数控铣削加工中刀具半径补偿问题的探讨

摘 要

本文主要是关于数控铣削加工中刀具半径补偿问题的探讨。刀具半径补偿是数控铣削加工中的常用功能，本文就数控铣削加工中刀具半径补偿的建立和取消、刀具半径补偿量的指定和计算方法、刀具半径补偿功能的应用等进行了介绍。在数控铣床上进行工件轮廓的数控铣削加工时，由于存在刀具半径，使得刀具中心轨迹与工件轮廓（即编程轨迹）不重合。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，即在编程时给出刀具的中心轨迹点划线轨迹。

在轮廓加工过程中，由于刀具总有一定的半径(如铣刀半径或线切割机的钼丝半径等)， 刀具中心的运动轨迹与所需加工零件的实际轮廓并不重合。刀具半径补偿中出现的过切现象（即干涉）指的是在零件加工过程中，刀具按照程序设定的轨迹运动，由于使用了刀具补偿功能，在执行某些指令时，出现或可能出现刀具过渡切削零件的现象。

关键词：数控铣削；刀具半径补偿；探讨

目录

第一章 刀具半径补偿功能的简介 ................................................................................................... 1 1.1一般编程方法 ........................................................................................................................... 1 第二章 刀具半径补偿的编程方法和指令格式 ............................................................................... 3 第三章 刀具半径补偿计算 ............................................................................................................... 4 3.1.刀具半径补偿原理 .................................................................................................................. 4 3.2 刀具半径补偿的相关问题....................................................................................................... 5 第四章 刀具半径补偿过程中应注意的问题 ................................................................................. 11 4.1刀具半径补偿过程中的过切现象及其解决方法 ................................................................. 11 第五章刀具半径补偿功能的应用 ................................................................................................... 13 第六章 结束语.................................................................................................................................. 16 参考文献 ............................................................................................................................................ 17 致 谢 ................................................................................................................................................ 18

第一章 刀具半径补偿功能的简介

在轮廓加工过程中，由于刀具总有一定的半径(如铣刀半径或线切割机的钼丝半径等)， 刀具中心的运动轨迹与所需加工零件的实际轮廓并不重合。如在图1中，粗实线为所需加工的零件轮廓，点划线为刀具中心轨迹。由图可见在进行内轮廓加工时，刀具中心偏离零件的内轮廓表面一个刀具半径值。在进行外轮廓加工时，刀具中心又偏离零件的外轮廓表面一个刀具半径值。这种偏移，称为刀具半径补偿。 1.1一般编程方法

无论是车削还是铣削，在对轮廓加工时，用刀具半径补偿功能可以简化编程。当车削加工时，若采用假象刀尖作为刀位点，在加工锥度或圆弧时，会产生欠切或过切现象。如图1所示。只有控制刀尖的圆弧中心作为刀位点，才能避免欠切与过切现象。

图1-1控制假象刀尖时的欠切与过切现象

用立铣刀进行轮廓铣削时，由于刀位点在铣刀底面与回转中心的交点处，只有当刀位点与轮廓偏离一个刀具半径时，才能加工出合格的尺寸来。

具备刀具半径补偿功能的数控系统，编程时不需要计算刀具中心的运动轨迹，只按零件轮廓编程。使用刀具半径补偿指令，并在控制面板上手工输入刀具 半径，数控装置便能自动地计算出刀具中心轨迹，并按刀具中心轨迹运动。即执行刀具半径补偿后，刀具自动偏离工件轮廓一个刀具半径值，从而加工出所要求的工 件轮廓。操作时还可以用同一个加工程序，通过改变刀具半径的偏移量，对零件轮廓进行粗、精加工。

G41为刀具半径左补偿，即刀具沿工件左侧运动方向时的半径补偿，如图2a所示；G42为刀具半径右补偿，即刀具沿工件右侧运动时的半径补偿，如图2b所示；G40为刀具半径补偿取消，使用该指令后，G41、G42指令无效。G40必须和G41或G42成对使用。

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图1-2刀具半径补偿

在数控铣床上进行工件轮廓的数控铣削加工时，由于存在刀具半径，使得刀具中心轨迹与工件轮廓（即编程轨迹）不重合。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，即在编程时给出刀具的中心轨迹点划线轨迹。其计算相当复杂，尤其是当刀具磨损、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。这样既复杂繁锁，又不易保证加工精度。现代CNC系统均具有刀具半径补偿功能，维修人员只需要按工件加工轮廓进行数值计算和编写程序，系统能根据输入的刀具直径计算刀具中心轨迹坐标，指令刀具偏离工件一个刀具半径值的距离，即进行刀具半径补偿。刀具半径补偿功能是简化编程的重要手段。本文主要是关于数控铣削加工中刀具半径补偿问题的探讨。刀具半径补偿是数控铣削加工中的常用功能，本文就数控铣削加工中刀具半径补偿的建立和取消、刀具半径补偿量的指定和计算方法、刀具半径补偿功能的应用等进行了介绍。

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第二章 刀具半径补偿的编程方法和指令格式

以FANUC系统为例，刀具半径补偿功能指令代码有G41、G42、G40，它们是一组模态代码。G41（G42）为刀具半径左（右）补偿指令，即沿刀具相对于工件运动的进给前进方向看，刀具位于工件编程轮廓的左（右）侧。G40为撤销刀具半径补偿指令，是系统开机后的默认状态，G40有效时刀具中心运动轨迹与工件编程轨迹重合。

刀具半径补偿功能刀具半径补偿指令 G40，G41，G42 刀具半径补偿指令格式如下：G17 G41(或G42) G00(或G01) X Y D或G18 G41(或G42) G00(或G01) X Z D或G19 G41(或G42) G00(或G01) Y Z D。1 刀具补偿方向G41是相对于刀具前进方向左侧进行补偿，称为左刀补。G42是相对于刀具前进方向右侧进行补偿，称为右刀补。从刀具寿命、加工

刀具半径补偿功能刀具半径补偿指令 G40，G41，G42 刀具半径补偿指令格式如下：

G17 G41(或G42) G00(或G01) X Y D 或G18 G41(或G42) G00(或G01) X Z D 或G19 G41(或G42) G00(或G01) Y Z D； G40

图2-1刀具补偿方向

G41是相对于刀具前进方向左侧进行补偿，称为左刀补。如图6.1a所示。这时相当于顺铣。G42是相对于刀具前进方向右侧进行补偿，称为右刀补。如图6.2b所示。这时相当于逆铣。从刀具寿命、加工精度、表面粗糙度而言，顺铣效果较好，因此G41使用较多。

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