数控装备技术刀具补偿A

1第五节刀具半径补偿2§3-5刀具半径补偿一.刀具半径补偿的基本概念1、刀具半径补偿使用一定半径的刀具（如圆锥铣刀、球头铣刀、线切割丝等）进行轮廓加工时，刀具中心的轨迹并不等于编程轨迹（即所需加工的零件轮廓）。无论进行内轮廓加工，还是外轮廓加工，刀具中心轨迹总是相对于零件轮廓偏移一个刀具半径值。这个偏移量称为刀具半径补偿量。数控装置能实时自动生成刀具中心轨迹的功能称为刀具半径补偿功能。根据ISO标准，当刀具中心轨迹在编程轨迹(零件轮廓)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；当撤消刀具半径补偿时用G40实现。3§3-5刀具半径补偿C’CBAG41刀具G42编程轨迹刀具中心轨迹A’B’C’’刀具42、刀补功能的主要用途实时将编程轨迹变换成刀具中心轨迹。可避免在加工中由于刀具半径的变化(如由于刀具损坏而换刀等原因)而重新编程的麻烦。刀具半径误差补偿，由于刀具的磨损或因换刀引起的刀具半径的变化，也不必重新编程，只须修改相应的偏置参数即可。减少粗、精加工程序编制的工作量。由于轮廓加工往往不是一道工序能完成的，在粗加工时，均要为精加工工序预留加工余量。加工余量的预留可通过修改偏置参数实现，而不必为粗、精加工各编制一个程序。53、刀具半径补偿指令G41：刀具半径补偿左补偿G42：刀具半径补偿右补偿G40：取消刀具半径补偿678§3-5刀具半径补偿4、刀补的常用方法B刀补(Base)：根据零件轮廓尺寸和刀具半径值，解算刀具中心运动轨迹，通常计算刀具中心轨迹的起点和终点坐标值。采用的是读一段，算一段，再走一段的处理方法。B功能刀补不能处理尖角过渡问题：B刀补后，程序段间的刀具中心轨迹可能出现间断点和交叉点。需要编程人员增加过渡圆弧。这种刀补方法，无法满足实际应用中的许多要求。因此现在用得较少，而用得较多的是C刀补。9ABCDA1B1A2B2C1C2D1D2OXYB刀补10刀具偏移计算11§3-5刀具半径补偿C刀补(Complete)：相邻两段轮廓的刀具中心轨迹之间用直线进行连接，由数控系统根据工件轮廓的编程轨迹和刀具偏置量直接算出刀具中心轨迹的转接交点。为解决下一段加工轨迹对本段的影响，在计算完本段轨迹后，提前将下一段程序读入，然后根据它们之间的转接情况，再对本段作适当的修正(对原来的刀具中心轨迹作伸长或缩短修正)，得到正确的本段加工轨迹。12设置刀具补偿缓冲寄存器AS存放正在加工的程序段信息CS存放下一段要加工程序段信息BS存放再下一段要加工程序段信息同时存有三段程序信息13§3-5刀具半径补偿工作寄存器AS输出寄存器OS缓冲寄存器BS工作寄存器AS输出寄存器OS缓冲寄存器BS刀具补偿缓冲区CS工作寄存器AS输出寄存器OSa)NC方式b)改进的NC方式c)CNC方式14§3-5刀具半径补偿二.刀具半径补偿的工作原理1、刀补的工作过程（1）刀补建立:刀具从起刀点接近工件，在原来的程序轨迹基础上伸长或缩短一个刀具半径值，即刀具中心从与编程轨迹重合过渡到与编程轨迹距离一个刀具半径值。只能在G00或G01程序段中建立G00(G01)G41(G42)X_Y_D_(F_)15（2）刀补进行:刀具补偿进行期间，刀具中心轨迹始终偏离编程轨迹一个刀具半径的距离。在此状态下，G00、G01、G02、G03都可使用。（3）刀补撤销：刀具撤离工件，返回原点。即刀具中心轨迹从与编程轨迹相距一个刀具半径值过渡到与编程轨迹重合。只能在G00或G01程序段中撤销G00(G01)G40X_Y_(F_)16§3-5刀具半径补偿起刀点刀补建立刀补撤销刀具中心轨迹编程轨迹刀补进行17§3-5刀具半径补偿2、刀补的转接形式和过渡方式转接形式根据前后两个编程轨迹的不同，刀具中心轨迹有不同连接方法。在一般的CNC装置中，均有圆弧和直线插补两种功能。对由这两种线形组成的编程轨迹有以下四种转接形式直线与直线转接直线与圆弧转接圆弧与直线转接圆弧与圆弧转接18§3-5刀具半径补偿轨迹的过渡方式（1）矢量夹角两编程轨迹在交点处非加工侧的夹角α刀具中心轨迹编程轨迹非加工侧加工侧α非加工侧编程轨迹刀具中心轨迹加工侧19§3-5刀具半径补偿（2）过渡类型根据两段程序轨迹的矢量夹角α和刀补方向的不同，过渡方式有以下几种：缩短型：伸长型：插入型：20§3-5刀具半径补偿伸长型：矢量夹角90o≤α＜180o刀具中心轨迹长于编程轨迹的过渡方式。OAFJBCDK21插入型：矢量夹角α＜90o在两段刀具中心轨迹之间插入一段直线的过渡方式。OAFJBCDKC’22缩短型：矢量夹角α≥180o刀具中心轨迹短于编程轨迹的过渡方式。OAJBCDFK233.刀具中心轨迹的转接形式和过渡方式列表刀具半径补偿功能在实施过程中，各种转接形式和过渡方式的情况，如下表所示。表中实线表示编程轨迹；虚线表示刀具中心轨迹；α为矢量夹角；r为刀具半径；箭头为走刀方向。表中是以右刀补（G42）为例进行说明的，左刀补（G41）的情况于右刀补相似，就不再重复。24刀具半径补偿的建立和撤消α形式转接夹角矢量刀补建立（G42）刀补撤消（G42）直线----直线直线----圆弧直线----直线圆弧----直线过渡方式α≥180o缩短型90o≤α＜180o伸长型α＜90o插入型rαrrααrααrrααrrαrααrααrααr25刀具半径补偿的进行过程刀补进行（G42）直线----直线直线----圆弧圆弧----直线圆弧----圆弧过渡方式α≥180o缩短型90o≤α＜180o伸长型α＜90o插入型rαrαrαrαααααrαrαrααr264、刀补参数设置275.刀具半径补偿的实例读入OA，判断出是刀补建立，继续读下一段。读入AB，因为∠OAB＜90o，且又是右刀补（G42），由表可知，此时段间转接的过渡形式是插入型。则计算出a、b、c的坐标值，并输出直线段oa、ab、bc，供插补程序运行。cbaBAOCDE28读入BC，因为∠ABC＜90o，同理，由表可知，段间转接的过渡形式是插入型。则计算出d、e点的坐标值，并输出直线cd、de。读入CD，因为∠BCD＞180o，由表可知，段间转接的过渡形式是缩短型。则计算出f点的坐标值，由于是内侧加工，须进行过切判别，若过切则报警，并停止输出，否则输出直线段ef。fedBcbAOCDEa29读入DE（假定由撤消刀补的G40命令），因为90o＜∠ABC＜180o，由于是刀补撤消段，由表可知，段间转接的过渡形式是伸长型。则计算出g、h点的坐标值，然后输出直线段fg、gh、hE。刀具半径补偿处理结束。ghBfedcbAOCDEa3031