广州奇芯-数控基础之刀具半径补偿原理详解-奇芯机器人

2022-11-01 10:00:00

广州奇芯-数控基础之刀具半径补偿原理详解-奇芯机器人

广州奇芯数控机床一般具有半径补偿功能，什么是半径补偿功能呢，其实这是关于数控设备零件当中的刀具半径补偿功能，下面就由广州奇芯为广大的数控系统、数控设备使用者、爱好者来讲解一下数控设备刀具半径补偿原理详解吧。

数控机床加工中心的刀具补偿（偏置）概念在我们的生活中得到了广泛的应用。例如，当驾驶汽车绕过一块石头时，驾驶员会让汽车绕过石头，并考虑到汽车有一定的宽度，所以让汽车中心线远离石头至少半宽的距离。20世纪60年代和70年代的数控加工中没有补偿的概念，因此编程人员必须围绕刀具的理论路线与实际路线之间的相对关系进行编程，这很容易出错。补偿的概念大大提高了编程的工作效率。

数控加工有三种补偿∶刀具半径补偿.补偿刀具长度.夹具补偿。本章主要介绍了刀具半径补偿的原理。

一.刀具半径补偿的基本概念

1.什么是刀具半径补偿？

根据零件轮廓编制的程序和预设的偏置参数，实时自动生成刀具中心轨迹的功能成为刀具半径补偿功能。

2.刀具半径功能的主要用途

（1）由于刀具磨损或换刀造成的刀具半径变化，无需重新编程，只需修改相应的偏置参数即可。

（2）通过修改偏置参数可以实现加工余量的预留，而不是粗糙.精加工各编制一个程序。

3.刀具半径补偿的常用方法

（1）B刀补

特点∶刀具中心轨迹段均采用圆弧连接过渡。

优点：算法简单，实现方便。

缺点：

①外轮廓加工时，由于圆弧连接，刀具总是稍微切割，外轮廓尖角加工成小圆角。

②内轮廓加工时，编程人员必须人工添加辅助过渡弧，过渡弧的半径必须大于刀具的半径。∶一是增加编程难度；二是稍有疏忽。当过渡弧半径小于刀具半径时，会因刀具干扰而过度切割，使加工零件报废。

（2）C刀补

特点∶刀具中心轨迹段之间采用直线连接过渡。刀具中心轨迹的转接交点直接实时自动计算。尖角的优点是加工内轮廓时可实现过切自动预报。

处理方法上两种刀补的区别∶B刀补采用读一段、算一段、走一段的处理方法。因此，无法预测刀具半径引起的下一段轨迹对本段轨迹的影响。C刀补采用一次处理两段的方法。先处理本段，再根据下一段确定刀具中心轨迹的过渡状态，完成本段刀补的操作处理。

二.刀具半径补偿的工作原理

1.刀具半径补偿过程刀具半径补偿过程分为三个步骤。

(1)建立刀补

指刀具从起点接近工件时，刀具中心从与编程轨迹重叠到偏离编程轨迹的过程。必须实现这一过程G00或G01功能有效。

(2)刀补

在G41或G42程序段后，程序进入补偿模式。此时，刀具中心与编程轨迹之间总是有偏差，直到取消刀具补偿。

(3)刀补撤销

刀具离开工件，刀具中心轨迹过渡到与编程轨迹重叠的过程称为取消刀补，取消刀补。G40或D00来执行。

2.刀具半径补偿注意事项

（1）刀具半径补偿的建立和取消只在移动指令中G00或G01下才能生效。

（2）刀具半径补偿的建立和取消应在辅助程序段进行，轮廓加工程序段不能编程。

（3）刀具半径的补偿值存储在指定的存储器中。当刀具半径的补偿值发生变化时，只需修改存储器中的值，无需修改程序。因此，利用刀具半径补偿功能编写的轮廓处理程序与刀具半径无关。

（4）车削加工时G41.G42如图4所示。铣削时顺铣为G41，逆铣为G42。

3.刀具半径补偿的转移形式和过渡模式

（1）转接形式

随着前后编程轨迹线形的不同，相应的刀具中心轨迹有不同的转移形式。CNC该系统具有直线和圆弧插入功能由这两条线组成的编程轨迹有四种转移形式∶

1）直线有直线转接；

2）直线与圆弧转接；

3）圆弧与直线转接；

4）圆弧与圆弧转接。

（2）过渡方式

矢量夹角α∶两个编程轨迹在交点处非加工侧的夹角。

根据矢量夹角和刀补方向（G41/G42)从一个编程段到另一个编程段有三种连接方式(过渡方式)∶

缩短型∶α≥1800

伸长型∶900≤α≤1800

插入型∶00≤α≤900

3.刀具中心轨迹的转形式及过渡方式列表

对刀补建程序段∶

当本段编程轨迹与下段编程轨迹为非缩短型时，刀具中心将迅速从起点走到本段编程轨迹终点的刀具半径矢量顶点；作为缩短型，刀具中心将从起点迅速走段编程轨迹起点的刀具半径矢量顶点。

刀补撤销程序段∶

当本段编程轨迹与下段编程轨迹为非缩短型时，刀具中心将从取消段编程轨迹起点的刀具半径矢量顶点到编程终点；作为缩短型，刀具中心将迅速从上段编程轨迹终点的刀具半径矢量顶点到编程轨迹终点。

4.刀具中心轨迹的计算依据∶编程轨迹和刀具中心偏置。

计算任务计算刀具中心轨迹各组成线段各交点的值，即计算刀具中心轨迹各组成线段各交点的值J，K，C，C点的坐标值。

已知的计算量∶

刀具半径矢量（OJ.FK.AB.AD），

编程矢量（OA.AF），

矢量夹角α。

J点和K点可根据刀具半径矢量OJ.FK模量和方向(垂直于编程矢量)OA.AF）计算。

C点和C′点的坐标可以计算已知矢量的几何关系。

5.刀具补偿实例

以下是刀具半径补偿的工作过程。

（1）读入OA，判断是刀补的建立。

（2）读入AB，矢量夹角小于900°过渡方式为插入式。计算计算。a，b，c坐标值，输出线段Oa.ab.bc，作为刀心轨迹，插补。

（3）读入BC，矢量夹角小于900°过渡方式为插入式。计算计算。d.e坐标值，输出线段cd.de，作为刀心轨迹，插补。

（4）读入CD，矢量夹角大于1800°过渡模式为缩短型。然后计算坐标值、输出线段ef，作为刀心轨迹，插补。

（5）读入DE，判断为刀补撤销，根据矢量夹角大于90°而小于180°，过渡模式为伸长型。然后计算。g.h坐标值，输出线段fg.gh.hE，作为刀心轨迹，插补。

（6）刀具半径补偿处理结束。

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