下载文档原格式
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。
数控加工中巧用刀具半
径补偿指令
Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
数控加工中巧用刀具半径补偿指令【论文摘要】：本文通过对刀具半径补偿功能的分析，总结出刀具半径补偿功能要点，给我们的编程和加工带来很大的方便。
【关键词】：刀具半径补偿 G41 G42 G40。
一、前言
零件加工程序通常是按零件轮廓编制的，而数控机床在加工过程中的控制点是刀具中心，因此在数控加工前数控系统必须将零件轮廓变换成刀具中心的轨迹。
只有将编程轮廓数据变换成刀具中心轨迹数据才能用于插补。
在数控铣床上进行轮廓加工时，因为铣刀有一定的半径，所以刀具中心（刀心）轨迹和工件轮廓不重合，如不考虑刀具半径，直接按照工件轮廓编程是比较方便的，而加工出的零件尺寸比图样要求小了一圈（加工外轮廓时），或大了一圈（加工内轮廓时），为此必须使刀具沿工件轮廓的法向偏移一个刀具半径，这就是所谓的刀具半径补偿指令。
应用刀具半径补偿功能时，只需按工件轮廓轨迹进行编程，然后将刀具半径值输入数控系统中，执行程序时，系统会自动计算刀具中心轨迹，进行刀具半径补偿，从而加工出符合要求的工件形状，当刀具半径发生变化时也无需更改加工程序，使编程工作大大简化。
实践证明，灵活应用刀具半径补偿功能，合理设置刀具半径补偿值，在数控加工中有着重要的意义。
二、刀具半径补偿方式有B功能刀具补偿和C功能刀具补偿两种。
1．B功能刀具半径补偿
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。
对于直线而言，刀补后的刀具中心轨迹为平行于轮廓直线的直
线段；对于圆弧而言，刀补后的刀具中心轨迹为轮廓圆弧的同心圆弧段。
因此，B刀补要求编程轮廓间以圆弧连接，并且连接处轮廓线必须相切；而对于内轮廓的加工，为了避免刀具干涉，必须合理地选择刀具的半径（应小于过渡圆弧的半径）。
由于B刀补编程轮廓为圆角过渡，前一程序段刀具中心轨迹的终点即为后一程序段刀具中心轨迹的起点，因此数控系统无需计算段与段间刀具中心轨迹的交点。
也就是说，数控系统进行刀具半径补偿时仅需知道本程序段的轮廓尺寸。
B刀补仅根据本程序段的编程轮廓尺寸进行刀具半径补偿，无法预计由于刀具半径所造成的下一段加工轨迹对本段加工轨迹的影响，不能自动解决程序段尖的过渡问题，需要编程人员在相邻程序段转接处插入恰当的过渡圆弧作圆角过渡。
显而易见，这样的处理存在着致命的弱点：一是编程复杂，二是工件尖角出工艺性不好。
随着计算机技术的发展，数控系统的计算机计算相邻程序段刀具中心轨迹交点已不成问题，因此CNC系统已不再B功能刀具半径补偿，而采用C功能刀具半径补偿。
2．C功能刀具半径补偿
C功能刀具半径补偿（C刀补）在计算本程序段刀具中心轨迹时，除了读入本程序段编程轮廓轨迹外，还是提前读入下一程序段编程轮廓轨迹，然后根据他们之间转接的具体情况，计算出正确的本段刀具中心轨迹。
C刀补自动处理两个程序段刀具轨迹的转接，编程人员完全可以按工件轮廓变成而不必插入转接圆弧，因而在现代CNC系统中得到了广泛的应用。
现以C刀补为例讲述刀具半径补偿的使用技巧。
三、C刀具半径补偿的执行过程
C刀具半径补偿的执行过程一般可分为3步。
1．刀补建立
数控系统用G41/G42指令建立刀补，在刀补建立程序段，动作指令只能用G00或G01，不能用G02或G03。
刀补建立过程中不能进行零件加工。
2．刀补进行
在刀补进行状态下，G01、G00、G02、G03都可使用。
它根据读入的相邻两段变成轨迹，自动计算刀具中心的轨迹。
在刀补进行状态下，刀具中心轨迹与编程轨迹始终偏离一个刀具半径的距离。
3．刀补撤销
刀补撤销也只能用G01或G00，而不能用G02G03。
刀补撤销是刀补建立的逆过程，同样，在该过程中不能进行零件加工。
在G17指令有效时，编程格式：G41（G42）G00（G01）X---Y--- D---（F---） G40 G00（G01） X---Y---（F---）
