序，这样不既麻烦而且容易出错，又很难保证加工精度，为提高编程效率，通常以工件的实际轮廓尺寸为刀具轨迹编程，即假设计刀具中心运动轨迹是沿工件轮廓运动的，而实际的刀具运动轨迹要与工件轮廓有一个偏移量（即刀具半径），利用刀具半径补偿功能可以方便地实现这一转变，简化程序编制，机床可以自动判断补偿的方向和补偿值大小，自动计算出实际刀具中心轨迹，并按刀心轨迹运动。
现代数控系统一般都设置若干个可编程刀具半径偏置寄存器，并对其进行编号，专供刀具补偿之用，可将刀具补偿参数（刀具长度、刀具半径等）存入这些寄存器中。
在进行数控编程时，只需调用所需刀具半径补偿参数所对应的寄存器编号即可。
实际加工时，数控系统将该编号所对应的刀具半径取出，对刀具中心轨迹进行补偿计算，生成实际的刀具中心运动轨迹。
2、刀具半径补偿的方法（1）刀具半径指令从操作面板输入被补偿刀具的直径或（半径）值，将其存在刀具参数库里，在程序中采用半径补偿指令。
刀具半径补偿的代码有G40、G41、G42，它们都是模态代码，G40是取消刀具半径补偿代码，机床的初始状态就是为G40。
G41为刀具半径左补偿，（左刀补），G42为刀具半径右补偿（右刀补）。
判断左刀具补偿和右刀具补偿的方法是沿着刀具加工路线看，当刀具偏在加工轮廓的左侧时，为左偏补偿，当刀具偏在加工轮廓的右侧时，为右偏补偿，如图1所示。
图1a中，在相对于刀具前进方向的左侧进行补偿，采用G41，这时相当于顺铣。
图1b 中在相对于刀具前进方向的右侧进行补偿，采用G42，这时相当于逆铣。
在数控机床加工中，一般采用顺铣，原因是从刀具寿命、加工精度、表面粗糙度而言顺铣的效果比较好，因而G41使用的比较多。
刀具半径补偿
N40 Z10
N50 G01 Z-10.0 F50 连续两句Z轴移动，此时会产生过切削
N60 Y50
N70 X50
N80 Y20
N90 X10
N100 G00 Z50 抬刀到安全高度
为避免过切，可将上面的程序改成下述形式来解决。
O5003
N10 G90 G54 G00 X0 Y0 M03 S500
N20 G00 Z50 安全高度
N30 Z10
N40 G41 X20 Y10 D01 建立刀具半径补偿
N50 G01 Z-10.0 F50 连续两句Z轴移动，此时会产生过切削
指令格式：
式中：G17～G19─坐标平面选择指令。
G40─取消刀具半径补偿功能。
（2）刀具半径补偿的过程
如图5-19所示刀具半径补偿的过程分为三步：
①刀补的建立：刀心轨迹从与编程轨迹重合过度到与编程轨迹偏离一个偏置量的过程。
②刀补进行：刀具中心始终与变成轨迹相距一个偏置量直到刀补取消。
3）刀具半径补偿指令
（1）刀具半径补偿指令格式
①建立刀具半径补偿指令格式
指令格式：
式中：G17～G19─坐标平面选择指令。
G41─左刀补，如图5-18a)所示。
G42─右刀补，如图5-18b)所示。
X、Y、Z─建立刀具半径补偿时目标点坐标。
D─刀具半径补偿号。
②取消刀具半径补偿指令格式
N30 Z10 参考高度
N40 G41 X20 Y10 D01 F50 建立刀具半径补偿
N50 G01 Z-10 下刀
刀具补偿
刀具补偿刀补半径补偿:格式：G41/G42 G01 X__ Y__ F__ D__建立刀补G40 G01 X__ Y__ F__取消刀补X__ Y__ 运动轨迹终点坐标；D__ 刀具补偿值寄存器。
说明：1、G41刀具半径左补偿，G42刀具半径右补偿。
判定方法：从第三轴的正方向往负方向看过去，沿着刀具运动轨迹方向，刀具在工件的左侧，就是左刀补，反之就是右刀补。
外轮廓：刀具按顺时针轨迹编程—G41，按逆时针轨迹编程—G42;刀补变大——轮廓尺寸变大，反之，刀补变小——轮廓尺寸变小。
