刀具半徑補償原理

第三節(jié)

刀具半徑補償原理2023/2/51數(shù)控技術(shù)第三節(jié)刀具半徑補償原理一.刀具半徑補償?shù)幕靖拍?/p>

1。什么是刀具半徑補償(ToolRadiusCompensation[offset])

根據(jù)按零件輪廓編制的程序和預先設(shè)定的偏置參數(shù)，數(shù)控裝置能實時地、自動地生成刀具中心軌跡的功能稱為刀具半徑補償功能。

A’B’C”CBAG41刀具G42刀具編程軌跡刀具中心軌跡C’2023/2/52數(shù)控技術(shù).刀具半徑補償功能的主要用途實時將編程軌跡變換成刀具中心軌跡。可避免在加工中由于刀具半徑的變化(如由于刀具損壞而換刀等原因)而重新編程的麻煩。刀具半徑誤差補償，由于刀具的磨損或因換刀引起的刀具半徑的變化，也不必重新編程，只需修改相應(yīng)的偏置參數(shù)即可。減少粗、精加工程序編制的工作量。由于輪廓加工往往不是一道工序能完成的，在粗加工時，均要為精加工工序預留加工余量。加工余量的預留可通過修改偏置參數(shù)實現(xiàn)，而不必為粗、精加工各編制一個程序。第三節(jié)刀具半徑補償原理2023/2/53數(shù)控技術(shù).刀具半徑補償?shù)某Ｓ梅椒ǎ?/p>

B刀補：如圖所示，該法對加工輪廓的連接都是以園弧進行的。第三節(jié)刀具半徑補償原理A’B’C”CBAG41刀具G42刀具編程軌跡刀具中心軌跡C’2023/2/54數(shù)控技術(shù)在外輪廓尖角加工時，由于輪廓尖角處始終處于切削狀態(tài)，尖角的加工工藝性差。在內(nèi)輪廓尖角加工時，由于C”點不易求得(受計算能力的限制)編程人員必須在零件輪廓中插入一個半徑大于刀具半徑的園弧，這樣才能避免產(chǎn)生過切。這種刀補方法，無法滿足實際應(yīng)用中的許多要求。因此現(xiàn)在用得較少，而用得較多的是C刀補。第三節(jié)刀具半徑補償原理A’B’C”CBAG41刀具G42刀具編程軌跡刀具中心軌跡C’2023/2/55數(shù)控技術(shù)

C刀補采用直線作為輪廓間的過渡特點：尖角工藝性好可實現(xiàn)過切自動預報(在內(nèi)輪廓加工時)，從而避免產(chǎn)生過切。第三節(jié)刀具半徑補償原理A’B’C”CBAG41刀具G42刀具編程軌跡刀具中心軌跡C’2023/2/56數(shù)控技術(shù).刀具半徑補償?shù)墓ぷ髟?刀具半徑補償?shù)墓ぷ鬟^程刀補建立刀補進行刀補撤銷。

起刀點刀補建立刀補進行刀補撤銷編程軌跡刀具中心軌跡第三節(jié)刀具半徑補償原理2023/2/57數(shù)控技術(shù).C刀補的轉(zhuǎn)接形式和過渡方式轉(zhuǎn)接形式前后兩編程軌跡的不同，刀具中心軌跡的連接方法不同在一般的CNC裝置中，均有園弧和直線插補兩種功能。對由這兩種線形組成的編程軌跡有以下四種轉(zhuǎn)接形式

第三節(jié)刀具半徑補償原理直線與直線轉(zhuǎn)接直線與園弧轉(zhuǎn)接園弧與直線轉(zhuǎn)接園弧與園弧轉(zhuǎn)接2023/2/58數(shù)控技術(shù)刀具中心軌跡編程軌跡非加工側(cè)加工側(cè)非加工側(cè)編程軌跡刀具中心軌跡加工側(cè)過渡方式

對應(yīng)兩編程軌跡，刀具中心軌跡過渡連接形式

矢量夾角：指兩編程軌跡在交點處非加工側(cè)的夾角

第三節(jié)刀具半徑補償原理縮短型伸長型2023/2/59數(shù)控技術(shù)根據(jù)兩段程序軌跡的矢量夾角和刀補方向的不同，過渡方式有以下幾種：縮短型：矢量夾角≥180o

刀具中心軌跡短于編程軌跡的過渡方式。伸長型：矢量夾角90o≤＜180o

刀具中心軌跡長于編程軌跡的過渡方式。插入型：矢量夾角＜90o

在兩段刀具中心軌跡之間插入一段直線的過渡方式。第三節(jié)刀具半徑補償原理2023/2/510數(shù)控技術(shù).刀具中心軌跡的轉(zhuǎn)接形式和過渡方式列表

