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数控编程教学中刀补解析 摘要：数控系统的刀具半径补偿是在CNC系统内部由计算机自动完成的。在加工过程中，CNC系统根据零件轮廓尺寸、刀具运动的方向指令(G40,G41,G42)以及实际加工中所用的刀具半径值自动计算出刀具中心轨迹,完成对零件的加工。实际轮廓加工过程中刀具半径补偿的执行过程:刀具补偿建立、刀具补偿维持及刀具补偿撤消。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;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在轮廓加工时，刀具中心运动轨迹与所需加工零件的实际轮廓的偏移量称为刀具半径补偿。刀具半径补偿功能还有一个很重要的用途。如果人为地使刀具中心与工件轮廓偏置值不是一个刀具半径，而是某一给定值，则可以用来处理粗、精加工问题。在粗加工时，可将刀具实际半径再加上精加工余量作为刀具半径补偿值输入，而在精加工时只输入刀具实际半径值，这样可使粗、精加工采用同一个程序，其补偿方法为：设精加工余量为Δ，刀具半径为r，如图(2)所示：首先，人工输入刀具偏置值为r+Δ，即可完成粗加工；在精加工时，输入刀具的半径值r，即可完成最终的轮廓精加工。 二、刀具半径执行过程 1、刀具半径补偿建立：当输入程序段包含有G41/G42命令时，系统认为此时已进入刀补建立状态。当以下条件成立时，数控铣床以移动坐标轴的形式开始补偿动作。 （1）、有G41或G42被指定； （2）、在补偿平面内有轴的移动； （3）、指定了一个补偿号D×； （4）、偏置(补偿)平面被指定或已经被指定； （5）、G00或G01模式有效。 2、补偿续效进行：在刀具补偿进行期间，刀具中心轨迹始终偏离编程轨迹一个刀具半径值的距离。此时半径补偿在G00、G01、G02、G03情况下均有效。 3、取消补偿：使用G40指令消去程序段偏置值，使刀具撤离工件，回到起始位置，从而使刀具中心与编程轨迹重合。当以下两种情况之一发生时加工中心补偿模式被取消。①给出G40同时要有补偿平面内坐标轴移动。②刀具补偿号为D00。 三、 使用刀具半径编程时的注意点 1、在该平面加刀补时，必须在未加工轮廓时有在该平面（或与该平面平行的平面上）的移动，且移动距离大于刀具半径。 开始切削加工前，在离开工件的位置预先加上刀具半径补偿（通常在XOY平面或与XOY平面平行的平面上），之后进行Z轴方向的切入。为保证程序运行后得到正确的工件轮廓而不产生过切，编程时必须注意加工程序的结构。 如图（3）所示，在XOY平面内(或平行于XOY平面的平面内)使用刀具半径补偿功能(有Z轴移动)进行轮廓切削，设起点在(0，0，100)处，当刀具半径补偿从起点开始时，由于接近工件及切削工件时要有Z轴移动，按以下程序加工时就会出现过切现象，并且系统不会报警停止。 O1001 N1 G90 G54； N2 M03 S1000 ； N3 G00 Z100 ； N4 X0 Y0 ； N5 G01 G41 X10 Y10 D01 F100 ； N6 Z2 ； N7 Z-10 ； N8 Y50 ； N9 X50 Y10； N10 X10 ； N11 G00 Z100 ； N12 G40 X0 Y0 ； N13 M05 ； N14 M30 ； 在XOY平面内(或平行于XOY平面的平面内)建立刀具半径补偿后，不能连续出现两段Z轴的移动指令，否则会出现补偿位置不正确。当半径补偿从N5程序段开始建立的时候，数控系统只能预读其后的两个程序段，而N6、N7两段程序段都是Z轴移动指令，没有XOY平面内的坐标移动，系统无法判断下一步补偿的矢量方向，这时系统并不报警，补偿照样进行，但是N5程序段执行后刀心轨迹目标点发生了变化，这样就产生了过切。为避免这种过切，可以在建立半径补偿之前，选择一个不会发生干涉的安全位置，使Z轴以快速运动接近工件后，再以进给速度进给到切削深度。将上述程序改为： O1001 N1 G90 G54； N2 M03 S1000 ； N3 G00 Z100 ； N4 X0 Y0 ； N5 Z2 ； N6 G01 Z-10 ； F100 N7 G41 X10 Y0 D01； N8 Y50 ； N9 X50 Y10； N10 X10 ； N11 G00 Z100 ； N12 G40 X0 Y0 ； N13 M05 ； N14 M30 ； 2、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