刀具位置補償和半徑補償課件

1、數(shù) 控 技 術(shù)第四章 計算機數(shù)控（CNC）系統(tǒng)第三節(jié) 刀具位置補償和半徑補償主講教師 羅 哲一、刀具的位置補償 當采用不同尺寸的刀具加工同一輪廓尺寸的零件，或同一名義尺寸的刀具因換刀重調(diào)或磨損而引起尺寸變化時，為了編程方便和不改變已制備好的穿孔帶，數(shù)控裝置常備有刀具位置補償機能，將變化的尺寸通過撥碼開關(guān)或鍵盤進行手動輸入，便能自動進行補償。 刀具補償是數(shù)控中的重要組成部分，當采用不同尺寸的刀具加工同一輪廓尺度的零件，或同一名義尺寸的刀具因換刀重調(diào)或磨損而引起尺寸變化時，為了編程方便和不改變已制備好的穿孔帶（或程序），數(shù)控裝置常備有刀具補償機能。1、刀具的位置補償計算（圖為不同尺寸刀具的四方刀架

2、） 刀架中心位置為各刀具的換刀點，并以1號刀尖B點為所有刀具編程起點。當1號刀從B到A其增量值為： UBA=XA-X1 WBA=ZA-Z1 當換2號時，刀尖處在C點，C點的坐標原點為I、K。當時： ()補 ()補當時： -()+補 -()+補刀具復(fù)位補償一個反量的過程為刀具位置補償撤銷。2、刀具位置補償?shù)奶幚矸椒?機器在補償前必須處理前后兩把刀具位置補償?shù)牟顒e。 例如,T1刀具補償量為+0.5mm,T2刀具補償量為+0.35mm,兩者差0.15mm。由于 T2 - T1 = +0.35 - (+0.5）= -0.15 mm規(guī)定：向床頭箱移動為負，稱進刀，遠離為正，稱退刀,也就是說,在T1更換為

3、T2時,要求刀架前進0.15mm。二、刀具的半徑補償:1、刀具半徑補償?shù)淖饔?在數(shù)控機床上用圓頭刀和銑刀加工零件時，其加工程序的編制有兩種方法:1）按零件輪廓編程2）按刀具中心的運動軌跡編程 數(shù)控系統(tǒng)的刀具半徑補償功能可以使換刀和刀具磨損時不需要重新制作程序紙帶，數(shù)控系統(tǒng)可以自動進行補償，正確加工零件。2、B刀具半徑的補償方法如圖待加工零件，加工路線為：OABCDEFAO BD段作半徑為R+r的圓弧插補，直到半徑矢量r與終點矢量O2D重合。 DE作直線插補，E點轉(zhuǎn)角處，補償矢量r應(yīng)作半徑為r的圓弧插補，使ee1完成補償矢量r與直線EF的法向重合。 EF段作直線插補. 上述對刀具補償矢量的處理，

4、通稱為“刀具偏移計算”。 這些方法的刀具半徑補償只能計算出直線或圓弧終點的刀具中心坐標值，兩個程序段之間輪廓的轉(zhuǎn)接（又稱拐角或過渡）是以圓弧方式進行的，故稱其為一般刀具半徑補償，或稱B機能刀具補償（簡稱B刀補）。 由前所述，可見要實現(xiàn)刀具半徑補償，數(shù)控系統(tǒng)除了有直線、圓弧插補功能外，還須具有處理刀具半徑矢量的能力，這種處理能力表現(xiàn)在補償矢量偏移的計算和補償矢量的旋轉(zhuǎn)兩個方面。3、C型機能刀具半徑補償方法 實現(xiàn)B刀補的常用方法有一個共同特點，就是對加工輪廓的轉(zhuǎn)接是以圓弧方式進行的，存在問題：1）在外輪廓尖加工時，由于輪廓尖角處始終處于切削狀態(tài)，尖角加工的工藝性就比較差，這在磨削加工中尤其突出，所

