刀具补偿原理刀具补偿原理12为什么要进行刀具补偿为什么要进行刀具补偿n n在编写加工程序时，一般按照零件轮廓要求决定零件程序中的坐标尺寸，在机床实际加工中，CNC系统控制的是刀具中心（或基准点）轨迹，靠刀具的刀尖或刀刃的外缘来实现切削，因此，必须根据刀具的形状、尺寸等对刀具中心位置进行偏置，将零件编程轨迹转化成刀具中心轨迹，从而保证刀具按其中心轨迹移动，能加工出要求的零件轮廓，这种变换过程就称之为刀具补偿，也叫刀具偏置3r刀具ArB在铣床上用半径为在铣床上用半径为r r的刀具加工外形轮廓为的刀具加工外形轮廓为A A的工件时，刀具中心沿着与轮廓的工件时，刀具中心沿着与轮廓A A距离为距离为r r的轨迹的轨迹B B移动。我们要根据轮廓移动。我们要根据轮廓A A的坐标参数和刀具半径的坐标参数和刀具半径r r值计算出刀具中心轨迹值计算出刀具中心轨迹B B的坐的坐标参数，然后再编制程序进行加工，因控制系统控制的是刀具中心的运动。在轮廓加标参数，然后再编制程序进行加工，因控制系统控制的是刀具中心的运动。在轮廓加工中，由于刀具总有一定的半径，如铣刀半径或线切割机的钼丝半径等。刀具中心工中，由于刀具总有一定的半径，如铣刀半径或线切割机的钼丝半径等。刀具中心（刀位点）的运动轨迹并不等于所加工零件的实际轨迹（直接按零件廓形编程所得轨（刀位点）的运动轨迹并不等于所加工零件的实际轨迹（直接按零件廓形编程所得轨迹），数控系统的刀具半径补偿就是把零件轮廓轨迹转换成刀具中心轨迹。迹），数控系统的刀具半径补偿就是把零件轮廓轨迹转换成刀具中心轨迹。4常见的补偿常见的补偿加加工工中中心心：一一个个重重要要组组成成部部分分就就是是自自动动换换刀刀装装置置，在在一一次次加加工工中中使使用用多多把把长长度度不不同同的的刀刀具具，需需要要有有刀具长度补偿功能。刀具长度补偿功能。铣铣削削加加工工：为为刀刀具具中中心心沿沿所所需需轨轨迹迹运运动动，需需要要有有刀刀具半径补偿功能。具半径补偿功能。车车削削加加工工：可可以以使使用用多多种种刀刀具具，数数控控系系统统具具备备了了刀刀具具长长度度和和刀刀具具半半径径补补偿偿功功能能，使使数数控控程程序序与与刀刀具具形状和刀具尺寸尽量无关，可大大简化编程。形状和刀具尺寸尽量无关，可大大简化编程。 具具有有刀刀具具补补偿偿功功能能，在在编编制制加加工工程程序序时时，可可以以按按零零件件实实际际轮轮廓廓编编程程，加加工工前前测测量量实实际际的的刀刀具具半半径径、长长度度等等，作作为为刀刀具具补补偿偿参参数数输输入入数数控控系系统统，可以加工出合乎尺寸要求的零件轮廓。可以加工出合乎尺寸要求的零件轮廓。5补偿的分类补偿的分类刀具补偿一般分为刀具半径补偿和刀具长度补偿。 铣刀主要是刀具半径补偿； 钻头只需长度补偿； 车刀需要两坐标长度补偿和刀具半径补偿。6 刀具半径补偿刀具半径补偿 ISOISO标标准准规规定定，当当刀刀具具中中心心轨轨迹迹在在编编程程轨轨迹迹（零零件件轮轮廓廓ABCDABCD）前前进进方方向向的的左左侧侧时时，称称为为左左刀刀补补，用用G41G41表表示示。反反之之，当当刀刀具具处处于于轮轮廓廓前前进进方方向向的的右右侧侧时时称称为为右右刀刀补补，用用G42G42表示，如图所示。