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C功能刀具半径补偿算法与实现 ? 4O?《机床与液压》2005.No.8 C功能刀具半径补偿算法与实现 李峰 (湖北汽车工业学院机械工程系,十堰4420o2) 摘要:提出了一种实用的C功能刀补实现方法,该方法简单实用,可方便地用于两轴CNC系统和数控仿真系统. 关键词:刀具补偿;数控系统;算法 中图分类号:TP391文献标识码:B文章编号:1OOI一3881(2005)8—040—2 ImplementationandAlgorithmofC—-functionCutterRadiusCompensation LIFeng (Dept.ofMechanicalEngineering,HubeiAutomotiveIndustriesInstitute,Shiyan442002,China) Abstract:ApracticalmethodtorealizeC—functioncutterradiuscompensationwaspresented.Themethodissimpleandpracti— cal,andcanbeappliedintwo—axisCNCsystemandCNCsimulationsystem. Keywords:Cuttercompensation;CNCsystem;Algorithm OC刀补的原理 CNC一般在执行一个程序段的同时会把下一个 程序段处理并准备好,这样可以避免加工转段时的停 机.但由于刀具总有一定的半径,刀具中心的运动轨 迹并不等于所需加工零件的实际轮廓,CNC要把编 程的轨迹换算成刀具中心的运动轨迹,这就是刀具半 径补偿,现在的CNC系统大多数采用直线过渡的c 刀补方式.c刀补在计算完本段轨迹后,提前将下一 段程序读入,然后根据它们之间转接的具体情况,在 对本段轨迹作适当的修正以得到正确的本段加工轨 迹.c刀补自动处理两个程序段刀具轨迹的转接,编 程人员完全可以按工件轮廓编程.图1是本数控系统 的刀补过程流程图. 译码缓冲区BS卜_—YJ~l-缓冲区csH直线或圆弧插补 图1数控系统刀补过程流程图 采用c刀补,当系统启动后,第一段程序先被 读入并经过译码后存入Bs,在Bs中算得的第一段编 程轨迹被送到CS暂存后,又将第二段读入Bs,算出 第二段编程轨迹,接着,对第一,第二段编程轨迹的 连接方式进行判别,根据判别结果,再对CS中第一 段编程轨迹作相应的修正,修正结束后,计算机将修 正后的第一段编程轨迹取出进行插补位控运算,运算 结果送伺服单元予以执行.其它程序段与此相同. 1刀补轨迹和转接类型 在实际加工过程中,当前要刀补的轨迹与下一段 轨迹的转接有如下4种常见的情况: (1)直线接直线;(2)直线接圆弧;(3)圆弧 接直线;(4)圆弧接圆弧. 根据两段程序轨迹交角处在工件侧的转接角 的不同(如为圆弧可用交点处的切线作为角度定义 的直线),以上四种轨迹转接形式的每一种都有以下 三种转接过渡类型:伸长型,缩短型,插入型.缩短 ? 型是指由于考虑刀具半径补偿,前后两段刀具中心轨 迹的交点将截短在只考虑一段时的刀具中心轨迹;伸 长型是指前后两段刀具中心轨迹的交点将延长只考虑 一 段时的刀具中心轨迹;而插入型也是伸长型一种, 只是由于此时前后两段刀具中心轨迹之间的夹角较 小,它们的交点将在比较远的地方,如果此时仍然采 用伸长型转接,势必要增加刀具非切削的空行程时 间,为了避免这种情况而采用插入型,此时对原来的 程序段而言,相当于由机床数控装置自动在中间又插 入了一段程序段. 从转接角来考察: (1)丌≤lt;2仃,缩短型;(2),rr/2≤lt;丌, 伸长型;(3)0≤lt;,rr/2,插入型.转接角被约 定为工件侧转接处两个运动方向的夹角. 2刀具半径补偿类型的判别方法 J半径为d,规x+c(x,zz) 定左,7J补时dgt;0,右刀补u,41/,. 时dlt;0.以直线和直线的, 转接为例,推出转接类型,B(x,) 的判别条件,其它三种类.Y.) 型转接型式可以转换为直oL—————一 线和直线的转接而得到同 样的结果.图2孽接型判图2所示,对两旋别示意图 转坐标系有: AX2=Vsinc~l+Ucosc~l AZ2:VcosctI—Usint~l 其中:AX2:X2一XI;AXI:XI一 AZ2=Z2一Z1;AZl:Z1一 可得U:AX2COSO/I一△sinaI V=AX2sina1一AZ2COSO/I 左刀补时(dgt;0):360.一,有 sina:一si:一U/d2 COSO/:co:V/d2 右刀补时(dlt;0):,有 sina:U/d2 COSO/:一V/d 《机床与液压gt;2005.No.8?41? 式中:d:=(△+△z) 由于sinct1=AX1/d1 c