980TD C刀补操作说明.docx
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980TDC刀补操作说明
第一章基本概念
当编写数控轨迹代码时，一般是以刀具中心为基准。
但实际中，刀具通常是圆形的，刀具中心并不是刀具与加工零件接触的部分，所以刀具中心的的轨迹应偏离实际零件轨迹一个刀具半径的距离。
简单的将零件外形的轨迹偏移一个刀具半径的方法就是B型刀补，这样的方法虽然简单，但会出现一定的问题，如产生过切现象。
而且由于刀尖圆弧的影响，实际加工结果与工件程序会存在误差，而C型刀补可实现刀具半径补偿解决上述问题、消除上述误差。
C型刀补的基本思想是并不马上执行读入的程序，而是再读入下一段程序，判断两段轨迹之间的转接情况，根据转接情况计算相应的运动轨迹（转接向量）。
由于多读了一段程序进行预处理，故C型刀补能进行更精确的补偿、消除圆形刀具其中心不在刀尖上带来的误差，从而能实现精密加工。
如图1所示。
为了更好的理解和使用C型刀具半径补偿功能，就必须先理解下列几个相关的基本概念：
1.1假想刀尖概念
下图1-1中刀尖A点即为假想刀尖点，实际上不存在，故称之为假想刀尖（或理想刀尖）。
假想刀尖的设定是因为一般情况下刀尖半径中心设定在起始位置比较困难，而假想刀尖设在起始位置是比较容易的，如下图所示。
与刀尖中心一样，使用假想刀尖编程时不需考虑刀尖半径。
图1-1刀尖半径中心和假想刀尖
注：
对有机械零点的机床来说，一个标准点如刀架中心可以将其当作起点。
从这个标准点（起点）到刀尖半径中心或假想刀尖的距离就设置为刀具偏置值。
将标准点当作起点，从标准点到刀尖半径中心的距离设置为偏置值就如同将刀尖半径中心设置为起点，而从标准点到假想刀尖的距离设置为偏置值就如同将假想刀尖设置为起点。
为了设置刀具偏置值，通常测量从标准点到假想刀尖的距离比测量从标准点到刀尖半径中心的距离容易，所以通常就以标准点到假想刀尖的距离来设置刀具偏置值，图1-2、图1-3和图1-.4分别为以刀尖中心编程和以假想刀尖编程的刀具轨迹。
下图1-2为当以刀架中心这个标准点作为起点时，对刀具偏置值的设置：
图1-2以刀架中心为标准点时刀具偏置值的设置
1.2假想刀尖方向
由于使用假想刀尖编程时不需考虑刀尖半径，所以选择假想刀尖编程会方便和直观得多，见图1-3。
但是在实际加工中，由于被加工工件的加工需要，刀具和工件间将会存在不同的位置关系，为此，对下列八种情况做了相对应的假想刀尖号码的规定，如下图1-5。
对下列每种假想刀尖号的确定方法是：
从刀尖中心看假想刀尖的方向，由切削中刀具的方向决定。
每把刀的假想刀尖号必须在应用C型补偿前与补偿量一起同时事先设置。
下图也说明了刀具与起点间的关系。
箭头终点是假想刀尖。
注：
图1-5中各图均为后刀架坐标系中的情况。
关于前刀架、后刀架坐标系的说明与定义请参见本说明书的编程篇3.1.1。
当刀尖中心与起点一致时，设置假想刀尖号码为0或9。
对应各刀具补偿号，用地址T设置各刀具的假想刀尖号，详见本手册1.3节：
补偿值的设置。
图1-60号与9号假想刀尖
若是采用前刀座坐标系，见图1-7。
图1-7前刀座坐标系假想刀尖方向
1.3补偿值的设置
图1-8刀尖半径补偿值
实现C型刀补需要对以下几项补偿值进行设置：
X、Z、R、T。
其中X、Z分别为X轴、Z轴方向从刀架中心到刀尖的刀具偏置值；R为假想刀尖的半径补偿值；T为假想刀尖号。
每一组值对应一个刀补号，在刀补界面下设置，其中刀尖半径补偿值R也可以用地址R在录入方式下的MDI界面中设置；X值可以用直径或半径值指定，由No.004号参数的第四位bit4：
ORC选定，ORC=1偏置值以半径表示，ORC=0偏置值以直径表示。
具体情况如下表1-1所示：
表1-1
刀补号
X
Z
R
T
000
0.000
0.000
0.000
0
001
2.060
0.042
4.750
3
..