5、加工的尖角往往會變成小圓角。2）在內(nèi)輪廓尖加工時，由于刀具中心軌跡交點不易求得，因此不得不由程編員人為地插入一個輔助加工的圓弧軌跡，并且這個輔助圓弧的半徑必須大于刀具半徑值。 如圖，工作寄存器AS存放正在加工的程序段信息。刀補緩沖器CS存放的是下一段要加工程序段信息。 而緩沖寄存器BS存放的是再下一段所要加工的程序段信息。因此，在有C機能刀具半徑補償?shù)臄?shù)控系統(tǒng)工作時，總是同時存有三段程序信息。C刀補控制過程 根據(jù)刀具中心軌跡形狀，可以劃分出三種轉(zhuǎn)接型式：縮短型轉(zhuǎn)接、伸長型轉(zhuǎn)接和插入型轉(zhuǎn)接。縮短型轉(zhuǎn)接，是指刀具在零件內(nèi)側(cè)運動，這時刀具中心軌跡比程編軌跡為短；伸長型轉(zhuǎn)接則相反，刀具處在零件外側(cè)運動

6、，因此刀具中心軌跡變長；插入型轉(zhuǎn)接，刀具中心除了沿原來的程編軌跡伸長移動一個刀具半徑r長度后，還必須增加一個直線移動。相對于原來的程序段而言，等于中間再插入了一個程序段。如圖所示，為直線過渡的轉(zhuǎn)接情況。（3）C機能刀補的過切削判別 在以往常用的刀具半徑補償方法中，由于對加工零件的輪廓的轉(zhuǎn)接是要靠程編員來幫助數(shù)控系統(tǒng)進行判別的，易造成過切削現(xiàn)象。如圖所示。 C機能刀補可以從根本上解決這種因轉(zhuǎn)接而引起的過切削現(xiàn)象。（4）C機能刀補的執(zhí)行過程分為三個步驟：第一步刀補建立，刀具接近工件；第二步刀補進行；第三步刀補撤消，刀具撤離工件。1）刀補建立，刀具接近工件 一旦輸入到緩沖寄存器BS的程序段包含有G4

7、1/G42命令時，系統(tǒng)即認為應(yīng)當進入刀補建立狀態(tài)。2）刀補進行 在刀補進行中，刀具中心始終偏離程編軌跡一個刀具半徑的距離。3）刀補撤消，刀具撤離工件 刀補撤消是刀補建立的一個逆過程。 如果本段與上段的程編軌跡是屬于縮短型轉(zhuǎn)接，那么就不必作轉(zhuǎn)接矢量計算，刀具中心將一直走到上段程編軌跡終點的半徑矢量頂點，然后再走到本撤消段程編軌跡的終點。 如果本段與上段的程編軌跡是屬于非縮短型轉(zhuǎn)接，刀具中心最后必須從撤消段的起點刀具半徑矢量的頂點走向程編軌跡的終點。 數(shù)控系統(tǒng)中所采用的C機能刀具半徑補償方法，最突出的優(yōu)點是編程極其簡單。 對于平面圖形的加工，它可以徹底消除輔助軌跡的編制，因而消除了常用的刀補方法易

8、于在程序段轉(zhuǎn)接處產(chǎn)生過切削的缺點。 由于C機能刀具半徑補償采用直線轉(zhuǎn)接(過渡)方式，所有在尖角加工時有好的工藝性。 采用C機能刀補方法，計算比較復(fù)雜，另外由于要同時讀入兩段程序作修正計算，因而對數(shù)控系統(tǒng)的計算速度和存儲器容量要有一定要求。 三、刀具的長度補償 刀具的長度補償指令一般用于刀具軸向(Z方向)的補償。 它可使刀具在Z方向上的實際位移大于或小于程給定值。即:實際位移量程序給定值補償值上式中: 兩代數(shù)值 相加(“”)稱正偏置,用G43指令表示 相減(“”)稱負偏置,用G44指令表示 給定的程序值與輸入的補償值都可負(+Z向為正,-Z向為負),根據(jù)需要選取。圖a：-A2=-A1+(-D1)=-(A1+D1)G00 G91 G43 Z(-A1) D01(補償號D01中存-D1）圖b：-A2=-A1-(-D2)=-A1+D2 G00 G91 G44 Z(-A1) D02(補償號D02中存-D2） 圖(a)用G43指令，圖(b