内轮廓：刀具按顺时针轨迹编程—G42，按逆时针轨迹编程—G41;刀补变大——轮廓尺寸变小，反之，刀补变小——轮廓尺寸变大。
提醒：a、一个轮廓用一个刀补（一个轮廓一个D，如果尺寸同方向可以用一个D。
）b、如果一个轮廓有尺寸大，有尺寸小的，编程时就要把尺寸精度编进去，看到以下四种尺寸编程时就要编中间尺寸加（或者减）0.01，+/-、-/-、+/0、+/+，等精加工调整刀补时，多减去0.01内轮廓中间尺寸减0.01、外轮廓中间尺寸加0.01。
看到以下两种尺寸直接编基本尺寸，0/-、未注公差，等精加工调整刀补时，多减去0.01。
c、如果一个轮廓尺寸都是一个方向（同时大，同时小），直接通过刀补控制，不用通过编写中间尺寸。
d、由于刀具实际工作半径与理论半径不相符，粗加工刀补一律多放0.1，举例：¢10铣刀，粗加工刀补D01=5.1,如果没有误差，测量出来应该是轮廓多0.2，如果轮廓要小单边0.01，刀补里面拿掉0.11。
如果有误差用实际测量值减去理想值，除以2，在刀补里面减去这个值就可以了。
2、刀补的建立和取消必须在走直线的状态下完成，G00命令下不要取消刀补。
圆弧指令不能建立或者撤销刀补。
（G41/G42 G02/G03 X__ Y__ R__ F__ 和G40 G02/G03 X__ Y__ R__ F__ 这样的格式，绝对不允许）3、刀补的建立和撤销都必须跟X 或Y才能建立或者撤销，Z方向运动不能建立或者撤销刀补。
巧用G41、G42、G40(刀具半径补偿指令)编制数控程序
巧用G41、G42、G40（刀具半径补偿指令）编制数控程序作者：魏国军来源：《中国科技博览》2015年第15期[摘要]数控铣床手动编程中二维加工在没有使用刀补的情况下编制数控加工程序时，由于刀具是圆柱形，存在一定的直径，使刀具中心轨迹与零件轮廓不重合。
如此时按照轮廓线编程，刀具中心（刀位点）行走轨迹将和图样上的零件轮廓轨迹重合，就会造成过切或少切现象。
作者通过分析、尝试及验证，在数控程序中巧秒地使用G41、G42、G40指令，不仅可以解决上述问题，且使编程及加工变得简单。
[关键词]巧用；刀具半径补偿指令；编制；数控程序中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）09-0304-02在手动编制数控铣加工程序时，为了确保铣削加工出的轮廓符合要求，编程员必须依据图样尺寸要求结合所使用刀具半径计算出新的节点坐标，再根据这些坐标值进行编程，这给编程带来了很大数据计算及处理的麻烦（见图1）。
编程时为了避免出现上述所说的数据坐标值计算，考虑利用刀具半径补偿来解决这一问题（见图2），可大大地节省时间提高编程效率。
一、刀具半径补偿数控加工中，是按零件轮廓进行编程的。
由于刀具总有一定的半径（如铣刀半径、铜丝的半径），刀具中心运动的轨迹并不等于所需加工零件的实际轮廓，而是偏移轮廓一个刀具半径值。
这种偏移称为刀具半径补偿。
1、刀具半径补偿指令及格式G41（刀具半径左补偿指令）：G41 G00/G01 X Y DG42（刀具半径右补偿指令）：G42 G00/G01 X Y DG40（刀具半径补偿取消指令）：G40 G00/G01 X Y2、刀具半径补偿指令注意事项在编制数控程序时，使用G41、G42、G40指令可让我们省去因刀具半径而造成的坐标点计算，但在使用过程中需注意一些事项，规纳总结如下五点：（1）、G40、G41指令在使用前，必须由G17、G18、G19指令指定刀具半径补偿平面，且补偿中不能随意更换铣削平面，需要半径补偿指令结束后才能更换铣削平面，否则程序出现报警信号；（2）、编程时，X、Y坐标值的计算参照G00、G01格式，与没有使用刀补时一样，刀补建立时，只能使用G00、G01指令，不能使用G02、G03指令；（3）、D-指令代码为刀具半径补偿寄存器的地址字，在编写程序时应与补偿寄存器号相对应；（4）、G41、G42判别：沿着刀具前进方向看，刀具在前进轨迹方向左侧为左刀补，刀具在前进轨迹方向右侧为右刀补；（5）、刀具半径补偿值设置为负值时，G41、G42刀具所走轨迹将相反。