刀具半徑補償功能在實施過程中，各種轉(zhuǎn)接形式和過渡方式的情況，如下面兩表所示。表中實線表示編程軌跡；虛線表示刀具中心軌跡；為矢量夾角；r為刀具半徑；箭頭為走刀方向。表中是以右刀補（G42）為例進行說明的，左刀補（G41）的情況與右刀補相似，就不再重復。第三節(jié)刀具半徑補償原理2023/2/511數(shù)控技術(shù)刀具半徑補償?shù)慕⒑统废问睫D(zhuǎn)接夾角矢量刀補建立（G42）刀補撤消（G42）直線----直線直線----圓弧直線----直線圓弧----直線過渡方式α≥180o縮短型90o≤α＜180o伸長型α＜90o插入型rrrrαrrrrrrrr第三節(jié)刀具半徑補償原理2023/2/512數(shù)控技術(shù)刀具半徑補償?shù)倪M行過程刀

補

進

行（G42）直線----直線直線----圓弧圓弧----直線圓弧----圓弧過渡方式α≥180o縮短型90o≤α＜180o伸長型α＜90o插入型rαrαrαrαααααrαrαrααr第三節(jié)刀具半徑補償原理2023/2/513數(shù)控技術(shù).刀具半徑補償?shù)膶嵗x入OA，判斷出是刀補建立，繼續(xù)讀下一段。讀入AB，因為∠OAB＜90o，且又是右刀補（G42），由表可知，此時段間轉(zhuǎn)接的過渡形式是插入型。則計算出a、b、c的坐標值，并輸出直線段oa、ab、bc，供插補程序運行。cbaBAOCDE第三節(jié)刀具半徑補償原理2023/2/514數(shù)控技術(shù)讀入BC，因為∠ABC＜90o，同理，由表可知，段間轉(zhuǎn)接的過渡形式是插入型。則計算出d、e點的坐標值，并輸出直線cd、de。讀入CD，因為∠BCD＞180o，由表可知，段間轉(zhuǎn)接的過渡形式是縮短型。則計算出f點的坐標值，由于是內(nèi)側(cè)加工，須進行過切判別（過切判別的原理和方法見后述），若過切則報警，并停止輸出，否則輸出直線段ef。fedBcbAOCDEa第三節(jié)刀具半徑補償原理2023/2/515數(shù)控技術(shù)讀入DE（假定有撤消刀補的G40命令），因為90o＜∠CDE＜180o，由于是刀補撤消段，由表可知，段間轉(zhuǎn)接的過渡形式是伸長型。則計算出g、h點的坐標值，然后輸出直線段fg、gh、hE。刀具半徑補償處理結(jié)束。

ghBfedcbAOCDEa第三節(jié)刀具半徑補償原理2023/2/516數(shù)控技術(shù).加工工過程中的過切判別原理前面我們說過C刀補能避免過切現(xiàn)象，是指若編程人員因某種原因編制出了肯定要產(chǎn)生過切的加工程序時，系統(tǒng)在運行過程中能提前發(fā)出報警信號，避免過切事故的發(fā)生。下面將就過切判別原理進行討論。第三節(jié)刀具半徑補償原理2023/2/517數(shù)控技術(shù).直線加工時的過切判別如右圖所示，當被加工的輪廓是直線段時，若刀具半徑選用過大，就將產(chǎn)生過切削現(xiàn)象。圖中，編程軌跡為ABCD，B′為對應(yīng)于AB、BC的刀具中心軌跡的交點。當讀入編程軌跡CD時，就要對上段刀具中心軌跡B’C’進行修正，確定刀具中心應(yīng)從B′點移到C′點。顯然，這時必將產(chǎn)生如圖陰影部分所示的過切削。

A’D’CBC’DB’A編程軌跡刀具中心軌跡過切削部分發(fā)出報警程序段刀具第三節(jié)刀具半徑補償原理2023/2/518數(shù)控技術(shù)1.直線過切的判別方法

在直線加工時，可以通過編程矢量與其相對應(yīng)的修正矢量的標量積的正負進行判別。在圖中，BC為編程矢量，B’C’為BC對應(yīng)的修正矢量，α為它們之間的夾角。則：標量積顯然，當（即90o<α<270o）時，刀具就要背向編程軌跡移動，造成過切削。上圖中α=180o，所以必定產(chǎn)生過切削。第三節(jié)刀具半徑補償原理

A’D’CBC’DB’A編程軌跡刀具中心軌跡過切削部分發(fā)出報警程序段刀具2023/2/519數(shù)控技術(shù)2.圓弧加工時的過切削判別

在內(nèi)輪廓圓弧加工（當圓弧加工的命令為G41G03或G42G02）時，若選用的刀具半徑rD過大，超過了所需加工的圓弧半徑R，即:

r>R那么就會產(chǎn)生過切削。

G41G03G42G02rDrDRR第三節(jié)刀具半徑補償原理2023/2/520數(shù)控技術(shù)2.圓弧加工時的過切削判別

刀具中心軌跡編程軌跡R發(fā)出報警程序段過切削部分rDa圓弧加工過切削G41⊕G02=0？報警返回否（內(nèi)側(cè)加工）