..
..
..
..
..
..
..
..
..
..
..
..
..
..
031
0.430
1.026
0.180
9
032
1.150
0.023
3.000
0
注：
1.X、Z——分别指图1-2中所示的X、Z轴的偏置值OFX与OFZ；
2.R——刀尖半径补偿值；
3.T——图1-1中所示的假想刀尖号码；
1.4刀具与工件的位置与G41、G42及G40的指令格式
1.4.1刀具与工件的位置
在应用刀尖半径补偿时，必须指定刀具与工件的相对位置。
在后刀架坐标系中，根据ISO标准，当刀具中心轨迹在编程轨迹（零件轨迹）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。
指令G40、G41、G42时刀具与工件的相对位置的具体说明如表1-2：
表1-2
指令
功能说明
备注
G40
取消刀尖半径补偿
详见图1-9、图1-10的说明
G41
后刀座坐标系中刀尖半径左补偿，前刀座坐标系中刀尖半径右补偿
G42
后刀座坐标系中刀尖半径右补偿，前刀座坐标系中刀尖半径左补偿
指令格式：
XZ
注：
1.G40、G41、G42后可不跟G00或G01指令，X、Z为G00/G01的参数。
2.在表中所示的位置关系均为G41、G42在后刀架坐标系中应用时的情况，如图1-9所示，而在前刀架坐标系中的定义如图1-10所示。
3.如果刀尖半径补偿量为负值，工件与刀具的位置关系将发生改变。
4.G40，G41，G42均为模态G代码。
图1-9后刀座坐标系中刀尖半径补偿
图1-10前刀座坐标系中刀尖半径补偿
1.4.2G41、G42、G40的指令格式
●起刀（刀具补偿开始）：
G00（或G01）G41（或G42）IP—T—；
说明：
G41——左侧刀具半径补偿
G42——右侧刀具半径补偿
IP——轴移动指令，即各坐标轴的移动量
T——指定刀号及刀补号的代码，通常为４位，前２位为刀具在刀架上的编号，后２位为表１-１所示的刀补号
例：
G01G42X20.0Z50.8T0103；
（选择01号刀、03号刀补、右刀补方式直线插补走到点（20.5，50.8）处）
●刀具补偿取消（偏置方式取消）：
G00（或G01）G40）IP—；
说明：
G40——刀具补偿取消
IP——轴移动指令，即各坐标轴的移动量
例：
G00G40X20.0Z50.8；
（刀具快速移动到点（20.5，50.8）的过程中取消刀补）。
注意：
●偏置取消方式当电源接通时，CNC处于刀补取消方式。
在取消方式中，矢量总是0并且刀具中心轨迹和编程轨迹一致。
●起刀当在偏置取消方式指定刀具半径补偿指令（G41或G42在偏置平
面内非零尺寸字和除D0以外的D代码）时CNC进入偏置方式。
用这个指令移动刀具称为起刀。
起刀时应指令定位（G00）或直线插补（G01）。
如果指令圆弧
插补（G02，G03），出现P/S报警034。
起刀期间CNC预读2个程序段，执行第一个程序段，第二个程序段
存入刀尖半径补偿缓冲存储器中。
在单程序段方式，读入两个程
序段而执行第一个程序段，然后机床停止，在以后的操作中，提
前读入两个程序段，因而CNC中有正在执行的程序段和其后的两
个程序段。
●偏置方式在偏置方式中，由快速定位（G00）、直线插补（G01）或圆弧插补
（G02，G03）实现补偿。
如果在偏置方式中，处理2个或更多刀具
不移动的程序段（辅助功能，暂停等等）时，刀具将停在此前最近的一个移动指令程序段终点的垂直的位置。
在偏置方式中，如果再指定相同的偏置方式不影响其后面的程序段，例如：
在已经指定了G41（或G42）之后、取消刀补之前的程序段中再指定G41（或G42）；但若再指定不同的偏置方式，则补偿方式将发生改变，如：
在指定了G41（或G41）之后、取消刀补之前的程序段中再指定G42（或G41）。
详见2.2.2节（在补偿模式中变更补偿方向）。
1.5内侧、外侧概念
由于在后面的说明中将用到两个名词，故在此先作介绍：
