​CNC數控加（jiā）工刀具半徑補償原理

一（yī）、刀具半徑補償的基本概念

1. 什麽是刀具半徑（jìng）補（bǔ）償

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

2. 刀具半徑功能的主要用途

① 由於刀具的磨損或因換刀引起的刀具半徑（jìng）變化時，不必（bì）重新編（biān）程，隻需修（xiū）改相應的偏置參數即可（kě）。

② 加工餘量的（de）預留可通（tōng）過修改偏置參數實現，而不（bú）必為粗、精加工各編製一個（gè）程序。

3. 刀具半徑補（bǔ）償的（de）常用（yòng）方法

(1) B刀補

特點（diǎn）：刀具（jù）中心（xīn）軌跡的段間都（dōu）是用圓弧連接過（guò）渡。

優點：算法簡單，實現（xiàn）容易。

缺點：

① 外輪廓加工時，由於圓弧連接時，刀（dāo）具始終在一點切（qiē）削，外（wài）輪廓（kuò）尖（jiān）角被加工成小圓角。

② 內輪廓加工時，必須由編（biān）程人員人為的加一個輔助（zhù）的過渡圓弧，且必須保證過渡圓弧的半（bàn）徑大於刀具（jù）半徑。這（zhè）樣：一是增加編程工作難度；二（èr）是稍有疏忽，過渡圓弧半徑小於刀具半徑時，會因刀具幹涉（shè）而產生過切，使加工零件報廢。

（2）C刀補

特點：刀具中心軌跡段間采用直線連接過渡。直（zhí）接實時自動計算刀具中（zhōng）心軌跡的轉接交點。

優（yōu）點：尖角工藝性好；在加（jiā）工內輪廓時，可實現過切自動預報。

兩種刀補在處理方法上的區別：

B刀補采用讀一段，算一段，走一段（duàn）的處（chù）理方法。故（gù）無法預計刀具半徑造成的下一段軌跡對本段軌跡的影響。

C刀補采用一次對兩段進行（háng）處理的方法。先處理本段（duàn），再（zài）根據下一段來確定刀具中心軌跡（jì）的段間（jiān）過（guò）渡狀態，從而完成本段刀（dāo）補運算處理。

二、刀具半徑補償的（de）工作原理

1. 刀具半徑補償的（de）過程

刀具半徑補償的過（guò）程分三步（bù）。

（1）刀補建立

刀具從起點接近工件，在編程軌（guǐ）跡基礎上，刀具（jù）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（shǐ）刀具中心軌跡終點與編（biān）程軌跡終點（如起刀點（diǎn））重合。不能進（jìn）行加工（gōng）。

2. C機能刀具半徑補償的（de）轉接形式和過渡方式

（1）轉接形式

隨著前後兩段編程軌跡線形的不同，相應的（de）刀具中心軌跡有不同的轉（zhuǎn）接形式。CNC係統都有直（zhí）線和圓弧插補功能，對這兩種線形組成的編程軌跡，有四種轉接形式：

① 直線有直線轉接；

② 直線與（yǔ）圓弧轉接；

③ 圓弧與（yǔ）直線轉接；

④ 圓弧與圓弧轉接。

（2）過渡方式

矢量夾角α：兩編程軌跡在（zài）交點處非（fēi）加工側的夾角。所示。

根據矢量夾角和刀補方向（G41/G42），從一編程段到另（lìng）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（zhōng）心軌跡的轉（zhuǎn）接形式和過渡方式列表

三（sān）種過渡方式在插補過程（三步）中的刀具中心軌跡的列表。表中，實線---編程軌跡，虛線---刀具中心軌跡，箭頭---走刀方向，α---矢（shǐ）量夾角，r—刀具中心偏（piān）置量。

對刀補（bǔ）建立程序段（duàn）：

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

對刀補（bǔ）撤（chè）消程序段：

當本段編（biān）程軌跡與下段編程軌跡為非縮短型時，刀具中心將從撤消段（duàn）編程軌（guǐ）跡起點（diǎn）處（chù）的刀具半（bàn）徑矢量的頂點走到編程終點；當為縮短型時，刀具（jù）中心（xīn）將從上段編程軌跡終點處刀（dāo）具（jù）半徑矢量的頂點快速走到編程軌跡（jì）終點。

4. 刀具中心軌跡的計算

計算依據：編（biān）程軌跡和刀具中心偏置量。

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

計算的已知量：刀具半徑矢量（），編程矢量（），矢量夾角α。

計（jì）算方法：J點和K點可根據刀具半徑矢量的模（mó）量和方向（垂直於編程矢（shǐ）量）計算。C點和Cˊ點的（de）坐標（biāo）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作過程。

（1）讀入OA，判斷是刀補建立。

（2）讀入AB，根據矢量（liàng）夾角（jiǎo）小於90°過渡方式為插入型。則計算a，b，c的坐標（biāo）值，輸出線段Oa、ab、bc，作為（wéi）刀心軌跡，進行插補。

（3）讀入BC，根據矢量夾角（jiǎo）小於90°過渡方式為插入型。則（zé）計算d、e的坐標值，輸出線段cd、de，作為刀（dāo）心軌跡，進行插（chā）補。

（4）讀入CD，根據矢量夾角大於180°過渡方式為縮短型。則計算f的坐標值，輸出線段ef，作為刀心軌跡，進行（háng）插補（bǔ）。

（5）讀入DE，判斷是刀補撤消，根據矢量夾角大於90°而小於（yú）180°，過渡方（fāng）式為伸長型。則計算g、h的坐標（biāo）值，輸（shū）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（lǐ）結束。