CNC數控編程刀具半徑補償原理

一、刀具半徑補償的（de）基本（běn）概念

1. 什麽是刀具半徑補償

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

2. 刀（dāo）具半徑功能的主要用途

① 由於刀具的磨損或因換刀引（yǐn）起的刀（dāo）具半（bàn）徑變化時，不必重新編程，隻需修改相應的偏置參（cān）數即可。

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. 刀具半徑補償的常用方法

(1) B刀補

特點：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（shí）現容易。

缺點：

① 外輪廓加工時，由於圓弧連接時（shí），刀具始終在一點切削，外輪廓（kuò）尖角被加工成小圓角。

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

（2）C刀補

特點：刀具中心軌跡段（duàn）間采用直線（xiàn）連接過渡。直接實時自動計算（suàn）刀具中心軌跡的轉接交點。

優點（diǎn）：尖（jiān）角工藝（yì）性好；在加工內輪廓（kuò）時，可實現過切（qiē）自動預報。

兩種刀補在處理方法上的區別（bié）：

B刀補采用讀一段，算一段（duàn），走一段的處理方法。故無法（fǎ）預計刀具半徑造成的下（xià）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（chù）理的方法。先處理本段，再根據下一段來確定刀具（jù）中心軌跡的段間過渡狀態，從而（ér）完成本段刀補（bǔ）運算處理。

二、刀具半徑補償（cháng）的工作原理

1. 刀具半徑補償的過程

刀具半徑補償（cháng）的過程分三步。

（1）刀補建立

刀具從（cóng）起點接近工件（jiàn），在編程軌跡基礎上，刀具中心向左（G41）或向右（G42）偏離一個偏置（zhì）量的距（jù）離。不能（néng）進行零件（jiàn）的加工。

（2）刀補進行

刀具中心軌跡與編程軌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（jù）中心軌跡終點與（yǔ）編程（chéng）軌跡終點（如起刀（dāo）點）重合。不能（néng）進行加工。

2. C機能刀具半徑補（bǔ）償（cháng）的轉接形式和過渡方式

（1）轉接形式

隨著前（qián）後兩（liǎng）段（duàn）編程軌跡線形的不同，相（xiàng）應的刀具（jù）中心（xīn）軌跡有不（bú）同的轉接形式。CNC係統都有（yǒu）直線和圓弧插補功能，對這兩種線形組成的（de）編程軌跡，有四種轉接形式：

① 直線有直（zhí）線轉接；

② 直線與圓（yuán）弧轉接；

③ 圓弧與直線轉接；

④ 圓弧與圓弧轉接（jiē）。

（2）過渡方式

矢量夾角α：兩編程軌跡在交點處非加工側的夾角。如上圖所示。

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

縮短型： α≥180°

伸長型（xíng）： 900≤α≤180°

插入（rù）型： 00≤α≤90°

3. 刀具中心軌跡的轉接形式和過渡方式列表（biǎo）

表1、表2給（gěi）出了四種（zhǒng）轉接（jiē）形式的三種過渡方式在插補過程（三步）中的刀具中心軌跡的列（liè）表。表中，實線---編程（chéng）軌跡，虛線---刀具中心軌跡（jì），箭頭（tóu）---走刀方向，α---矢量夾角，r—刀具中心偏置量。

對刀補建立程序段：

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

對刀補撤消程序（xù）段：

當本段編程軌跡與下段編程軌跡（jì）為非縮（suō）短型（xíng）時，刀具中心將從（cóng）撤消段編程軌（guǐ）跡起點處的刀具半徑矢（shǐ）量（liàng）的頂點走到編程終點；當為縮（suō）短型時，刀具中心（xīn）將從上段編程軌跡終點處刀具（jù）半徑矢（shǐ）量的頂點快速走到編程軌跡終點。

4. 刀具中心（xīn）軌（guǐ）跡的計算

計算依據：編程軌跡和刀具（jù）中心偏置量。

計（jì）算任（rèn）務：計算出刀具中心軌跡各（gè）組成線段的各交點的（de）值（zhí），如（rú）上圖，即計算J，K，C，Cˊ點的坐標值。

計算的已知量：刀具半徑（jìng）矢量（liàng）（），編程矢量（），矢量夾角α。

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

5. 刀具補償的實例

下麵說明刀具半徑（jìng）補償的工作過程。如上（shàng）圖：

（1）讀入OA，判斷是刀補建立（lì）。

（2）讀入AB，根據矢量夾角小於90°過渡（dù）方式為（wéi）插入型。則（zé）計算a，b，c的坐標（biāo）值，輸（shū）出線段Oa、ab、bc，作為刀心軌跡，進行插補（bǔ）。

（3）讀（dú）入BC，根據矢量夾角小於90°過渡方式為插入型。則計算d、e的坐標值，輸出線段cd、de，作為刀心軌跡，進行插補。

（4）讀入CD，根據（jù）矢量夾角大於180°過渡方式為縮短型。則計算f的坐標值，輸出線（xiàn）段ef，作為刀心（xīn）軌（guǐ）跡（jì），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（shì）為伸長型。則計算g、h的（de）坐標值，輸出線段fg、gh、hE，作為刀心軌跡，進行插補。

（6）刀具半徑補償處理結（jié）束。