两个移动程序段交点在工件侧的夹角大于或等于180°时称为“内侧”，在0～180°之间时称为“外侧”。
第二章刀具半径补偿C
实现刀具半径补偿通常要经历这样的3个步骤：
刀补建立、刀补进行、刀补撤消
2.1起刀时的刀具移动
从偏置取消方式变为偏置方式，称为刀补建立过程，其刀具的移动也称起刀。
如下图2-1－2-4所示：
（a）沿着拐角的内侧移动（α≥180°）
注：
在本刀补操作手册的图中所标注的S、L及C如无特别注明均为以下意思：
S――单段停止点；
L――直线；
C――圆弧。
（b）沿着拐角为钝角的外侧移动（180°＞α≥90°）
（c）沿着拐角为锐角的外侧移动（α＜90°）
（d）沿着拐角为小于1度的锐角的外侧移动，直线→直线。
（α＜1°＝
2.2偏置方式中的刀具移动
2.2.1在补偿模式中不变更补偿方向
在建立刀补之后、取消刀补之前均为偏置方式。
在偏置方式中刀具的移动方式如图2-5－2-9所示：
（a）沿着拐角的内侧移动（α≥180°）
（b）沿着拐角为钝角的外侧移动（180°＞α≥90°）
（c）沿着拐角为锐角的外侧移动（α＜90°）
（ｄ）特殊情况
2.2.2在补偿模式中变更补偿方向
刀具径补偿G码（G41及G42）决定补偿方向，补偿量的符号如下：
表2-1
补偿量符号
G码
+
-
G41
左侧补偿
右侧补偿
G42
右侧补偿
左侧补偿
在特殊场合，在补偿模式中可变更补偿方向。
但不可在起开始程序段及其后面的程序段变更。
补偿方向变更时，对全部状况没有内侧和外侧的概念。
下列的补偿量假设为正。
⑤如果补偿正常执行，但没有交点时
当用G41及G42改变程序段A至程序段B的偏置方向时，如果不需要偏置路径的交点，在程序段B的起点做成垂直与程序段B的向量。
i）直线-----直线
ii）直线-----圆弧
iii）圆弧-----圆弧
2.3偏置取消方式中的刀具移动
在补偿模式，当程序段满足以下任何一项条件执行时，系统进入补偿取消模式，这个程序段的动作称为补偿取消。
使用指令G40撤销C刀补，在执行补偿取消时，不可用圆弧指令（G02及G03）。
如果指令圆弧会产生报警（N0.34）且刀具停止点。
在补偿取消模式，控制执行该程序段及在刀具半径补偿缓冲寄存器中的程序段。
此时，如果单程序段开关为开时，执行一个程序段后停止。
再一次按起动按扭，执行下一个程序段而不用读取下一个程序段。
以后控制在取消模式，通常下一个要执行的程序段将会读入缓冲寄存器，不再读之后的程序段于刀具半径补偿缓冲器。
（a）沿着拐角的内侧移动（α≥180°）
（b）沿着拐角为钝角的外侧移动（180°＞α≥90°）
（c）沿着拐角为锐角的外侧移动（α＜90°）
（d）沿着拐角为小于1度的锐角的外侧移动，直线→直线。
（α＜1°）
2.4刀具干涉检查
刀具过度切削称为“干涉”。
干涉能预先检查刀具过度切削。
但是用本机能不能检查出所有的干涉。
即使过度切削未发生也会进行干涉检查。
（1）干涉的基本条件
1）刀具路径方向与程序路径方向不同。
（路径间的夹角在90度与270度之间）。
2）圆弧加工时，除以上条件外，刀具中心路径的起点和终点间的夹角与程序路径起点和终点间的夹角有很大的差异（180度以上）。
例1直线加工
例2圆弧加工
（G41）
N5G01U2000W8000T0101；
N6G02U－1600W3200I－1800K-28000T0202；
N7G01U－1500W-2000；
（T1刀尖半径补偿量r1=2000）
（T2刀尖半径补偿量r2=6000）
以上范例，程序段N6的圆弧在一个象限内。
但是在刀具补偿后，圆弧位于4个象限。
（2）实际上没有干涉，单作为干涉处理。
给出几个范例
1）一个浅深度，深度小于补偿量
实际上没有干涉，但是因为在程序段B程序的方向与刀具半径补偿的路径相反，刀具停止并显示报警。
2）凹沟深度小于补偿量
如例1在程序段B方向相反。
第三章注意事项
3.1暂时取消补偿向量的指令
在补偿模式中，如果指定了以下指令时，补偿向量会暂时取消，之后，补偿向量会自动恢复。