表示，如图所示。G40G40为取消刀具补偿指令。为取消刀具补偿指令。yyyyBCDCBCDC 刀补进行刀补进行ADABADAB刀补刀补刀补建立刀补建立刀补撤销刀补撤销进行进行刀补撤销刀补撤销刀补建立刀补建立OxOxOxOxa)G41a)G41左刀补左刀补b)G42b)G42右刀补右刀补刀具补偿方向刀具补偿方向7判断判断G41、G42的方法的方法8 在在切切削削过过程程中中，刀刀具具半半径径补补偿偿的的补补偿偿过过程程分为三个步骤：分为三个步骤： （1 1）刀刀刀刀补补补补建建建建立立立立 刀刀具具从从起起刀刀点点接接近近工工件件，在在原原来来的的程程序序轨轨迹迹基基础础上上伸伸长长或或缩缩短短一一个个刀刀具具半半径径值值，即即刀刀具具中中心心从从与与编编程程轨轨迹迹重重合合过过渡渡到到与编程轨迹距离一个刀具半径值。与编程轨迹距离一个刀具半径值。G41G41和和G42G42。 （2 2）刀刀刀刀具具具具补补补补偿偿偿偿进进进进行行行行 刀刀具具补补偿偿进进行行期期间间，刀刀具具中中心心轨轨迹迹始始终终偏偏离离编编程程轨轨迹迹一一个个刀刀具具半半径径的的距离。距离。 （3 3）刀刀刀刀补补补补撤撤撤撤销销销销 刀刀具具撤撤离离工工件件，返返回回原原点点。即即刀刀具具中中心心轨轨迹迹从从与与编编程程轨轨迹迹相相距距一一个个刀刀具具半半径值过渡到与编程轨迹重合。径值过渡到与编程轨迹重合。G40G40。910刀具半径补偿的转接过渡类型刀具半径补偿的转接过渡类型n n一般CNC系统，所能控制的加工轨迹仅限于直线和圆弧，前后两段编程轨迹间共有四种连接形式：LL、LC、CL、CC。根据两轮廓段交点处在工件侧的夹角的不同，直线过渡的刀具半径补偿可以分为下面三种转接过渡类型11121314三三三三 、刀具半径补偿算法、刀具半径补偿算法、刀具半径补偿算法、刀具半径补偿算法 刀刀具具半半径径补补偿偿计计算算：根根据据零零件件尺尺寸寸和和刀刀具具半半径径值值计计算算出出刀刀具具中中心心轨轨迹迹。对对于于一一般般的的CNCCNC装装置置，所所能能实实现现的的轮轮廓廓仅仅限限于于直直线线和和圆圆弧弧。刀刀具具半半径径补补偿偿分分B B功功能能刀刀补补与与C C功功能能刀刀补补，B B功功能能刀刀补补能能根根据据本本段段程程序序的的轮轮廓廓尺尺寸寸进进行行刀刀具具半半径径补补偿偿，不不能能解解决决程程序序段段之之间间的的过过渡渡问问题题，编编程程人人员员必必须须先先估估计计刀刀补补后后可可能能出出现现的的间间断断点点和和交交叉叉点等情况，进行人为处理。点等情况，进行人为处理。B B功能刀补计算如下：功能刀补计算如下： 1. 1. 直线刀具补偿计算直线刀具补偿计算 对对直直线线而而言言，刀刀具具补补偿偿后后的的轨轨迹迹是是与与原原直直线线平平行行的的直直线线，只只需需要要计计算算出出刀刀具具中中心心轨轨迹迹的的起起点点和和终终点点坐坐标值。标值。15 如如图图所所示示，被被加加工工直直线线段段的的起起点点在在坐坐标标原原点点，终终点点坐坐标标为为A A。假假定定上上一一程程序序段段加加工工完完后后，刀刀具具中中心心在在O O 点点坐坐标标已已知知。