CNC數控編（biān）程（chéng）刀具半（bàn）徑補償原理

一、刀具半徑補償的基本概（gài）念

1. 什麽是（shì）刀具半徑補償

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

2. 刀具（jù）半（bàn）徑功能的主要（yào）用途

① 由於刀具的磨損或因換刀引起的刀具半徑變（biàn）化時，不必重新編程，隻需（xū）修改相應的偏置參數即可。

② 加工餘量的預留可通過修（xiū）改偏置參數實現，而不（bú）必（bì）為粗、精（jīng）加工各編製一個程序。

3. 刀具半徑補償（cháng）的常用方法

(1) B刀補

特點：刀具中心軌跡的段（duàn）間都是用圓弧連接過渡（dù）。

優點：算法簡（jiǎn）單，實現容易。

缺點：

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

② 內輪廓加工時，必須由編程人員（yuán）人為的加一個輔助的過渡圓弧，且必須保證過渡圓弧的半徑大於刀具半徑。這樣：一是增加編（biān）程（chéng）工（gōng）作難度（dù）；二是稍有疏忽（hū），過渡圓弧半徑小於（yú）刀具半徑時，會因刀具幹涉而產生過切，使加工零件（jiàn）報（bào）廢。

（2）C刀（dāo）補

特點：刀具中心軌（guǐ）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交點。

優點（diǎn）：尖角（jiǎo）工藝性好；在加工內輪廓時，可（kě）實（shí）現過切自動預報。

兩種刀補在處理方（fāng）法上的區別：

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

C刀補（bǔ）采用一次對兩段進行處理的方法。先處理本段（duàn），再根據下一（yī）段來確定刀具中心軌跡的段間過渡狀態，從而完成本段刀（dāo）補運算（suàn）處理。

二、刀具半徑補償的工作原理

1. 刀具半徑補償的過程

刀具半徑（jìng）補償的（de）過程分三步。

（1）刀補（bǔ）建立（lì）

刀具從起點接近工件，在編程軌跡基礎上（shàng），刀具中心向左（G41）或（huò）向右（G42）偏離一個偏（piān）置量的距離。不能進行零件的加工。

（2）刀補進行

刀具中心軌跡與編程（chéng）軌跡（jì）始終（zhōng）偏離一個偏置量的距離。

（3）刀補撤消

刀（dāo）具撤離（lí）工件，使刀具中心軌跡終點與（yǔ）編程軌（guǐ）跡終點（如起刀點）重合。不能進行加工。

2. C機能刀具半（bàn）徑補償的轉接形式和過渡（dù）方式

（1）轉接形式

隨著前後兩段編程軌跡線形的不同（tóng），相應（yīng）的（de）刀具中心軌跡有不同的轉接（jiē）形（xíng）式。CNC係統都有直線和圓弧插補功能，對這兩種線形組成的編（biān）程軌跡，有四（sì）種轉接形式：

① 直線（xiàn）有直線轉接；

② 直（zhí）線與圓弧轉接（jiē）；

③ 圓（yuán）弧與（yǔ）直線轉接；

④ 圓弧與圓弧轉接。

（2）過渡方式（shì）

矢量（liàng）夾角（jiǎo）α：兩編程軌跡（jì）在交點（diǎn）處非加（jiā）工側的夾角。如上圖所示。

根據矢（shǐ）量夾角和刀補方向（xiàng）（G41/G42），從一編程段（duàn）到（dào）另一編程段的連接方式（過渡方式）有三種：

縮短型： α≥180°

伸長型： 900≤α≤180°

插入型： 00≤α≤90°

3. 刀具中心軌跡的轉接形式和過渡方式列表

表（biǎo）1、表2給（gěi）出（chū）了四種轉（zhuǎn）接形式的三種過渡方式在（zài）插補過程（三步）中（zhōng）的刀具中心軌跡的（de）列表。表中，實線---編程軌跡（jì），虛線---刀具中心軌跡，箭頭（tóu）---走刀方向，α---矢量夾角，r—刀具中心偏置量。

對（duì）刀補建立程序段（duàn）：

當（dāng）本（běn）段編程軌跡與下段編程（chéng）軌跡為非縮（suō）短型時，刀具中心將從起刀點快速走到本段編程軌（guǐ）跡終點處的刀具半徑（jìng）矢量的頂點；當為縮短型時，刀具中心將從起刀點快速走到下段編程軌跡起點處的刀具半徑矢量的頂點（diǎn）。

對刀補撤（chè）消程序段：

當本段編程軌跡與下（xià）段編程軌跡為非縮短型時（shí），刀具中心將從撤消段編程軌跡起點（diǎn）處的刀具半徑矢量的頂點走到編程終點；當為縮短型時，刀具中心將從上段編程軌跡終點處刀具半徑（jìng）矢量的頂點快速走（zǒu）到編程軌跡終點（diǎn）。

4. 刀具中心軌跡的計算

計算依據：編程（chéng）軌跡和刀具中心偏置量。

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

計算的已知量：刀具（jù）半徑矢量（），編程矢量（），矢量夾角（jiǎo）α。

計（jì）算方法：J點和K點可根據刀具半徑矢量的模量和方向（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

下麵說明刀具半徑補償的工（gōng）作（zuò）過程。如上圖：

（1）讀入OA，判斷是刀補建立。

（2）讀入AB，根據矢量夾（jiá）角小於90°過渡方式為插入型。則計算a，b，c的坐標值，輸出線段Oa、ab、bc，作為刀心軌跡，進（jìn）行插補。

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

（4）讀入CD，根據矢量夾（jiá）角（jiǎo）大於180°過渡方式為（wéi）縮短型。則計算f的坐標值，輸出線段ef，作為刀心軌跡，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（guò）渡方式為伸長型。則計算g、h的坐標值，輸出線段fg、gh、hE，作（zuò）為刀心軌跡，進行插補。

（6）刀具半徑補償處理結束。