刀具补偿指令及其编程方法
G94是什么指令？—————— 5.对于FUNNC系统，（ D ）指令不能取消长度补 偿。 A.G49 B G44 H00 C G43 H00 D G41
端面切削循环
• 6..刀具长度补偿值的地址是（ B ） • A D×× B H×× C R×× D J××
• 7..执行G90 G01 G44 H02 Z-50 F100(H02为2mm）程序后，刀具的实际 移动距离为（48mm ）
N170 N180 N190 N200 N210 N220 N230 N240 N290 N300 N310 N320 N330
G01 X15 Z0 F40 ; X30 Z-20 ; Z-35 ; 精车A—B—C—D—E 的外轮廓 X50 ; Z-59 ; G0 X50 Z50 ; 返回起刀点(即安全位置方便换刀) T0303 ; 换2号切断刀 G0 X52 Z-58 ; 快速定位 G01 X-0.1 F40 ; 切断 G0 X50 ; Z50 ; T0100 M05 ; M30 ; 返回起刀点(即安全位置方便换刀 换回基准刀,主轴停止 程序结束
N-- G0 X60 Z2； 快速定位
D C H）
N-- G94 X60 Z-10 R-1 F60； 走刀路线：（A
N-N-N--
R-4； 走刀路线：（A
R-7； 走刀路线：（A
E
F B
C
C
H）
H） C H）
R-10； 走刀路线：（A
A、B 点Z方向加刀宽 （分析图） O0001 ； N T0303 S02 M03 ； N G0 X52 Z-30 ； N G94 X20.3 Z-30 F50 ;
61刀具半径补偿?无论车削还是铣削在对轮廓加工时用刀具补偿功能编程当刀具尺寸车刀的圆弧半径铣刀的直径因更换磨损等原因发生变化时不需要重新编程只要修改刀具半径值即可从而简化了编程
刀具半径补偿指令
刀具半径补偿指令在进行数控编程时，除了要充分考虑工件的几何轮廓外，还要考虑是否需要采用刀具半径补偿，补偿量为多少以及采用何种补偿方式。
数控机床的刀具在实际的外形加工中所走的加工路径并不是工件的外形轮廓，还包含一个补偿量。
一、补偿量包括：1、实际使用刀具的半径。
2、程序中指定的刀具半径与实际刀具半径之间的差值。
3、刀具的磨损量。
4、工件间的配合间隙。
二、刀具半径补偿指令：G41、G42、G40G41：刀具半径左补偿G42：刀具半径右补偿G40：取消补偿格式：G41/G42 X Y H ；H：刀具半径补偿号：范围H01—H32；也就是输入刀具补偿暂存器编号，补偿量就通过机床面板输入到指定的暂存器编号里，例：G41 X Y H01；刀具直径为10㎜，这时在暂存器编号“1”里补偿量就输入“5”。
1、G41：（左补偿）是指加工路径以进给方向为正方向，沿加工轮廓左侧让出一个给定的偏移量。
2、G42：（右补偿）是指加工路径以进给方向为正方向，沿加工轮廓右侧让出一个给定的偏移量。
3、G40：（取消补偿）是指关闭左右补偿的方式，刀具沿加工轮廓切削。
G40（取消补偿）G41（左补偿）G42（右补偿）切削方向G40（取消补偿）G42（右补偿）切削方向G41（左补偿）工件轮廓三、刀具半径补偿量由数控装置的刀具半径补偿功能实现。
