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一、刀具半徑補償的實現

刀具的半徑補償有三個指令：刀具的半徑左補償G41、刀具的半徑右補償G42、刀具的半徑補償取消G40。左、右補償的判斷方法是：操作者站在第三軸指向的面，沿著刀具運動方向看，刀具在工件的左側用左補償，在工件的右側用右補償。刀補執行時，采用交點運算方式，即是每段開始都先讀入兩段、計算出其交點，自動按照啟動階段的矢量作法，作出每個沿前進方向左側或右側加上刀補的矢量路徑。

設要加工如圖1所示零件輪廓，刀具半徑值存在D01中。

程序%1000

N2 G54 G90 G17 G00 X0 Y0 T01 S500M03；

N4 G41 X20 Y10 D01；

N6 G01 Y50 F100；

N8 X50；

N10 Y20；

N12 X10；

N14 G00 G40 X0 Y0M05；

N16 M30；

（一）刀補建立

刀具接近工件，根據G41或G42所的刀補方向，控制刀具中心從與編程軌跡重合過渡到與編程軌跡偏離一個刀具半徑。當N4程序段中寫上G41和D01指令后，運算裝置立即同時先讀入N6、N8兩段，在N4段的終點（N6段始點），作出一個矢量，該矢量的方向與下一段的前進方向垂直向左，大小等于刀補值（即D01的值）。刀具中心在執行這一段（N4段）時，就移向該矢量的終點。在該段中，動作指令只能采用G00或G01，不能用G02或G03。

（二）刀補執行

控制刀具中心的軌跡始終垂直偏移編程軌跡一個刀具半徑值的距離。從N6開始進入刀補狀態，在此狀態下，G01、G02、G03、G00都可用。

（三）刀補撤消

在刀具撤離工作表面返回到起刀點的過程中，根據刀補取消前G41或G42的情況，刀具中心軌跡與編程軌跡相距一個刀具半徑值過渡到與編程軌跡重合。當N14程序段中用到G40指令時，則在N12段的終點（N14段的始點），作出一個矢量，它的方向是與N12段前進方向的垂直朝左、大小為刀補值。刀具中心就停止在這矢量的終點，然后從這一位置開始，一邊取消刀補一邊移向N14段的終點。此時也只能用G01或G00，而不能用G02或

G03等。

二、注意的問題及應用技巧

（一）注意的問題

1．注意明確刀補的方向若在刀補啟動開始后的刀補狀態中，存在兩段以上沒有移動指令或存在非平面的移動指令段（即刀補方向不明確時），則有可能產生進刀不足或進刀超差現象。下面舉例說明，若刀具開始位置為距工件表面80mm，切削深度為5mm，刀具為直徑12mm的立式端面銑刀。圖1程序改為如下編制，則會出現如圖2所示的進刀超差現象。

程序%1001

N2 G54 G90 G17 G00 X0 Y0 Z80 T01S500 M03；

N4 G41 X20 Y10 D01；

N6 Z2；

N8 G01 Z-5 F100；

N10 Y50；

N12 X50；

N14 Y20；

N16 X10；

N18 G00 Z80M05；

N20 G40 X0 Y0；

N22 M30；

原因是當從N4段進入刀補啟動階段后，只能讀入N6、N8兩段，但由于Z軸是非刀補平面而且讀不到N10以后的段，也就作不出矢量，確定不了進刀的方向。此時盡管用G41進入了刀補狀態，但刀具中心卻并未加上刀補，而直接移動到了點P1，當P1執行完N6、N8段后，再執行N10段，刀具中心從P1移動到交點A，此時就產生了圖2所示的進刀超程（過切）工件被切掉一塊。

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2．起點的距離與刀具半徑之間的關系從刀具起點到刀補狀態的起點如圖2所示O→P1，需要一個過程來完成，即刀位點移動一個刀具半徑的過程，要有足夠的距離過渡，而這距離要求比刀具半徑大，一般大于或等于三分之二刀具直徑值。此距離必須在程序編制時表達出來，否則，就有可能產生進刀不足（內輪廓加工時）或進刀超程，造成加工工件報廢。如上面的%1001程序，若所選刀具直徑為50mm，即使編程方法正確，運行時也會出現過切現象，因為從點O（起刀點）到（20，20）刀補起點的距離為28mm，小于三分之二刀具直徑值。

3．刀補起點的位置要合理 若點P1坐標選為（2 0，25），則即使按%1000的方法編程，運行時也會出現超差現象，原因是刀補起點位置選得不恰當。刀補起點要求與刀補方向為同一直線。

（二）應用技巧

為了避免進刀超差現象，充分利用刀具半徑補償指令功能。現總結以下幾種編程技巧。

方法一：

程序%1002

N2 G54 G90 G17 G00 X0 Y0 Z80 T01S500 M03；

N4 G41 X20 Y9 D01；

N6 Y10；

N8 Z2；

N10 G01 Z-5 F100；

N12 Y50；

N14 X50；

N30M30；

按此程序運行時，N6段和N12的指令是相同方向，因此從N4開始刀補啟動后，在點P1（20，9）上即作出了與N6段前進方向垂直向左的矢量，刀具中心也就向著該矢量終點移動。當執行N6段時，由于N8、N10是Z軸移動的原因而不知道下段的前進方向，此時刀具中心就移向在N6段終點P2（20，10）處所作出的矢量的終點P 3處，在點P3執行完N8、N10后，再移向交點A，此時的刀具軌跡如圖3所示就不會產生進刀超差了，這種方法中重要的是N6段指令的方向與N12段必須*相同，移動量大小無關系（一般用1mm即可）。

方法二：編程時，先完成Z軸移動，再進入刀補啟動（如程序%1003）。此方法同樣可以避免進刀超程，而且比較簡單，但條件是刀具下刀位置與工件沒有干涉。

程序%1003

N2 G54 G90 G17 G00 X0 Y0 Z80 T01S500 M03；

N4 Z2；

N6 G01 Z-5 F100；

N8 G41 X20 Y10 D01；

N10 Y50；

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方法三：利用刀補指令使粗、精加工程序簡化。如圖4所示，可有意識地改變刀具半徑補償量，因為刀具半徑補償指令是按照刀庫表中的刀具半徑值而確定補償量的大小的，而不管實際用的刀具的半徑值的大小。那么，在應用時則可用同一把刀具、同一條程序、不同的切削余量完成加工。從圖4可以看出，當設定補償量為a c時，刀具中心按cc運動，第二次設定補償量為ab時刀具中心按bb運動完成切削。這樣就可以通過改變刀庫表的刀具半徑的參數，來完成多次切削而不用重新編寫程序。對加工不同材料的工件可以用同一條程序選用不同的加工余量進行精加工。其編程方法和以上相同。

三、注意事項

1．刀具半徑補償功能只有伴隨相應的插補運動（如G01、G00等），才能有效。2．使用該功能必須先確定插補平面。3．加工內圓弧輪廓時，設定刀具半徑不應大于工件輪廓中的半徑，否則系統將提示“過切或有碰撞危險”。4．不要在圓弧插補過程中啟動或取消刀具半徑補償功能。5．如存有二段以上的沒有移動指令或存在非平面軸的移動指令段，則有可能產生進刀不足或進刀超差。6．要考慮如切入、切出等工藝的一些要求。

四、總結

刀具半徑補償指令是數控機床上應用多、重要的指令，離開該指令，數控銑床就不可能加工出復雜和高精度的零件。要想在數控加工中心和數控銑床上編制出更合理，更完善的銑削程序，重要的就是要很好地掌握和利用刀具補償功能并能正確地使用指令，掌握數控編程的一些技巧和。

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