其运动轨迹见图。
G41指令表示刀具半径左侧补偿。
沿刀具进给方向看去，刀具中心在零件轮廓的左侧（见图,通常顺铣时采用左侧补偿）。
G42指令表示刀具半径补偿。
沿刀具进给方向看去，刀具中心在零件轮廓的右侧（见图，通常逆铣时采用右侧补偿）。
G40指令表示刀具半径补偿取消。
当G41或G42程序完成后用G40程序段消除偏置，从而使刀具中心与编程轨迹重合。
四、加工过程中的过切判别及避免技巧
C刀补除了能根据相邻两段编程轨迹的转接情况，自动进行刀具中心轨迹的计算外，还有一个显着的优点，即能避免过切现象。
若编程人员因某种原因编制了肯定要产生过切的加工程序时，系统在运行过程中能提前发出报警信号，避免过切事故的发生。
在刀具半径补偿的切削程序段中，即从G41（或G42）开始的程序段到G40结束的程序段之间，FANUC系统对处理2个或更多刀具在平面内不移动的程序段（如暂停，M99返回程序，子程序名，第三轴移动等等），刀具将产生过切现象。
如用Ф10mm立铣刀对如上图所示矩形进行轮廓铣削。
程序如下：
%
:3103; 主程序名
T1 ；
M06 ；换上一号刀
G54 G90 G0 G43 H1 ；选择坐标系，引入长度补偿
M3 S600 ；主轴正转
；到达起刀点
G41 D1；引入刀具左侧半径补偿
；过渡段
M98 P23014；调用O3014子程序2次
G00 ；主轴上升
；过渡段
G40 ；取消半径补偿
G49 Z0 ；取消长度补偿，到机床坐标Z0 M30；程序结束
%
：3104；子程序名
G1 G91 F50；在A点处沿-Z增量切削
G90 F100；到B点（B到C自动完成）；到D点（D到E自动完成）
X-20 ；到F点（F到C自动完成）
；到H点
M99 ；子程序结束并返回
%
子程序修改为：
%
：3104 G1 G91 F50；
G90 F100：
；
；
M99；
%
在编程序时，如果把刀具半径补偿引入与取消的程序段放在主程序中，那么当调用子程序（加工轮廓的程序）的次数超过1时，在切削第2次的时候就会出现过切现象（见图打剖面线部分）。
这主要由于在上面的程序中，程序段M99，
O3014，G1 G91 F50中已超过2次以上没有X，Y方向上的移动，从而引起过切。
此时可采取减少程序段的方法，把子程序名放到第一个程序段的段首；把
M99放到最后一个程序段的段尾。
另外必须严格按照上图所确定的切入方法，即必须有过渡段；否则刀具补偿没有完成，同样会产生过切现象。
在实际加工过程中，可能还有各种各样的过切削情况，限于篇幅，此处不一一列举。
五、改变刀补值实现零件的粗、精加工
刀具补偿功能给数控加工带来了许多方便，简化了变成工作。
编程人员不但可以直接按工件轮廓编程，而且还可以用同一个加工程序对工件轮廓进行粗，精加工。
当按工件轮廓编程以后，在粗加工零件时我们可以把偏置量设为R+△，其中△为精加工前的加工余量；而在精加工零件时，偏置量仍然设为R（对于有公差要求的零件，精加工时的偏置量应设置为R+平均偏差/2）。
六、使用刀具半径补偿注意事项
前面阐述了灵活应用刀具半径补偿功能、合理设置刀具半径补偿值在数控加工中的重要意义，然而在实际使用时必须注意以下几个事项：
使用刀具半径补偿指令时应注意：
1）从无刀具补偿状态进入刀具半径补偿方式时，或在撤消刀具半径偿时，刀具必须移动一段距离，否则刀具会沿运动的法向直接移动一个半径量，很容易出意外，特别在加工全切削型腔时，刀具无法转回空间，会造成刀具崩断。
2）G41、G42、G40必须在G00或G01模式下使用。
G41、G42不能重复使用，且在使用时不允许有两句连续的非移动指令。
3）D00 - D99为刀具补偿号，D00意味着取消刀具补偿。
刀具补偿值在加工或运行之前必须设定在补偿存储器中。
总之，刀补值在数控加工中有着非常重要的作用，灵活、合理地运用刀补值并结合刀补原理正确编制程序是保证数控加工有效性、准确性的重要因素。
七、结论
生产实践表明灵活应用刀具半径补偿功能，合理设置刀具半径补偿值，在数控加工中有着重要的意义。
它给我们的编程和加工带来很大的方便，能大大地提高工作效率。