采用这种方式进行编程时，不需要计算刀具中心运动轨迹坐标值，而只按工件的轮廓进行编程，补偿量输入到控制装置寄存器编号的数值给定，编程简单方便，大部份数控程序均采用此方法进行编制。
加工程序得到简化，可改变偏置量数据得到任意的加工余量。
即对于粗加工和精加工可用同一程序、同一刀具。
刀具半径补偿是通过指明G41或G42来实现的。
为了能够顺利实现补偿功能，要注意以下问题：1、G41、G42通常和指令连用（也就是要激活），激活刀具偏置不但可以用直线指令G01，也可以通过快速点定位指令G00。
但一般情况下G41和G42和G02、G03不能出现在同一程序段内，这样会引起报警。
应用刀尖圆弧半径补偿指令G40、G41、G42编制程序(模具数控加工技术课件)
G01 X26.0； X30.0 Z-22.0； G01 Z-35.0； N20 G40 X32.0； G70 P10 Q20；
G00 X80. 0 Z80. 0 M09;
M30;
刀尖圆弧半径补偿的方向
刀尖半径补偿指令注意事项
（1）G41、G42、G40指令不能与圆弧切削指令 写在同一程序段，通常与G00或G01写在同一程 序段。
（2）工件有锥度、圆弧时，必须在精车锥度或 圆弧前一程序段建立半径补偿，一般在刀具从起 始点接近工件时程序段建立半径补偿；刀具撤离 工件时，取消补偿。
（5）建立刀尖半径补偿后，在Z轴的切削移动量 必须大于其刀尖半径值（如刀尖半径为0.8mm， 则Z轴移动量必须大于0.8mm）；在X轴切削移动 量必须大于2倍刀尖半径值（如刀尖半径为 0.8mm，则X轴移动量必须大于1.6mm），因为X 轴用直径值表示。
3．刀具补偿量的设定
在MDI键盘上点击键，进入形状补偿参数设置界面。用 方位键↑ ↓选择所需番号，再用→ ←选择R和T，输入刀 具的刀尖半径值和刀尖方位号，按软键“输入”。
实训内容
毛坯为 32 ㎜× 60 ㎜的棒料，材料为45#
外圆粗车刀（1号刀）外圆精车刀（2号刀）
参考程序
O2005; T0101 M03 S800; M08; G00 X34.0 Z0; G01 X0 F0.1; G00 X33. 0 Z2.0; G71 U2.0 R0.5； G71 P10 Q20 U0.5 W0.1 F0.15； G00 X80.0 Z80.0; T0202 S1200; N10 G42 G00 X6.0 Z2.0； G01 Z0 F0.1； G01 X10.0 Z-2.0； G01 Z-15.0； G02 X20.0 Z-20.0 R5.0；
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从图示上可以看出，消除误差的方法因该是刀尖圆弧与编程轮廓相切关系加工，即刀尖 圆弧补偿 2、刀尖圆弧补偿指令 G40---注销刀补 G41---左刀补 G42---右刀补 3、刀具参数输入 刀具参数包括：刀尖 X 向长度、刀尖 Z 向长度、刀具类型、刀尖圆弧半径。其中刀尖 X
向长度和刀尖 Z 向长度通过试切对刀输入。刀尖圆弧作为成型刀具在刀片上已 给出半径值，直接输入即可。刀具类型参数输入参考下表，我们常用刀具一般 外圆车刀刀具类型为 3，内孔车刀刀具类型为 2。刀具类型输入必须准确，否则 将加工出错误形状，经济性数控车床上使用的螺纹刀、钻头、切断刀等一般不 输入它的刀具类型，如果对锥度和弧面精度不要求的话，一般也不要加刀补， 防止出错。
