数控原理与编程课件3.ppt

2.5 数控系统的刀具补偿功能 数控系统的刀具补偿功能主要是为了简化编程、方便操作而设置的，包括刀具半径补偿和刀具长度补偿。 2.5.1 刀具半径补偿 1.刀具半径补偿的概念 如图所示，用棒铣刀铣削零件轮廓表面。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，注意到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。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，只需要依照刀具半径值编写公称刀心轨迹。加工余量和刀具磨损量引起的刀心轨迹变化，由系统自动计算，进而生成数控程序。 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。 实际加工中，操作者根据零件图纸尺寸编程，同时将加工余量和刀具半径值输入系统内存并在程序中调用，由数控系统自动使刀具沿轮廓线偏置一个值，正确地加工出所需零件轮廓。这种以按照零件轮廓编制的程序和预先设定的偏置量为依据，自动生成刀具中心轨迹的功能即称为刀具半径补偿功能。 2.刀具半径补偿功能的实现 对于直线加工，刀具补偿后的刀具中心轨迹是与原直线平行的直线，因此只要计算出刀具中心轨迹的起点和终点坐标值即可；对于圆弧加工，刀具补偿后的刀具中心轨迹是一个与原圆弧同心的一段圆弧，因此需要计算出刀具补偿后圆弧的起点、终点坐标值。 （1）直线切削刀具半径补偿计算 如图所示，正在加工的直线终点坐标为A（X、Y）。假定上段程序加工完成后，刀具中心位于O`，现需计算刀具半径（R）补偿后直线O`A`的终点（X`、Y`）。设终点刀具半径偏置矢量AA`的坐标投影为（△X，△Y） 则有： X`=X+△Y Y`=Y+△X 因为： 固A`点的坐标值为： （2）圆弧切削刀具半径补偿计算 如图所示，r为所加工圆弧的半径，圆弧起点A（X0，Y0），终点B（Xe，Ye）。假定上段程序加工完成后刀具中心点为A` （X0`，Y0`），那么BB`和AA`的长度为刀具半径R。设BB`在两坐标轴上的投影为（△X，△Y），则 X 两段轮廓相交时为了避免在交叉处出现间断点或交叉点。一种简单的处理方法是在尖角过渡处总使刀具中心轨迹以小于180°的圆弧由上段终点运动至下段始点，该过渡圆弧是由数控系统自动加入的，过渡圆弧的半径就是刀具半径R。但当有些内轮廓时会出现工件的过切现象，对此有些数控系统在作刀具半径补偿尖角过渡时，内轮廓处需由编程者在两程序段之间人为地加入一个过渡圆弧。 有的数控系统是在系统内部引入大量算法，解决相邻两线各种尖角过渡的刀具半径补偿问题。 3.直线过渡型刀具半径补偿（C刀补） C刀补是数控系统为解决尖角过渡问题而设计的。专门处理两个程序段间转换的各种情况。它是由数控系统根据实际轮廓完全一样的编程轨迹，直接算出刀具中心轨迹的转接交点，然后再对原来的程序轨迹（刀具中心轨迹）作伸长或缩短的修正。 CNC系统中，根据相邻两程序段所走的线型不一样，以及两个程序轨迹的矢量夹角和刀具补偿方向的不同，将转接过渡方式分为三种类型：伸长型、缩短型和插入型（直线过渡型和圆弧过渡型）。 2.5.2 刀具长度补偿 1.刀具长度补偿的概念 在立式加工中心上加工需要多个工步才能完成的零件，考虑不同的工步采用不同的刀具，对每把刀具来说，主轴前端面至零件对刀面的距离Hi不一致。如果按零件标注尺寸编程，需要系统保存与该把刀具对应的Hi，以便在执行加工程序时与编入程序的零件尺寸叠加，走出所要求的轨迹。同理，刀具长度方向上的磨损，也可利用刀具长度补偿功能加以补偿。 2.刀具长度补偿的实现 刀具长度补偿有时是以位置补偿体现的。以数控车床刀架为例。四方刀架装有不同尺寸的刀具。设图示刀架中心位置为各刀具的换刀点，并以1号刀具刀尖B点为所有刀具的编程起点。当1号刀从B点移动到A点时，增量值（编程值）为： 当换2号刀加工时，2号刀刀尖处在C点位置，要想运用A、B两点的坐标值计算C点到A点的移动量，必须知道B点与C点坐标位置的差值，用这个差值对B点到A点的位移量进行修正补偿，就能实现C点向A点的移动。为此，把B点（基准刀尖位置对C点的位移差值用以C点为坐标原点的I、K直角坐标系表示，当C点向A点移动时，有 当需要刀具复位，如上述2号刀A点返回C点时，其过程正好与加工过程相反，与1号刀尖从A点回到B点反方向相差一个刀补值。因此这时需要一个绝对值相等、符号相反的补偿量。即 这种补偿一个反量的过程称为刀具位置补偿取消。 3.刀具位置补偿的处理方法 从上述刀补原理可知，刀具位置补偿的最终实现是反映在刀架移动上。各把刀具位置的补偿量和方向可通过实测后用面板拨盘给定或键