刀具半径补偿

一、刀具半径补偿原理

(一)刀具半径补偿的概念

用铣刀铣削工件的轮廓时,刀具中心的运动轨迹并不是加工工件的实际轮廓。如图所示,加工内轮廓时,刀具中心要向工件的内侧偏移一定距离；而加工外轮廓时,同样刀具中心也要向工件的外侧偏移一定距离。由于数控系统控制的是刀心轨迹,因此编程时要根据零件轮廓尺寸计算出刀心轨迹。零件轮廓可能需要粗铣、半精铣和精铣三个工步,由于每个工步加工余量不同,因此它们都有相应的刀心轨迹。另外刀具磨损后,也需要重新计算刀心轨迹,这样势必增加编程的复杂性。为了解决这个问题,数控系统中专门设计了若干存储单元,存放各个工步的加工余量及刀具磨损量。数控编程时,只需依照刀具半径值编写公称刀心轨迹。加工余量和刀具磨损引起的刀心轨迹变化,由系统自动计算,进而生成数控程序。进一步地,如果将刀具半径值也寄存在存储单元中,就可使编程工作简化成只按零件尺寸编程。这样既简化了编程计算,又增加了程序的可读性。

刀具半径补偿原理

(二)刀具半径补偿的数学处理

1．基本轮廓处理

要根据轮廓尺寸进行刀具半径补偿,必需计算刀具中心的运动轨迹,一般数控系统的轮廓控制通常仅限于直线和圆弧。对于直线而言,刀补后的刀具中心轨迹为平行于轮廓直线的一条直线,因此,只要计算出刀具中心轨迹的起点和终点坐标,刀具中心轨迹即可确定；对于圆弧而言,刀补后的刀具中心轨迹为与指定轮廓圆弧同心的一段圆弧,因此,圆弧的刀具半径补偿,需要计算出刀具中心轨迹圆弧的起点、终点和圆心坐标。

2．尖角处理

在普通的CNC装置中,所能控制的轮廓轨迹只有直线和圆弧,其连接方式有:直线与直线连接、直线与圆弧连接、圆弧与圆弧连接。图所示为直线与直线连接时各种转接的情况,编程轨迹为OA→AP。

直线至直线左刀补情况

(a)、(b)缩短型转换；(c)伸长型转换；(d)插入型转换

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