数控车床刀具半径补偿G40G41G42 1教学内容

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。

刀尖圆弧半径赔偿G40，G41，G42之迟辟智美创作当编写数控轨迹代码时，一般是以刀具中心为基准.但实际中，刀具通常是圆形的，刀具中心其实不是刀具与加工零件接触的部份，所以刀具中心的的轨迹应偏离实际零件轨迹一个刀具半径的距离.简单的将零件外形的轨迹偏移一个刀具半径的方法就是 B 型刀补，这样的方法虽然简单，但会呈现一定的问题，如发生过切现象.而且由于刀尖圆弧的影响，实际加工结果与工件法式会存在误差，而 C 型刀补可实现刀具半径赔偿解决上述问题、消除上述误差.C 型刀补的基本思想是其实不马上执行读入的法式，而是再读入下一段法式，判断两段轨迹之间的转接情况，根据转接情况计算相应的运动轨迹（转接向量）.由于多读了一段法式进行预处置，故 C 型刀补能进行更精确的赔偿、消除圆形刀具其中心不在刀尖上带来的误差，从而能实现精密加工.如图所示.刀尖圆角 R 造成的少切与过切为了更好的理解和使用C型刀具半径赔偿功能，就必需先理解下列几个相关的基本概假想刀尖概念下图中刀尖A 点即为假想刀尖点，实际上不存在，故称之为假想刀尖（或理想刀尖）.假想刀尖的设定是因为一般情况下刀尖半径中心设定在起始位置比力困难，而假想刀尖设在起始位置是比力容易的，如下图所示.与刀尖中心一样，使用假想刀尖编程时不需考虑刀尖半径.图 1-1 刀尖半径中心和假想刀尖注：对有机械零点的机床来说，一个标准点如刀架中心可以将其看成起点.从这个标准点（起点）到刀尖半径中心或假想刀尖的距离就设置为刀具偏置值.将标准点看成起点，从标准点到刀尖半径中心的距离设置为偏置值就如同将刀尖半径中心设置为起点，而从标准点到假想刀尖的距离设置为偏置值就如同将假想刀尖设置为起点.为了设置刀具偏置值，通常丈量从标准点到假想刀尖的距离比丈量从标准点到刀尖半径中心的距离容易，所以通常就以标准点到假想刀尖的距离来设置刀具偏置值，图1-2、图1-3 和图1-.4 分别为以刀尖中心编程和以假想刀尖编程的刀具轨迹.1）说明：数控法式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更；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，可用刀尖园弧半径赔偿功能来消除.2）刀尖园弧半径赔偿是通过G41、G42、G40 代码及T 代码指定的刀尖园弧半径赔偿号，加入或取消半径赔偿.G40：取消刀尖半径赔偿；G41：左刀补(在刀具前进方向左侧赔偿)，G42：右刀补(在刀具前进方向右侧赔偿)，X, Z：G00/G01 的参数，即建立刀补或取消刀补的终点；3）注意：G40、G41、G42 都是模态代码，可相互注销.4）注意：(1) G41/G42 不带参数，其赔偿号(代表所用刀具对应的刀尖半径赔偿值)由T 代码指定.其刀尖圆弧赔偿号与刀具偏置赔偿号对应.(2) 刀尖半径赔偿的建立与取消只能用G00 或G01 指令，不得是G02 或G03.刀尖圆弧半径赔偿寄存器中，界说了车刀圆弧半径及刀尖的方向号.车刀刀尖的方向号界说了刀具刀位点与刀尖圆弧中心的位置关系，其从0～9 有十个方向.车刀刀尖位置码界说例：考虑刀尖半径赔偿，编制图所示零件的加工法式%3345N1 T0101 （换一号刀，确定其坐标系）N2 M03 S400 （主轴以400r/min 正转）N3 G00 X40 Z5 （到法式起点位置）N4 G00 X0 （刀具移到工件中心）N5 G01 G42 Z0 F60 （加入刀具园弧半径赔偿，工进接触工件）N6 G03 U24 W-24 R15 （加工R15 圆弧段）N7 G02 X26 Z-31 R5 （加工R5 圆弧段）N8 G01 Z-40 （加工Φ26 外圆）N9 G00 X30 （退出已加工概况）N10 G40 X40 Z5 （取消半径赔偿，返回法式起点位置）N11 M30 （主轴停、主法式结束并复位）。

