刀具半径补偿功能教学探讨
江苏省技工院校2012年度机械专业中心教研组优秀教研成果
刀具半径补偿功能教学探讨
摘 要：结合数控一体化教学过程中引入的刀具半径补偿功能，分析半径补偿的原理，探讨半径补偿的应用范围及注意事项进而指导实际教学。
关键词：数控，刀补，偏置
引言
数控机床在加工过程中，它所控制的是刀具中心的轨迹，为了方便起见，用户总是按零件轮廓编制加工程序，但刀具存在半径，因而为了加工所需的零件轮廓，必须预先设定偏置参数，数控装置能实时自动生成刀具中心轨迹的功能称为刀具半径补偿功能。根据ISO标准，当刀具中心轨迹在编程轨迹(零件轮廓)前进方向的右边时，称为右刀补，用G42指令实现；反之称为左刀补，用G41指令实现。
2. 刀具半径补偿的实质与分类：
刀具半径补偿实质是根据编程轨迹及刀具半径，数控系统自动计算出偏离编程轨迹一个刀具半径（广义为刀补值）的刀具运动轨迹，从而刚好加工出符合要求的轮廓；而刀具的偏移是有方向的，以轮廓为基准，可以往左偏，也可以往右偏，即刀具可以在轮廓左侧，也可以在轮廓右侧，因此刀具半径补偿也分为左补偿和右补偿。如加工 100mm凸台，当顺时针走刀，此时为左补偿，当逆时针走刀，即为右补偿，那么怎样来判定补偿类别呢？应抓住三点：首先，判定基准是轮廓，而不是工件，且是相应刀位的点轮廓，其次，人的站位——人站在哪里判定，遵循视线的方向和在加工该点轮廓时刀具的运动方向一致的原则，最后，加工该点轮廓的刀位——刀在什么位置，这样就可判定了。如加工凸台，当顺时针走刀时，为左刀补；如逆时针走刀，为右刀补。同样可以判定，如加工的是内孔，顺时针走刀时，为右刀补，逆时针走刀时为左刀补。值得注意的是，补偿类别不仅和走刀方向有关，也和轮廓类别有关；同一轮廓不管取轮廓上哪一点判定，结果是一致的；同一轮廓可以左刀补编程，也可以右刀补编程，通常推荐左刀补编程。
3 .刀具半径补偿的过程与指令格式
刀具补偿功能是系统所有的，要使用此功能需编程，包括：刀补建立，使用和取消，因此一个完整的程序应包含以上三个方面。
建立和取消刀补有固定格式，在XY平面建立刀补指令格式为：G17 G01/G00 G41/G42 D_X_Y_F_，取消刀补指令格式为：G01/G00 G40 X_Y_F_，其中G17确定补偿平面XY，一般数控系统补偿功能只限于平面，如在XZ、YZ平面补偿，即需用G18、G19指令，G00/G01刀具移动指令，均为直线式，G01移动速度由F确定，G00的速度是由数控系统参数设置好的，不需要编程人员确定，所以指令是不带F的，需注意的是大部分系统不能在刀具走圆弧时建刀补，即建刀补不能在G02/G03程序段；G41/G42为补偿类型，左补偿为G41，右补偿为G42，G40为取消刀具半径补偿。D_为刀补储存器号码，简称刀补号， D代码内存刀具偏置量——刀具补偿值，一般通过CRT面板手动输入，也可通过程序指令输入。X_Y_为该程序段刀具运动的终点位置，需强调的是该点非刀位点坐标，而是轮廓上点的坐标。 4. 使用刀补功能的要点与注意问题:
1）建立取消刀补，刀具必须在刀补平面内运动
建刀补的过程，实际上是刀具中心从与编程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏离一个偏置量的过程，是刀具发生偏离的过程，要实现偏离，刀具必须运动。如在XY平面建刀补，刀具必须在XY平面运动，才能实现XY平面偏离，要注意的是，在Z向运动建立刀补无效因为Z向运动对建XY平面刀补是不起作用的。
取消刀补是程序有刀补的状态回归到没有刀补的状态，是建立刀补的逆过程，刀具中心从与编程轨迹偏离一个偏置量回归到与编程轨迹重合，实质上也是个刀具偏移的过程，故刀具必须在刀补平面运动，因此G40后须有补偿平面坐标指令，仅仅有G40的程序段或G0 G40 Z100等程序段取消刀补是不合理的，也容易产生过切等问题。
2）采用下刀后建刀补，抬刀后取消刀补程序
从工艺安全考虑，下刀一般分快进和工进两补，且在刀具切入工件前，往往有一些机床辅助性动作，如启动主轴，打开冷却液等，这些都不在刀具补偿平面产生有效轴运动，所以下刀前建刀补，容易产生问题；另一方面取消刀补过程实质上也是个刀具偏移的过程，这过程产生了不规则的刀具运动，故抬刀前取消刀补，容易产生多切问题，抬刀后取消刀补，刀具已远离工件，则避免了多切的现象。
3）采用与轮廓相切方向进出刀工艺 数控铣床铣削轮廓时，沿轮廓切向进出刀不仅保证了工件表面质量，也避免使用刀补时产生问题，因此原则上，在条件许可的情况下，尽量采用切向切入和切出工件轮廓表面，下面非切向进退刀易产生问题。
在数控加工中，刀具半径补偿是最重要的知识点之一，并在数控手工编程中广泛应用，本文讲述了刀具半径补偿一些基本理论与问题，对从事数控教学与数控相关工作者会有一定指导意义，仅供参考。
附：半径补偿原理图：
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