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
刀尖圆弧补偿
数控车削加工是以假想刀尖进行编程，而切削加工时，由于刀尖圆弧半径的存在，实际切削点与假想刀尖不重合，从而产生加工误差。为满足加工精度要求，又方便编程，需对刀尖圆弧半径进行补偿。本文对刀尖半径补偿的概念，刀尖方位的确定、补偿方法和参数设置进行了介绍。同时阐述了刀尖半径补偿的过程并分析了实例，就应用 过程中出现的问题加以介绍。
数控机床是按照程序指令来控制刀具运动的。众所周知，我们在编制数控车床加工程序时，都是把车刀的刀尖当成一个点来考虑，即假想刀尖，如图1所示的A点。编程时就以该假想刀尖点A来编程，数控系统控制A点的运动轨迹。但实际车刀尤其是精车刀，在其刀尖部分都存在一个刀尖圆弧，这一圆角一方面可以提高刀尖的强度，另一方面可以改善加工表面的表面粗糙度。由于刀尖圆弧的存在，车削时实际起作用的切削刃是圆弧各切点。而常用的对刀操作是以刀尖圆弧上X、Z方向相应的最突出点为准。如图1所示，这样在X向、Z向对刀所获得的刀尖位置是一个假想刀尖。按假想刀尖编出的程序在车削外圆、内孔等与Z轴平行的表面时，是没有误差的，即刀尖圆弧的大小并不起作用;但当车右端面、锥面及圆弧时，就会造成过切或少切，引起加工表面形状误差，如图2所示为以假想刀尖位置编程时的过切及少切现象。
编程时若以刀尖圆弧中心编程，可避免过切和少切的现象，但计算刀位点比较麻烦，并且如果刀尖圆弧半径值发生变化，还需改动程序。 数控系统的刀具半径补偿功能正是为解决这个问题所设定的。它允许编程者不必考虑具体刀具的刀尖圆弧半径，而以假想刀尖按工件轮廓编程，在加工时将刀具的半径值R存入相应的存储单元，系统会自动读入，与工件轮廓偏移一个半径值，生成刀具路径，即将原来控制假想刀尖的运动转换成控制刀尖圆弧中心的运动轨迹，则可以加工出相对准确的轮廓。这种偏移称为刀尖半径补偿。如图3所示。
一、刀尖半径补偿的方式
现代机床基本都具有刀具补偿功能，为编程提供了方便。
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、G40
G41：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。
浅谈FANUC系统G10指令的倒角功能
可编程参数自动设定指令G10在FANUC系统中是一个非常强大的指令，它的刀具补偿值修改功能，可以方便地对数控铣削轮廓进行倒角加工。本文通过实例来分析G10指令的倒角功能。
标签：G10指令；补偿值修改；数控铣削；倒角加工
在数控铣削手工编程加工中，对于轮廓的倒角通常有两种方法：①采用成形刀具对轮廓进行倒角成形加工；②利用立铣刀或者球头刀，采用宏程序逐层进行加工。
一般来说，企业为了提高生产效率，在轮廓倒角加工中多采用成形刀一次加工完毕；但在数控大赛和日常的实训教学中，为了考核和讲解宏程序知识，多采用立铣刀或者球头刀，分层加工。而笔者以为，采用G10指令中刀具半径补偿值修改功能可以简化宏程序的编程，提高了编程的效率。
一、G10指令刀具半径补偿值修改功能介绍
1.G10指令倒角加工原理
倒角加工的编程原理是利用G10指令中刀具半径补偿值修改功能，结合宏程序编程的格式，根据变量的递增或递减变化，多次为FANUC系统输入不同的刀具半径补偿值，从而控制刀具半径方向和Z轴方向的移动量，最终完成零件轮廓的倒角加工。
二、G10指令在轮廓倒角中应用
1.加工案例说明
如图所示，对100mm×100mm的外轮廓进行5×45°的倒角加工， 材料选用100mm×100mm的方铝，要求采用G10指令进行宏加工。
选用机用平口钳装夹工件，校正平口钳固定钳口的平行度以及工件上表面的平行度后夹紧工件。利用偏心式寻边器找正工件X、Y轴零点（位于工件上表面的中心位置），设定Z轴零点与机床坐标系原点重合（如图所示），刀具长度补偿利用Z轴设定器设定。
2.刀具的选择
一般来说，采用宏程序加工倒角，刀具可以选择球头铣刀、立铣刀或键槽铣刀。但如果选择的是球头铣刀，要采用球头的不同点来加工曲面轮廓的不同位置，因此数控编程时通常采用球头刀的球心位置编程。而采用立铣刀或键槽铣刀，采
用刀具的刀尖进行切削，编程时按刀具端面中心作为刀具位置点。
