​CNC數控加工刀具半徑補償原理

一（yī）、刀具半徑補償的基本概念

1. 什麽是刀具（jù）半徑補償

根據按零件（jiàn）輪廓編製的程序和預（yù）先設定的偏置參數，實時自動生成刀具中心（xīn）軌跡的功能成為刀具半徑補償功能。

2. 刀具半徑功能的主要用途

① 由於刀具的磨（mó）損或（huò）因換（huàn）刀引起的刀具半徑變化時，不必重新編程，隻需修改相應的偏置參數即（jí）可。

② 加工餘量的預留可通過修改偏置參數實現，而不必為粗、精加工各編製一個程序。

3. 刀具半徑補（bǔ）償的常用方法

(1) B刀補

特（tè）點：刀具中心軌跡的段間都是用圓弧連接過渡。

優點：算法簡單，實現容易。

缺點：

① 外輪廓加工（gōng）時，由（yóu）於（yú）圓弧連（lián）接時，刀具始（shǐ）終（zhōng）在一點切（qiē）削，外輪廓尖角被加工成小圓角。

② 內輪廓加工時，必須由編程（chéng）人員人為的加一個（gè）輔助的過（guò）渡圓弧，且必須保證過渡圓（yuán）弧的半徑大於刀具半徑。這樣：一是增加編程工作難度；二是稍有疏忽，過渡圓弧半徑小於刀具半徑時（shí），會因刀具幹涉而產生過（guò）切，使加工零件報廢。

（2）C刀補

特（tè）點：刀具中心軌跡段間采用直線連接過渡。直接實時自動計算刀具中心軌跡的轉接（jiē）交點。

優點：尖角工藝性好；在加工內輪（lún）廓時，可實現過切自（zì）動預報。

兩種刀補在處（chù）理方法上的區別：

B刀補采用讀一段，算一段，走一段的處（chù）理方法。故無法預計（jì）刀具半徑造成的下一段軌跡對本段軌跡的影響。

C刀補采用一次對兩段進行處理（lǐ）的方法。先處理本段，再根據（jù）下（xià）一（yī）段來確定刀具中心軌（guǐ）跡的段間過渡狀態，從而完（wán）成本段刀補（bǔ）運算（suàn）處理。

二、刀具半徑補償的工作原理

1. 刀具半（bàn）徑補（bǔ）償的過程

刀（dāo）具半徑（jìng）補償的過程分（fèn）三步（bù）。

（1）刀補建立

刀具從起（qǐ）點接近工（gōng）件，在編程軌跡（jì）基礎上，刀具中心向左（G41）或向右（G42）偏離一個偏置量的距離。不能進行零件的加工。

（2）刀補進行

刀具中（zhōng）心軌跡與編（biān）程軌（guǐ）跡始終偏離一個偏置量的距離。

（3）刀補撤消

刀具撤離工件，使刀具中心（xīn）軌跡終點與編程軌跡終點（如起刀點）重合。不能進行加工。

2. C機能刀具半徑補償的轉接形式和過渡方（fāng）式

（1）轉接形式

隨著（zhe）前（qián）後兩段（duàn）編程軌跡線形的不同，相應的刀具中心軌跡有不同的轉接形式。CNC係統都有直線和圓（yuán）弧插補功能，對這兩種線形組成的編程（chéng）軌跡，有四種轉接形式：

① 直線（xiàn）有直線轉接；

② 直線與圓弧轉接；

③ 圓弧與直線轉接；

④ 圓弧與圓弧轉（zhuǎn）接。

（2）過渡方（fāng）式

矢量夾角α：兩編程軌跡在交點處非加工側的夾角。所示。

根據矢量夾角和刀補（bǔ）方向（G41/G42），從一編程段（duàn）到另一編程段的（de）連接方（fāng）式（過渡方式）有三種：

縮短型： α≥180°

伸長型： 900≤α≤180°

插入（rù）型： 00≤α≤90°

3. 刀具中心軌（guǐ）跡的（de）轉接形式和過渡方式（shì）列表

三種過渡方式在插補過程（三（sān）步）中的刀具中心軌跡的列表。表中，實線---編（biān）程軌跡，虛線---刀具中心軌跡，箭（jiàn）頭---走刀方向，α---矢量夾角，r—刀（dāo）具中心（xīn）偏置量。

對刀補建立程序段：

當本段編程軌跡與下段編程軌跡（jì）為非縮短型時，刀具中心將從起刀點快速走到本段編程軌跡終（zhōng）點處的刀具半徑矢量的頂點；當為縮（suō）短型時，刀具中心將從起刀點快速走到下段編程軌跡起點處的（de）刀具半徑矢量的頂點。

對刀補（bǔ）撤消程序段：

當本段編程軌跡與（yǔ）下段編程軌跡（jì）為非縮短型時，刀具中（zhōng）心將從撤消段編程軌跡起點處的刀具（jù）半徑矢量的頂點走到編程終點；當為縮短型時，刀具中心將（jiāng）從上段編程軌跡終點處（chù）刀具半徑矢量的頂點快速走到編程軌跡終點。

4. 刀具中（zhōng）心（xīn）軌跡的計算

計算依據：編（biān）程（chéng）軌跡和刀具中心偏置（zhì）量。

計算任務：計算出刀具中心軌跡各（gè）組成線段的各交點的值，即計算J，K，C，Cˊ點的坐標值（zhí）。

計算的已知量：刀具半徑矢量（），編程矢量（），矢量夾角α。

計算方法：J點和K點可根據刀具半徑矢量的（de）模量和方向（垂直於編程矢量）計算。C點和Cˊ點的坐標可有已（yǐ）知矢量的幾何（hé）關係計算。

5. 刀具補償的實例

下麵（miàn）說明刀具半徑補償的工作（zuò）過程。

（1）讀入（rù）OA，判斷是（shì）刀補建立。

（2）讀入AB，根據矢量（liàng）夾角小於90°過渡方式為插入型。則計算（suàn）a，b，c的坐標值，輸出線段Oa、ab、bc，作（zuò）為刀心軌跡，進行插補。

（3）讀入BC，根據矢量夾角小於90°過渡（dù）方（fāng）式為插入型。則計算d、e的坐標值，輸出線段cd、de，作為刀心軌跡，進（jìn）行插補。

（4）讀入CD，根據（jù）矢量夾角大於180°過渡方式（shì）為縮短型。則計（jì）算f的坐標值，輸（shū）出線段ef，作為刀（dāo）心軌跡，進行插補。

（5）讀入DE，判斷是刀補撤消，根據矢量夾角大於90°而小於180°，過渡方式為伸長型。則計算g、h的坐標值，輸出線（xiàn）段fg、gh、hE，作為刀心軌跡，進（jìn）行插補。

（6）刀具半徑補償（cháng）處理結束。