G41/G42 刀具半径补偿:左右判断与建立、取消程序段的写法
以矩形轮廓示例说明如何以前进方向为基准判断加工中心的 G41(左侧)、G42(右侧)刀具半径补偿,D 号与补偿量,以及在补偿建立和取消程序段中出现的过切和报警。
让程序按图纸尺寸编写的功能
用立铣刀铣削轮廓时,刀具中心必须偏离加工面一个刀具半径的距离移动。用 Ø10 立铣刀铣削宽 60 mm 的外轮廓,中心要在两侧各向外偏 5 mm,即沿宽 70 mm 的路径移动。如果把这个计算直接写进程序,每次刀具直径改变都要重新计算所有坐标。
刀具半径补偿让程序中直接写图纸的轮廓坐标,刀具半径对应的偏移由控制器实时计算。刀具磨损或换成另一直径的刀具时,只需修改补偿画面中的值。
左与右以前进方向为准
G41 使刀具位于前进方向的左侧,G42 使刀具位于右侧。基准不是机床或图纸,而是刀具前进的方向。想象自己在开车:加工面在右侧车窗外时,刀具在左侧(G41);在左侧车窗外时,刀具在右侧(G42)。
正转(M03)的立铣刀顺时针绕外轮廓走时,刀具位于轮廓左侧,即 G41,此时为顺铣(爬铣)。同一外轮廓逆时针走时为 G42,是逆铣。一般的 CNC 加工中心反向间隙小,通常以顺铣为基本方式。
| 加工位置 | 前进方向 | 补偿 | 切削方式(M03) |
|---|---|---|---|
| 外轮廓(凸台) | 顺时针 | G41 | 顺铣 |
| 外轮廓(凸台) | 逆时针 | G42 | 逆铣 |
| 内轮廓(型腔壁) | 逆时针 | G41 | 顺铣 |
| 内轮廓(型腔壁) | 顺时针 | G42 | 逆铣 |
示例轮廓
下面的路径是顺时针绕 (0,0)~(60,40) 矩形外轮廓的程序。图中是程序中所写的轮廓坐标本身;向外偏移 D3 补偿量后的实际刀具中心路径,由机床读取补偿值来计算。因为路径可视化工具无法知道机床补偿表中的值。
用 G41 D3 顺铣 60×40 矩形外轮廓的路径
O3002
T3 M6
G21 G90 G17 G40 G94
G54
S4000 M03
G00 X-20. Y-20. Z50.
Z2.
G01 Z-3. F150
G41 D3 X0. Y-10. F400
Y40.
X60.
Y0.
X-10.
G40 X-20. Y-20.
G00 Z50.
M30上图是CNC Path Analyzer对该程序的解析结果 (快速移动 3 段, 直线切削 7 段).
补偿建立程序段:需要直线移动
补偿不是一打开就立即生效,而是在含有 G41/G42 的程序段移动期间,刀具斜向移到补偿位置。这个程序段称为建立程序段,通常必须是 G00 或 G01 直线移动。许多控制器在圆弧程序段中开始补偿会报警。
建立移动的距离必须大于补偿量。示例从 (-20,-20) 移到 (0,-10),约 22 mm,在移动中开始补偿,使刀具停在轮廓起点 (0,0) 下方的延长线上,然后用 Y40. 铣第一条边。如果正好在轮廓上开始补偿,补偿移动过程中可能会切入加工面造成过切。
取消程序段与最后一条边
G40 也要与移动一起写,让刀具在离开轮廓的过程中解除补偿。示例把最后一条边延长到轮廓外的 X-10. 铣完,然后用 G40 X-20. Y-20. 一边退出一边取消。如果在轮廓终点直接取消,解除补偿的斜向移动可能会切坏拐角。
D 号与补偿量
D3 的意思是使用刀具补偿画面第 3 行中保存的值。大多使用与刀具号相同的编号,但并非必须如此。补偿量通常输入刀具半径,再把测量结果反映在磨损栏中修正尺寸。外轮廓比图纸大 0.02 mm(单边 0.01 mm)时,把半径磨损值调整 -0.01。
还有一种技巧,是故意在补偿量中输入比半径大的值以留出精加工余量。对 Ø10 刀具输入 D 值 5.3 进行粗加工,再改为 5.0 重新运行同一程序,就能以精加工去除 0.3 mm 的余量。
出现补偿报警时的检查位置
| 现象 | 常见原因 |
|---|---|
| 补偿开始时报警 | 在圆弧程序段中开始 G41/G42,或建立移动距离小于补偿量 |
| 内拐角过切 | 补偿期间连续出现无移动程序段,或内侧圆弧半径小于刀具半径 |
| 只有一侧尺寸不对 | G41/G42 方向与前进方向相反,或 D 号弄错 |
| 取消后拐角受损 | 在轮廓终点直接 G40,没有延长移动 |