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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。
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。
FANUC系统数控铣床GM指令代码表数控G00 01 定位G00 IP…G01 直线插补G01 IP…F…G02 圆弧插补CW（顺时针）G03 圆弧插补CCW（反时针）G04 00 暂停G04 X（U，P）…（Q…）X（U，P）；停刀时间（Q）Q1-Q4G08 先行控制G08 P…G09 准确停止G10 可编程数据输入G10 IP….G11 可编程数据输入方式取消G15 17 极坐标指令取消G16 极坐标指令G17 02 选择XpYp平面G18 选择ZpXp平面G19 选择YpZp平面G20 06 英寸输入G21 毫米输入G22 04 存储行程检测功能有效G23 存储行程检测功能无效G25 24 主轴速度泼动监测功能无效G26 主轴速度泼动监测功能有效G27 00返回参考点检测G27 IP…G28 返回参考点G28 IP…G29 从参考点返回G29 IP…G30 返回第2、3、4、参考点G30 IP…G31 跳转功能G31 IP…F…P…G33 01 螺纹切削G33 IP…F…G37 00 自动刀具长度测量G37 IP…G39 拐角偏置圆弧插补G40 07 取消刀尖R补偿G40 X（U）--Z(W)--I-- K-- G41 刀尖R补偿（左）G42 刀尖R补偿（右）G43 08 正向刀具长度补偿G43 Z… H…G44 负向刀具长度补偿G44 Z.. .H…G45 00 刀具偏置值增加G45 IP… D…G46 刀具偏置值减小G46 IP… D…G47 2倍刀具偏置值G47 IP… D…G48 1/2倍刀具偏置值G48 IP… D…G49 08 刀具长度补偿取消G50 11 比例缩放取消G51 比例缩放有效G51 X.. Y.. Z…P..G52 00 局部坐标系设定G52 IP…G53 选择机床坐标系G53 IP…G54 14 选择工件坐标系1G54.1 选择附加工件坐标系G54.1 PnG55 选择工件坐标系2G56 选择工件坐标系3G57 选择工件坐标系4G58 选择工件坐标系5G59 选择工件坐标系6G60 00/01 单方向定位G60 IP…G61 15 准确停止方式G62 自动拐角倍率G63 攻丝方式G64 切削方式G65 00 宏程序调用G65 P…L…G66 12 宏程序模态调用G66 P…L…G67 宏程序模态调用取消G68 16 坐标旋转/三维坐标转换G68 α…β…R…G69 坐标旋转取消/三维坐标转换取消G73 09 排屑钻孔循环G73 X… Y… Z…R… Q… F… K…G74 左旋攻丝循环G74 X… Y… Z…R… P… F…K…G76 09 精镗循环G76 X… Y… Z…R… Q…P… F… K…G80 09 固定循环取消/外部操作功能取消G81 钻孔循环、锪镗循环或外部操作功能G81 X… Y… Z… R… F… K…G82 钻孔循环或反镗循环G82 X… Y… Z… R…P… F… K…G83 排屑钻孔循环G83 X… Y… Z… R…Q… F… K…G84 攻丝循环G84 X… Y… Z… R…P…Q… F… K…G85 镗孔循环G85 X… Y… Z… R… F… K…G86 镗孔循环G86 X… Y… Z… R… F… K…G87 背镗循环G87 X… Y… Z… R…Q… P….F…K…G88 镗孔循环G88 X… Y… Z… R…P….F… K…G89 镗孔循环G89 X… Y… Z… R…P….F… K…G90 03 绝对值编程G90 IP…G91 增量值编程G91 IP…G92 00 设定工件坐标系或最大主轴速度钳制G92 IP数控…G92.1 工件坐标系预置G92.1 IP..G94 05 每分进给G94 F…G95 每转进给G95 F…G96 13 恒表面速度控制G96 S…G97 恒表面速度控制取消G97 S…G98 10 固定循环返回到初始点G99 固定循环返回到R点G160 20 横向进磨控制取消（磨床）G161 横向进磨控制（磨床）G161 R…FANUC系统数控铣床G指令代码表代码分组意义格式G00 01 快速进给、定位G00 X-- Y-- Z--G01 直线插补G01 X-- Y-- Z--G02 圆弧插补CW（顺时针）XY平面内的圆弧：ZX平面的圆弧：YZ平面的圆弧：G03 圆弧插补CCW（逆时针）G04 00 暂停G04 [P|X] 单位秒，增量状态单位毫秒，无参数状态表示停止G15 17 取消极坐标指令G15 取消极坐标方式G16 极坐标指令Gxx Gyy G16 开始极坐标指令G00 IP_ 极坐标指令Gxx：极坐标指令的平面选择（G17，G18，G19）Gyy：G90指定工件坐标系的零点为极坐标的原点G91指定当前位置作为极坐标的原点IP：指定极坐标系选择平面的轴地址及其值第1轴：极坐标半径第2轴：极角G17 02 XY平面G17选择XY平面；G18选择XZ平面；G19选择YZ平面。
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。
第四章FANUC-Oi-MD系统数控铣床编程1.1常用编程指令一：准备功能（G功能）准备功能G代码用来规定刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作。
数控加工常用的G功能代码见表4-1.表4-1二：辅助功能（M代码）辅助功能代码用于指令数控机床辅助装置的接同和关断，如主轴转/停、切削液开/关，卡盘夹紧/松开、刀具更换等动作。
常用M代码见表如下：M99 子程序结束 用于子程序结束并返回主程序1.2坐标系编程指令一、有关坐标和坐标系的指令 （1）、工件坐标系设定G92 格式：G92 X_ Y_ Z_X 、Y 、Z 、为当前刀位点在工件坐标系中的坐标。
1、G92指令通过设定刀具起点相对于要建立的工件坐标原点的位置建立坐标系。
2、此坐标系一旦建立起来，后序的绝对值指令坐标位置都是此工件坐标系中的坐标值。
例：G92 X20 Y10 Z10其确立的加工原点在距离刀具起始点X=-20，Y=-10，Z=-10的位置上,如图a 所示。
（2）、绝对值编程G90与增量值编程G91格式： G90 G00/G01 X — Y — Z — G91 G00/G01 X — Y — Z —注意:铣床编程中增量编程不能用U 、W ，如果用,就表示为U 轴、W 轴. 例：刀具由原点按顺序向1、2、3点移动时用G90、G91指令编程。
注意：铣床中X 轴不再是直径. （3）、工件坐标系选择 G54-G591 23XYO20406015 25 45 %0001N1 G92 X0 Y0N2 G90G01X20 Y15 N3 X40 Y45 N4 X60 Y25 N5 X0 Y0 N6 M30G90编程 %0002N1G91G01X20 Y15 N2 X20 Y30 N3 X20 Y-20 N4 X-60 Y-25 N5 M30G91编程⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧595857565554G G G G G G 工件零点偏置 机床原点X YZXYZG54原点 G59原点G59工件坐标系G54工件坐标系。
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。