刀刀具具半半径径为为r r，现现要要计计算算刀刀具具右右补补偿偿后后直直线线段段O O A A 的的终终点点坐坐标标A A 。设设刀刀具具补补偿偿矢矢量量AAAA 的的投投影影坐坐标标为为, ,则则 162.圆弧刀具半径补偿计算对于圆弧而言，刀具补偿后的刀具中心轨迹是一个与圆弧对于圆弧而言，刀具补偿后的刀具中心轨迹是一个与圆弧同心的一段圆弧。只需计算刀补后圆弧的起点坐标和终点坐标同心的一段圆弧。只需计算刀补后圆弧的起点坐标和终点坐标值。如图值。如图5-45-4所示，被加工圆弧的圆心坐标在坐标原点所示，被加工圆弧的圆心坐标在坐标原点O O，圆弧，圆弧半径为半径为R R，圆弧起点，圆弧起点A A，终点，终点B B，刀具半径为，刀具半径为r r。假定上一个程序段加工结束后刀假定上一个程序段加工结束后刀具中心为具中心为A A ，其坐标已知。那么圆，其坐标已知。那么圆弧刀具半径补偿计算的目的，就弧刀具半径补偿计算的目的，就是计算出刀具中心轨迹的终点坐是计算出刀具中心轨迹的终点坐标标B B。设。设BBBB 在两个坐标上的在两个坐标上的投影投影为为17 n n18刀补实例刀补实例加工如图外部轮廓零件加工如图外部轮廓零件ABCDABCD时，由时，由ABAB直线段开始，接着加工直线段开始，接着加工直线段直线段BCBC ，按，按B B刀补处理后可求出相应的刀心轨迹刀补处理后可求出相应的刀心轨迹A A1 1B B1 1和和B B2 2C C1 1。19事事实实上上，加加工工完完第第一一个个程程序序段段，刀刀具具中中心心落落在在B B1 1点点上上，而而第第二二个个程程序序段段的的起起点点为为B B2 2，两两个个程程序序段段之之间间出出现现了了断断点点，只只有有刀刀具具中中心心走走一一个个从从B B1 1至至B B2 2的的附附加加程程序序，即即在在两两个个间间断断点点之之间间增增加加一一个个半半径径为为刀刀具具半半径径的的过过渡渡圆圆弧弧B B1 1B B2 2，才能正确加工出整个零件轮廓。，才能正确加工出整个零件轮廓。 可可见见，B B刀刀补补采采用用了了读读一一段段，算算一一段段，再再走走一一段段的的控控制制方方法法，这这样样，无无法法预预计计到到由由于于刀刀具具半半径径所所造造成成的的下下一一段段加加工工轨轨迹迹对对本本程程序序段段加加工工轨轨迹迹的的影影响响。为为解解决决下下一一段段加加工工轨轨迹迹对对本本段段加加工工轨轨迹迹的的影影响响，在在计计算算本本程程序序段段轨轨迹迹后后，提提前前将将下下一一段段程程序序读读入入，然然后后根根据据它它们们之之间间转转接接的的具具体体情情况况，再再对对本本段段的的轨轨迹迹作作适适当当修修正正，得得到到本本段段正正确确加加工工轨轨迹迹，这这就就是是C C功功能能刀刀具具补补偿偿。C C功功能能刀刀补补更更为为完完善善，这这种种方方法法能能根根据据相相邻邻轮轮廓廓段段的的信信息息自自动动处处理理两两个个程程序序段段刀刀具具中中心心轨轨迹迹的的转转换换，并并自自动动在在转转接接点点处处插插入入过过渡渡圆圆弧弧或或直直线线从从而而避避免免刀刀具具干干涉涉和和断断点点情况。情况。 20 21 22 23