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说明： 数控程序一般是针对刀具上的某一点即刀位点，按工件轮廓尺寸编制 的。车刀的刀位点一般为理想状态下的假想刀尖A 点或刀尖圆弧圆心O 点。但实际加工中的车刀，由于工艺或其他要求，刀尖往往不是一理 想点，而是一段圆弧。当切削加工时刀具切削 点在刀尖圆弧上变动；造成实际切削点与刀位点之间的位置有偏差， 故造成过切或少切。这种由于刀尖不是一理想点而是一段圆弧，造成 的加工误差，可用刀尖园弧半径补偿功能来消除。刀尖园弧半径补偿 是通过G41、G42、G40 代码及T 代码指定的刀尖园弧半径补偿号，加 入或取消半径补偿。 G40：取消刀尖半径补偿； G41：左刀补(在刀具前进方向左侧补偿) G42：右刀补(在刀具前进方向右侧补偿) X, Z ：G00/G01 的参数，即建立刀补或取消刀补的终点； 注意：G40、G41、G42 都是模态代码，可相互注销。
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锥面加工误差
刀尖方位类型
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投影胶片
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未注倒角0.5X45°
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1 熟悉屏幕界面及各菜单按键，并了解软件操作的步骤。。 2 尺寸及形状误差的控制。 3 机床操作 小结：通过学习我们可以看到使用刀补指令后，保证工件的尺寸精度和形状精度。
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课
题
刀具半径补偿指令
学习目的
已具备的 相关知识
1、理解刀尖方位类型的含义 2、掌握刀尖圆弧补偿的方法
3 培养认真细致的工作作风 1、G00、G01 等轮廓加工指令 2、机械加工工艺知识
时
间
时间分配
出处索引
6 节课 1 讲解 45 分 2 示范 30 分 3 模仿 45 分 4 练习 120 分 1 机床说明书 2 数控设备与编程
N20 Z-30 G00 X100 Z180 M05 M02
2、插入刀补观察
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三）模仿
按教师示范内容进行程序输入及仿真操作操作，
四）练习
教学 辅助材料
◎练习活页 ◎资料活页 EMCO 胶片 18、22、23、 图纸
◎家庭作业
◎考核
工具设备
工具 2、游标卡尺 Ø40×90AL 切削液
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4、刀补插入位置：切入轮廓之前插入刀补，切出轮廓之后注销刀补。非圆弧面和锥 面不要加刀补。
二）示范
1、程序的编辑操作
T0101 G99S600M03 G00 X42 Z2 G71 U1.5 R1 G71 P10 Q20 U0.4 W0.2F0.2 N10G00X10 G01 Z-15
案
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一、组织教学 清点学生人数
二、复习检查，引入新课。
在前面我们学习了很多功能指令，下面问大家两个问题： 1、 车刀相关角度？ 答：前角、主后角、副后角、主偏角、副偏角、刀尖角等。
三、新授内容
一）讲解
1、刀尖圆弧半径补偿 由于车刀刀尖不可能绝对锐利，而是将刀尖修磨成小圆弧形状，以提高刀具的耐用度和 被加工工件的表面质量。由于刀尖圆弧的存在,所以在加工锥面和圆弧面时，刀尖沿着 编程轨迹走刀，刀尖与刀尖圆弧间存在距离，所以会产生如图所示的形状误差和尺寸误 差。