轮廓加工中的刀位点与刀具半径补偿撤销

一、任务目标

❖掌握刀具半径补偿的格式

❖掌握刀具半径补偿的判定方法

❖熟练运用刀具半径补偿功能进行数控编程❖掌握刀具半径补偿的判定及运用

二、任务资讯

利用刀具半径补偿功能，编写如图4-1 所示轮廓的精加工程序，铣削深度为5 mm。

▲图4-1　轮廓精加工

刀具半径补偿功能

（1） 刀位点的概念。在数控编程过程中，编程人员为了方便，通常将数控刀具假想成一个点，这个点称为刀位点（图4-2）。

（2） 刀具半径补偿功能的概念。在实际的加工中，我们通过刀具半径补偿指令，使数控机床根据实际使用的刀具尺寸，自动调整各坐标轴的移动量，确保实际加工轮廓和编程轨迹完全一致。数控机床的这种根据实际刀具尺寸自动改变坐标轴位置，使实际加工轮廓和编程轨迹完全一致的功能称为刀具半径补偿功能（图4-3）。

图4-2　数控机床常用刀具刀位点确定

▲图4-3　刀具半径补偿功能示意

（3） 刀具半径补偿的意义。工件加工程序通常是按零件轮廓编制的，而数控机床在加工过程中的控制点是刀具中心，因此在数控加工前数控系统必须将工件轮廓变换成刀具中心的轨迹。只有将编程轮廓数据变换成刀具中心轨迹数据才能进行插补。在数控铣床上进行轮廓加工时，因为铣刀有一定的半径，所以刀具中心（刀心） 轨迹和工件轮廓不重合。如不考虑刀具半径，直接按照工件轮廓编程是比较方便的，但加工出的工件尺寸会比图样要求小一圈（加工外轮廓时） 或大一圈（加工内轮廓时），为此我们必须使刀具沿工件轮廓的法向偏移一个刀具半径，这就是所谓的刀具半径补偿指令。应用刀具半径补偿功能时，只需按工件轮廓轨迹进行编程，然后将刀具半径值输入数控系统中。执行程序时，系统会自动计算刀具中心轨迹，进行刀具半径补偿，从而加工出符合要求的工件形状。当刀具半径发生变化时，也无须更改加工程序，这使编程工作大大简化。实践证明，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。

刀具半径补偿的格式

参数说明：

G17，G18，G19： 工作平面的选择。

G41： 刀具半径左补偿。

G42： 刀具半径右补偿。

G40： 刀具半径补偿撤销。

X，Y，Z： G00/G01 的参数，即刀具半径补偿的建立或撤销的点坐标。

D： 刀具半径补偿代号地址字（D00 ～D99），后面一般用两位数字表示代号。刀具半径值用CRT/MDI 方式输入。

F： 进给率。

刀具半径补偿的判定

G41 为刀具半径左补偿，定义为： 假设工件不动，沿刀具运动方向看去，刀具在工件左侧的刀具半径补偿，如图4-4 所示。

▲图4-4　刀具半径左补偿

G42 为刀具半径右补偿，定义为： 假设工件不动，沿刀具运动方向看去，刀具在工件右侧的刀具半径补偿，如图4-5 所示。

▲图4-5　刀具半径右补偿

刀具半径补偿的三步骤

（1） 刀具半径补偿的建立： 刀具由起点接近工件。因为建立刀具半径补偿，所以执行本程序段后，刀具中心轨迹的终点不再是下一个程序段的起点。

（2） 刀具半径补偿的运行： 刀具半径补偿一旦建立，刀具半径补偿的状态就一直保持到刀具半径补偿撤销。

（3） 刀具半径补偿的撤销： 工件的轮廓加工完成后，刀具便离开工件回到起刀点。以G42 为例来说明刀具半径补偿建立的过程，如图4-6 所示。

▲图4-6　以G42 为例来说明刀具半径补偿建立的过程

（a） 建立；（b） 运行；（c） 撤销(www.xing528.com)

三、任务实施

加工如图4-7 所示工件。毛坯为90 mm×90 mm×20 mm 铝块，轮廓面和台阶面有表面锐边倒钝。

▲图4-7　加工工件

加工准备

（1） 详细阅读工件图，并按照图纸检查坯料的尺寸。

（2） 编制加工程序，输入程序并选择该程序。

（3） 用平口虎钳装夹工件，伸出钳口8 mm 左右，用百分表找正。

（4） 安装寻边器，确定工件零点为坯料上表面的中心，设定可选择工件坐标系。

（5） 选择合适的铣刀并对刀，设定加工相关参数，选择自动加工方式来加工工件。

工艺分析及处理

1） 工件图样分析

了解工件的材质、尺寸要求、形位公差、精度要求、加工形状。

2） 加工工艺分析

（1） 加工机床的选择。

（2） 根据图纸要求选择合适的刀具和切削用量（ vc，f，ap）；确定工件的加工路线、下刀点、切入点、退刀点，相关刀具卡和工序卡见表4-1 和表4-2。

（3） 确定工件的加工顺序、铣削方式（顺铣、逆铣） 和粗、精加工余量。

▼表4-1　刀具卡

▼表4-2　工序卡

3） 基点计算

根据图纸要求合理运用数学知识进行相关点的计算。

4） 编写程序单

5） 输入程序单

6） 模拟、加工、检验

参考程序

注意事项

（1） 建立刀具半径补偿的程序段，必须在补偿平面内进行不为零的直线移动。

（2） 建立刀具半径补偿的程序段，一般应在切入工件之前完成。

（3） 撤销刀具半径补偿的程序段，一般应在切出工件之后进行。

（4） 为了保证刀具半径补偿建立与撤销时刀具与工件的安全，通常采用G01 运动方式建立或撤销刀具半径补偿；如采用G00 运动方式建立或撤销刀具半径补偿，可采用先建立刀具半径补偿再下刀或先退刀再撤销刀具半径补偿的编程方法。

四、任务评价

任务评价细则见表4-3。

表4-3　任务评价细则