刀具半径抵偿指令G40.G41.G42,1、刀具半径抵偿的目标：在编制轮廓铣削加工的场合,假如按照刀具中间轨迹进行编程,其数据盘算有时相当庞杂,尤其是当刀具磨损.重磨.换新刀具而导至刀具半径变更时,必须从新盘算刀具中间轨迹,修正程序,如许不既麻烦并且轻易出错,又很难包管加工精度,为进步编程效力,平日以工件的现实轮廓尺寸为刀具轨迹编程,即假设计刀具中间活动轨迹是沿工件轮廓活动的,而现实的刀具活动轨迹要与工件轮廓有一个偏移量（即刀具半径）,应用刀具半径抵偿功效可以便利地实现这一改变,简化程序编制,机床可以主动断定抵偿的偏向和抵偿值大小,主动盘算出现实刀具中间轨迹,并按刀心轨迹活动.现代数控系同一般都设置若干个可编程刀具半径偏置存放器,并对其进行编号,专供刀具抵偿之用,可将刀具抵偿参数（刀具长度.刀具半径等）存入这些存放器中.在进行数控编程时,只需挪用所需刀具半径抵偿参数所对应的存放器编号即可.现实加工时,数控体系将该编号所对应的刀具半径掏出,对刀具中间轨迹进行抵偿盘算,生成现实的刀具中间活动轨迹.2、刀具半径抵偿的办法（1）刀具半径指令从操纵面板输入被抵偿刀具的直径或（半径）值,将其消失刀具参数库里,在程序中采取半径抵偿指令.刀具半径抵偿的代码有G40.G41.G42,它们都是模态代码,G40是撤消刀具半径抵偿代码,机床的初始状况就是为G40.G41为刀具半径左抵偿,（左刀补）,G42为刀具半径右抵偿（右刀补）.断定左刀具抵偿和右刀具抵偿的办法是沿着刀具加工路线看,当刀具偏在加工轮廓的左侧时,为左偏抵偿,当刀具偏在加工轮廓的右侧时,为右偏抵偿,如图1所示.图1a中,在相对于刀具进步偏向的左侧进行抵偿,采取G41,这时相当于顺铣.图1b中在相对于刀具进步偏向的右侧进行抵偿,采取G42,这时相当于逆铣.在数控机床加工中, 一般采取顺铣,原因是从刀具寿命.加工精度.概况光滑度而言顺铣的后果比较好,因而G41应用的比较多.G17 XY（2）指令格局刀具半径抵偿的格局：{G18 }{G00.G01}{G41.G42} ZX DG19YZXY 刀具半径抵偿撤消的格局：（G00.G01）G40{ ZX}YZ刀具半径抵偿操纵应选择在一个坐标平面内进行.当G17被选择时,则抵偿只在XY偏向抵偿,而Z偏向不进行抵偿;当G18被选择时,则抵偿只在ZX偏向抵偿;而Y偏向不进行抵偿;当G19被选择时,则抵偿只在YZ偏向抵偿.而X偏向不进行抵偿.G00和G01为刀具活动指令,刀具抵偿的树立和撤消必须在G00或G01状况下完成,XYZ后所跟的值为活动的目标点坐标,与指定平面中的轴相对应.D与后面的数值是刀补号码,它代表刀具参数库中刀补的数值.如D01暗示刀参数库中第一号刀具的半径值.这一数值预先输入在刀具参数库刀补表中的01号地位上.在一般情形下,我们把刀具的半径抵偿量在抵偿代码中输入为正值（+）,假如把刀具半径抵偿量设为负值（—）时,在走刀轨迹偏向不变的情形下,则相当于把抵偿指令G41.G42交换了.加工工件内侧的刀具会变成外侧,加工工件外侧的刀具会变成内侧.3．刀具半径的抵偿动作以加工图2所示工件为例子,依据加工程序剖析刀具半径的抵偿动作.加工程序如下：Ｏ０００１;N10 G54 G90 G17 G00 X0 Y0 S1000 M03;N20 [G41] X20 Y10 [D01];N30 G01 Y50 F100 ;N40 X50 ;N50 Y20;N60 X10 ;N70 G00 [G40] X0 Y0 M05;N80 M30;上述程序中的刀补动作为;（１）启动并树立刀具半径抵偿阶段当Ｎ２０程序中编入Ｇ４１和Ｄ０１指令后运算装配同时先读入Ｎ３０.Ｎ４０两段,在Ｎ２０段的终点（Ｎ３０段的始点）作出一个矢量,该矢量的偏向与下一段的进步偏向垂直且向左,大小等于刀补值.刀具中间在履行这一段（Ｎ２０）时移向该矢量终点.在该阶段中动作指令只有效Ｇ００或Ｇ０１不克不及用Ｇ０２或Ｇ０３.（２）刀补状况从Ｎ３０段开端进入刀补状况,在这个阶段下Ｇ０１.Ｇ０２.Ｇ０３.Ｇ００都可以应用.这一阶段也是第段都先行读入两段,主动按照启动阶段的矢量法作出第个沿进步偏向侧且加上刀补的矢量路径.（３）撤消刀补当Ｎ７０程序段顶用到Ｇ４０指令时,则在Ｎ６０段的终点（Ｎ７０段的始点）作出一个矢量,它的偏向与Ｎ６０段进步偏向垂直且朝左,大小为刀补值.刀具中间就停滞在这个矢量的终点,从这一地位开端刀具中间移向Ｎ７０段的终点.此时也只能用Ｇ０１或Ｇ００,面.而不克不及用Ｇ０２或Ｇ０３.。