此时的补偿暂时取消不同于补偿取消模式，刀具直接从交点移动到补偿向量取消的指令点。
在补偿模式恢复时，刀具又直接移动到交点。
3.1.1坐标系设定（G50）
（G41模式）
N5G01U3000W7000；
N6U－3000W6000；
N7G50X1000Z2000；
N8G01X4000Z8000；
注：
SS表示在单程序段方式下刀具停止两次的点
②G71～G76固定循环不执行刀尖半径补偿
（G42模式）
N5G01U5000W6000
N6W－8000
N7G90U－6000Z－8000I－3000
N8G01U12000W5000
3.1.2G90及G94指令中的刀尖半径补偿
使用G90或G94指令时刀尖半径补偿如下：
A.对循环的各路径，刀尖中心路径通常平行于程序路径。
B.无论是G41，G42方式，偏置方向如下图所示。
3.2当执行倒角时
偏置后的移动如下：
3.3当插入拐角圆弧时
3.4从MDI指定程序段时
在此情况下，不执行刀尖半径补偿。
但是，当绝对指令编程的NC程序在自动操作过程中，用单程序段机能停止时，插入执行MDI操作，然后再次起动自动操作后，刀具路径如下：
此时，传送执行在下一个程序段起点的向量，并根据下两个程序段形成其它向量。
所以，从点PC后偏置可正确地执行。
当点PA，PB，PC以绝对指令编程时，程序段从PA至PB执行后用单程序段机能停止，插入MDI方式移动刀具。
向量VB1及VB2传送至V'B1及V'B2,在程序段PB'→PC及PC→PD间的向量V'C1及VC2重新计算。
但是，因为向量VB2没有再度计算，从点PC后补偿可正确地执行。
3.5当内侧转角加工小于刀尖半径时
此时，刀具的内侧偏置会导致过量切削。
在前一程序段的开始或拐角移动后，刀具运动停止并显示报警（P/S41）。
但是，如果‘单程序段’开关为ON时，刀具将停止在前一程序段的终点。
3.6当加工一个小于刀尖直径的凹型时
当刀尖半径补偿使得刀尖中心形成与程序路径相反的方向运动时，将会产生过切。
此时，在前一程序段的开始或拐角移动后，刀具运动停止并显示报警（P/S41）。
3.7当加工一个小于刀尖半径的台阶时
当程序包含一个小于刀具半径的台阶而且这个台阶又是一个圆弧时，刀具中心路径可能会形成一个与程序路径相反的运动方向。
此时，将自动忽略第一个向量而直接直线移动到第二个向量的终点。
单程序段时，程序会在此点停止，如果不在单程序段方式，循环操作会继续。
如果台阶是直线，补偿会正确执行而不产生报警。
（但是，未切削部分仍然会保留）
3.8G代码中含子程序时
在调用子程序前（即执行M98前），系统必须在补偿取消模式。
进入子程序后，可以起动偏置，但在返回主程序前（即执行M99前）必须为补偿取消模式。
否则会出现报警№036。
3.9变更补偿量时
（a）通常在取消模式换刀时，改变补偿量的值。
如果在补偿模式中变更补偿量，只有在换刀后新的补偿量才有效。
（b）补偿量的正负及刀尖中心路径
如果补偿量是负（-），在程序上G41及G42彼此交换。
如果刀具中心沿工件外侧移动，它将会沿内侧移动，反之亦然。
以下范例所示。
一般，制作程序时补偿量为（+）。
当刀具路径如在（a）制作程示时，如果补偿量作为负（-），刀具中心移动如（b），反之亦然。
此外请注意，当偏置量符号改变时，刀尖偏置方向也改变，但假想刀尖方向不变。
所以不要随意改变偏置量的符号。
3.10编程圆弧的终点不在圆弧上
当程序中的圆弧终点不在圆弧上时，刀具运动停止并显示“圆弧终点不在圆弧上（P/S48）”的报警信息。
3.11刀补值的实时修改
在程序运行过程中用户可随时修改刀补值，但是要使所修改的刀补值在程序运行中马上生效，则必须保证：
在程序运行到该刀补号所在的程序段以前完成对刀补值的修改，否则如果该刀补号所在程序段已经开始运行或已经运行完，则要到再次运行含该刀补号的程序段才会执行修改后的刀补值！
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