第三節(jié)

刀具半徑補償原理2023/2/51數控技術第三節(jié)刀具半徑補償原理一.刀具半徑補償的基本概念

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

根據按零件輪廓編制的程序和預先設定的偏置參數，數控裝置能實時地、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數控技術.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?？杀苊庠诩庸ぶ杏捎诘毒甙霃降淖兓?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，只需修改相應的偏置參數即可。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實現，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數控技術.刀具半徑補償的常用方法：

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數控技術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，這樣才能避免產生過切。這種刀補方法，無法滿足實際應用中的許多要求。因此現在用得較少，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數控技術

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過切自動預報(在內輪廓加工時)，從而避免產生過切。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數控技術.刀具半徑補償的工作原理.刀具半徑補償的工作過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數控技術.C刀補的轉接形式和過渡方式轉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接形式

第三節(jié)刀具半徑補償原理直線與直線轉接直線與園弧轉接園弧與直線轉接園弧與園弧轉接2023/2/58數控技術刀具中心軌跡編程軌跡非加工側加工側非加工側編程軌跡刀具中心軌跡加工側過渡方式

對應兩編程軌跡，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數控技術根據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數控技術.刀具中心軌跡的轉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數控技術刀具半徑補償的建立和撤消形式轉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數控技術刀具半徑補償的進行過程刀

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數控技術.刀具半徑補償的實例讀入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數控技術讀入BC，因為∠ABC＜90o，同理，由表可知，段間轉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，段間轉接的過渡形式是縮短型。則計算出f點的坐標值，由于是內側加工，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數控技術讀入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束。

ghBfedcbAOCDEa第三節(jié)刀具半徑補償原理2023/2/516數控技術.加工工過程中的過切判別原理前面我們說過C刀補能避免過切現象，是指若編程人員因某種原因編制出了肯定要產生過切的加工程序時，系統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數控技術.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，就將產生過切削現象。圖中，編程軌跡為ABCD，B′為對應于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，確定刀具中心應從B′點移到C′點。顯然，這時必將產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數控技術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數控技術2.圓弧加工時的過切削判別

在內輪廓圓弧加工（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那么就會產生過切削。

G41G03G42G02rDrDRR第三節(jié)刀具半徑補償原理2023/2/520數控技術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（內側加工）