数控铣刀具半径补偿的指令及编程

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。

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。

G41 左补偿指令是指沿着刀具前进的方向观察，刀具偏在工件轮廓的左边。

如下图所示：G42 右补偿指令是指沿着刀具前进的方向观察，刀具偏在工件轮廓的右边。

如下图所示：●G40 刀具半径补偿取消指令，该指令与G41或G42配合使用，使用该指令后，使与其配合使用的G41或G42指令无效。

●<1>给上刀具半径补偿指令格式⏹ G00 G411）(G17)X_Y_D_;⏹ G01 G42⏹ G00 G412） (G18) X_Z_D_;⏹ G01 G42⏹ G00 G413） (G19) Y_Z_D_;⏹ G01 G42●<2>取消刀具半径补偿指令格式●G00●G40 X_Y; (X_Z_;) (Y_Z_;)●G01（5）刀具半径补偿指令格式说明：●<1>刀具半径补偿用G17、G18、G19命令在被选择的工作平面内进行补偿。

比如当G17命令执行后，刀具半径补偿仅影响X、Y轴的移动，而对Z轴没有作用。

<2>刀具半径补偿指令G41或G42只在G00和G01模式下有效，不能在G02和G03模式下给出刀具半径补偿G41或G42，否则机床报警。

<3>D_是刀具补偿号，其具体数值在加工或试运行前已设定在补偿存储器中，D_是续效代码。

<4>刀具半径补偿必须在程序结束前取消，否则刀具中心将不能回到程序原点上；刀具半径补偿必须在G00和G01模式下取消，在G02和G03模式下机床将会报警。

<5>取消刀具半径补偿除可以用G40指令外，还可以用D00指令，即”G00(G01)X_Y_D00;”也可以取消刀具半径补偿。

●<6>刀具半径补偿除方便编程外还可以用改变刀具半径补偿值大小的方法来实现同一程序进行粗加工、精加工，故有：●粗加工刀补值=刀具半径+精加工余量●精加工刀补值=刀具半径+修正量(若刀具尺寸准确或零件上下偏差相等，修正量为零)（6）使用刀具半径补偿时应注意的问题：●<1>一般情况下刀具半径补偿号要在刀补取消后才能变换，如果在补偿方式下变换补偿号，当前句的目的点的补偿量将按照所换补偿号的新值给定，而当前句开始点补偿量则不变。

欢迎阅读数控铣床与加工中心5.4 刀具补偿和偏置功能刀具补偿可分为刀具长度补偿和刀具半径补偿，其内容和方法已在前面章节中作了详细说明，本章拟用另外一种指令格式对刀具长度补偿功能进行介绍，目的在于进一步强调不同的数控系统对同一编程功能可能采用不同的指令格式。

5.4.1B型刀G41G42XY、ZX 或YZ时，迹。

偏置计算在由G17、G18和G19确定的平面内进行，该平面称之为偏置平面。

例如在已经选择了XY平面时，仅对程序中(X、Y)或(1、J)计算偏置量，并计算偏置矢量。

不在偏置平面内的轴的坐标值不受偏置的影响。

在3轴联动控制中，投影到偏置平面上的刀具轨迹才得到偏置补偿。

(4).刀补的建立与刀补的取消刀补的建立是进入切削加工前的一个辅助程序段，刀补的取消是加工完成时要写入到程序中的辅助程序段，如果处理得好则有利于简捷快速而又安全地使刀具进入切入位置和加工完了时退出刀具。

刀补建立时的核心问题是刀具从何处下刀并进入到工件加工的起始位置，刀补取消时则主要应考虑刀具沿何方向退离工件。

系统操作说明书中讨论了各种可能遇到的情况，为简化叙述，下面仅根据习惯的编程方法讨论刀补建立与刀补取消的问题。

不使用这些方法一般也可以正确地完成刀补建立与刀补取消的过程，但特殊情况下可能出现过切或报警。

1)使用GOO或G01的运动方式均可完成刀补建立或取消的过程，事实上使用G01往往是出于安全的考虑。

而如果不把刀补的建立(包括刀补的取消)建立在加工时的Z轴高度上，而采取先建立补偿再下刀或先提刀再取消补偿的方法，则既使在GOO的方式下建立(或取消)刀补也是安全的。

2)为了便于计算坐标，可以按图5-18所示两种方式来建立刀补，图5-18a为切线进入方式，图5-18b为法线进入方式。

同样取消刀补通常也采用这种切线或法线的方式。

图5-18 两种刀补建立方式图5-19 内圆轮廓的补偿3)在不便于直接沿着工件的轮廓线切向切入和切向切出时，可再增加一个圆弧辅助程序段。

数控铣床编程指令4.2.2子程序1、坐标轴运动〔插补〕功能指令(1〕点定位指令G00点定位指令(G00)为刀具以快速移动速度移动到用绝对值指令或增量值指令指定的工件坐标系中的位置。

