巧用刀具半径补偿简化数控程序

【摘 要】刀具半径补偿指令是加工中心和数控铣床应用最广泛最重要的指令，合理使用刀具半径补偿功能在数控加工中有着非常重要的作用。正确、合理地使用刀具半径补偿对于复杂零件简化编程计算和提高零件精度具有举足轻重的作用。

【关键词】刀具半径补偿；程序编制，刀心轨迹

一、刀具半径补偿的重要意义

刀具半径补偿指令是加工中心和数控铣床上一个常用的应用指令。如果数控系统不具备刀具半径自动补偿功能，则只能按刀心轨迹进行编程，但当刀具磨损、重磨或换新刀而使刀具直径变化时，必须重新计算刀心轨迹，并修改程序；这样既繁琐，又不易保证加工精度。当数控系统具备刀具半径补偿功能时，数控程序只需按工件轮廓编写，加工时数控系统会自动计算刀心轨迹，使刀具偏离工件轮廓一个半径值进行加工。编程人员则可按工件实际轮廓尺寸编程，数控系统会根据工件轮廓及补偿值自动计算出刀心轨迹，大大简化编程难度。

二、刀具半径补偿指令

（1）指令种类

为了规范数控编程，ISO标准规定刀具半径补偿功能指令代码有3种：a、左补偿G41─沿刀具进刀方向看，刀具偏在零件轮廓左侧进给；b、右补偿G42─沿刀具进刀方向看，刀具偏在零件轮廓右侧进给；（如图一所示）c、取消补偿G40─ 指关闭左右补偿方式，刀具沿加工轮廓切削。

二、刀具半径补偿的过程

1、刀具半径补偿

刀补执行时，采用交点运算方式，即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。在切削过程中，刀具半径补偿的执行过程分为三个步骤（如图二所示），1、建立刀补─━在刀具从起点接近工件时，刀心轨迹从与编程轨迹重合过度到与编程轨迹偏离一个偏置量的过程。2、刀补进行──刀具中心始终与变成轨迹相距一个偏置量直到刀补取消。3、取消刀补───刀具离开工件，刀心轨迹要过渡到与编程轨迹重合的过程。

2、刀具半径补偿的应用

前面我们了解了刀具半径补偿的执行过程，接下来通过结合下例编程说明刀具半径补偿在编程中的应用。设要加工（如图二所示）零件轮廓，刀具开始位置为距工件表面100mm，切削深度为3mm。刀具直径为10mm的立铣刀，加工过程采用顺铣，则主轴顺时针转并加左补偿，程序如下所示：

三、使用刀具半径补偿注意事项

前面阐述了刀具半径补偿的重要意义和刀具半径补偿的执行过程，然而在实际使用时必须注意以下几个事项：

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、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。

3、在G02、G03模式下取消刀具补偿 ；会出错；造成过切削。刀具补偿必须在G00、G01模式下取消；在G02、G03模式下取消刀具补偿时，系统将发出报警。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刀补移动指令。

4、使用刀具半径补偿时应避免过切削现象：使用刀具半径补偿和去除刀具半径补偿时，刀具必须在所补偿的平面内移动，且移动距离应大于刀具半径补偿值。若加工半径小于刀具半径的内圆弧，进行半径补偿将产生过切削，只有过渡圆角R≥刀具半径 r + 精加工余量的情况下才能正常切削；若被铣削槽底宽小于刀具直径，此时也将产生过切削。 5、当刀补数据为负值时，则G41、G42功效互换。

6、在进行刀具半径补偿前，必须用G17或G18、G19指定刀具补偿是在哪个平面上进行，平面选择的切换必须在补偿取消的方式下进行，否则将产生报警。

7、刀具半径补偿的使用遵照如下步骤较好：下刀至加工平面建立刀补执行刀补撤销刀补抬刀。建议刀具半径补偿的过程在同一补偿平面内完成，否则将可能导致过切或系统运算报警。 8、在刀补功能有效的程序段内，不得出现任何转移加工，如镜像、跳转、循环、子程序等，否则系统将产生报警。

四、结束语

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。

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。当数控机床具有刀具半径补偿功能时会极大方便计算和编程，但在使用此项功能时应注意机床的硬件条件以及工件轮廓几何要素的过渡处的处理，以避免产生欠切削和过切等问题，提高工件的加工精度。

参考文献：

[1] 黄启红 .刀具半径补偿功能在数控铣削加工中的应用 .《机械工程师》2010第6期

[2] 马有良 . 数控机床中刀具半径补偿的编程技巧 .《机床与液压》2006.N0。2--232

[3] 仇晓燕 . 刀具半径补偿在数控铣削加工中的应用 . 《广西轻工业》 2011年7月 第7期（总第152期）

[4] 周晓宏. 数控加工技能综合实训.北京.机械工业出版社出版。2011年1月第一版。

作者简介：

覃聪，男，生于1981年，籍贯：广西南宁 ，学历：本科，职务：机械专业教师，职称：助理讲师，研究方向：数控加工技术。联系地址：广西南宁市五一中路旱塘岭1号广西理工职业技术学校机械系。