指令格式：G00X—Y—Z一；式中X—Y—Z一为目标点坐标。

以绝对值指令编程时，刀具移动到终点的坐标值；以增量值指令编程时，指刀具移动的距离，用符号表示方向。

例：图4.6使用G00指令用法如下。

如上图4.6所示，刀具由A点快速定位到B点其程序为：G00G90X120．Y60．；〔绝对坐标编程〕(2〕直线插补指令G01用G01指定直线进给，其作用是指令两个坐标或三个坐标以联动的方式，按指定的进给速度F，从当前所在位置沿直线移动到指令给出的目标位置，插补加工出任意斜率的平面或空间直线。

指令格式：G0lX—Y—Z—F一；式中X—Y—Z一为目标点坐标。

可以用绝对值坐标，也可以用增量坐标。

F〔mm／min)为刀具移动的速度。

加工时进给速度F可以通过C的控制面板上的旋钮在〔0—120％〕之间变化。

程序段G01X10．Y20．Z20．F80．使刀具从当前位置以80mm／min的进给速度沿直线运动到(10,20,20)例3：假设当前刀具所在点为X-50.Y-75.，那么如下程序段N1G01X150.Y25.F100；图4.7N2X50.Y75.；将使刀具走出如图4.7所示轨迹。

(3〕圆弧插补指令G02和G03G02表示按指定速度进给的顺时针圆弧插补指令，G03表示按指定速度进给的逆时针圆弧插补指令。

顺圆、逆圆的判别方法是：沿着不在圆弧平面内的坐标轴由正方向向负方向看去，顺时针方向为G02，逆时针方向为G03，程序格式：XY 平面：G17G02X ～Y ～I ～J ～(R ～)F ～ G17G03X ～Y ～I ～J ～(R ～)F ～ ZX 平面：G18G02X ～Z ～I ～K ～(R ～)F ～ G18G03X ～Z ～I ～K ～(R ～)F ～ YZ 平面：G19G02Z ～Y ～J ～K ～(R ～)F ～ G19G03Z ～Y ～J ～K ～(R ～)F ～式中X 、Y 、Z 为圆弧终点坐标值，可以用绝对值，也可以用增量值，由G90或G91决定。

数控铣床基本编程指令1. 简介数控铣床是一种自动化加工设备，通过预先编写的指令控制刀具在工件表面上进行切削加工。

这些指令被称为数控铣床编程指令，是数控铣床能够自动执行加工操作的关键。

本文将介绍数控铣床的基本编程指令，帮助读者了解如何编写和使用这些指令。

2. G代码和M代码在数控铣床编程中，最常用的两种指令是G代码和M代码。

•G代码：用于定义刀具的运动方式和加工路径。

例如，G00表示快速移动，G01表示直线插补，G02表示圆弧插补等。

•M代码：用于定义刀具的辅助功能和机床的控制指令。

例如，M03表示主轴正转，M05表示主轴停止等。

3. 基本编程指令3.1 设置工作坐标系在开始进行数控铣床编程之前，需要先设置工作坐标系。

通过指令G92可以将当前位置设置为工作坐标系的原点。

例：G92 X0 Y0 Z03.2 快速移动快速移动是指刀具在不加工的情况下进行的高速移动。

通过指令G00可以实现快速移动。

例：G00 X100 Y100 Z103.3 直线插补直线插补是指刀具在两个点之间直接移动。

通过指令G01可以实现直线插补。

例：G01 X50 Y50 Z5 F1003.4 圆弧插补圆弧插补是指刀具沿着指定的圆弧路径进行移动。

通过指令G02和G03可以实现圆弧插补。

例：G02 X50 Y50 Z5 I25 J0 F1003.5 停止主轴停止主轴是指停止刀具的旋转。

通过指令M05可以实现停止主轴的功能。

例：M053.6 开始主轴开始主轴是指启动刀具的旋转。

通过指令M03可以实现开始主轴的功能。

例：M03 S10003.7 改变刀具改变刀具是指更换刀具的操作。

通过指令T可以实现改变刀具的功能。

例：T023.8 结束程序结束程序是指终止数控铣床的加工操作。

通过指令M30可以实现结束程序的功能。

例：M304. 示例程序下面是一个简单的示例程序，演示如何使用基本编程指令进行数控铣床的加工。

G92 X0 Y0 Z0G00 X100 Y100 Z10G01 X50 Y50 Z5 F100G02 X50 Y50 Z5 I25 J0 F100M05M03 S1000G01 X0 Y0 Z0 F100M305. 总结本文介绍了数控铣床的基本编程指令，包括设置工作坐标系、快速移动、直线插补、圆弧插补、停止主轴、开始主轴、改变刀具和结束程序等。