刀具半径补偿原理

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数 控 技 术 第 五 章 数 控 机 床 的 控 制 原 理

第三节 刀具半径补偿原理

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数 第三节 刀具半径补偿原理 控 技 术 一. 刀具半径补偿的基本概念 1。什么是刀具半径补偿(Tool Radius Compensation[offset])第 五 章 数 控 机 床 的 控 制 原 理根据按零件轮廓 编制的程序和预先设 定的偏置参数，数控 装置能实时地、自动 地生成刀具中心轨迹C” A C A’ B B’ G42 刀具 编程轨迹 G41

刀具

的功能称为刀具半径补偿功能。

C’

刀具中心轨迹

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数 第三节 刀具半径补偿原理 控 技 术 2. 刀具半径补偿功能的主要用途第 五 章 数 控 机 床 的 控 制 原 理 实时将编程轨迹变换成刀具中心轨迹。可避免在加工 中由于刀具半径的变化(如由于刀具损坏而换刀等原 因)而重新编程的麻烦。 刀具半径误差补偿，由于刀具的磨损或因换刀引起的 刀具半径的变化，也不必重新编程，只需修改相应的 偏置参数即可。 减少粗、精加工程序编制的工作量。由于轮廓加工往 往不是一道工序能完成的，在粗加工时，均要为精加 工工序预留加工余量。加工余量的预留可通过修改偏 置参数实现，而不必为粗、精加工各编制一个程序。3

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数 第三节 刀具半径补偿原理 控 技 3. 刀具半径补偿的常用方法： 术第 B刀补： 五 如图所示，该法对 章 加工轮廓的连接都是以 数 控 园弧进行的。 机 床 的 控 制 原 理

刀具

编程轨迹G41

C” A C A’ C’ B B’ 刀具中心轨迹 G42

刀具

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第三节 刀具半径补偿原理 在外轮廓尖角加工时，由于轮

廓尖角处始终处于切削状态，尖角的加工工艺性差。 在内轮廓尖角加工时，由于C” 点不易求得(受计算能力的限制) 编程人员必须在零件轮廓中插 入一个半径大于刀具半径的园 弧，这样才能避免产生过切。A C A’ C’ C” B B’ 刀具中心轨迹 G42 刀具 编程轨迹 G41

刀具

这种刀补方法，无法满足实际应用中的许多要求。因此现在用得 较少，而用得较多的是C刀补。

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第三节 刀具半径补偿原理 C刀补刀具 编程轨迹 G41

采用直线作为轮廓间的过渡 第 五 章 特点： 数 尖角工艺性好 控 机 可实现过切自动预报(在内轮廓加 床 的 工时) ,从而避免产生过切。 控 制 原 理

C” A C A’ C’ B B’ G42

刀具

刀具中心轨迹

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数 第三节 刀具半径补偿原理 控 技 术 二. 刀具半径补偿的工作原理 1 .刀具半径补偿的工作过第 五 章 数 控 机 床 的 控 制 原 理 程 刀补建立刀补撤销 刀具中心轨

迹 编程轨迹

刀补进行 刀补撤销。起刀点 刀补建立

刀补进行

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数 第三节 刀具半径补偿原理 控 技 术 2.C刀补的转接形式和过渡方式 转接形式

第 前后两编程轨迹的不同，刀具中心轨迹的连接方法不同 五 章 在一般的CNC装置中，均有园弧和直线插补两种功能。对由这 数 两种线形组成的编程轨迹有以下四种转接形式 控 机 床 直线与直线转接 园弧与直线转接 的 控 直线与园弧转接 园弧与园弧转接 制 原 理8

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第三节 刀具半径补偿原理 过渡方式

对应两编程轨迹，刀具中心轨迹过渡连接形式矢量夹角 : 指两编程轨迹在交点处非加工侧的夹角 加工侧

非加工侧 编程轨迹 刀具中心轨迹 加工侧

刀具中心轨迹 编程轨迹

非加工侧

缩短型

伸长型

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第三节 刀具半径补偿原理根据两段程序轨迹的矢量夹角 和刀补方向的不同，过渡方式有以下几种： 缩短型：矢量夹角 ≥180o 刀具中心轨迹短于编程轨迹的过渡方式。 伸长型：矢量夹角90o≤ <180o 刀具中心轨迹长于编程轨迹的过渡方式。 插入型：矢量夹角 <90o 在两段刀具中心轨迹之间插入一段直线的过渡方式。10

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数 第三节 刀具半径补偿原理 控 技 3. 刀具中心轨迹的转接形式和过渡方式列表 术第 五 章 数 控 机 床 的 控 制 原 理刀具半径补偿功能在实施过程中，各种转接形式和过渡方式的

情况，如下面两表所示。表中实线表示编程轨迹；虚线表示刀具中心轨迹； 为矢量夹角；r为刀具半径；箭头为走刀方向。表

中是以右刀补(G42)为例进行说明的，左刀补(G41)的情况与右刀补相似，就不再重复。

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第三节 刀具半径补偿原理刀具半径补偿的建立和撤消转接矢量 夹角 形式

刀补建立(G42) 直线 ---- 直线 直线 ---- 圆弧

刀补撤消(G42) 直线 ---- 直线 圆弧 ---- 直线

过渡 方式

α ≥180o

r α

r r

r

缩短 型

90o≤α <180o

r

r

r

r

伸 长 型

插 α <90o r

r

r

r

入 型

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第三节 刀具半径补偿原理刀具半径补偿的进行过程刀 直线 ---- 直线 α ≥180o α 补 进 行(G42) 圆弧 ---- 直线 α 圆弧 ---- 圆弧 α 直线 ---- 圆弧 α 过渡 方式 缩 短 型

90o≤α <180o

α r

α r

α

r

α r

伸 长 型

插 α <90o α r α α r α r 入 型

r

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分

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第三节 刀具半径补偿原理4. 刀具半径补偿的实例 读入OA,判断出是刀补建

第 五 章 读入AB,因为∠OAB<90o, 且又是右刀补(G42), 数 控 由表可知，此时段间转接 机 床 的过渡形式是插入型。则 的 计算出a、b、c的坐标值， 控 制 并输出直线段oa、ab、bc, 原 供插补程序运行。 理

立，继续读下一段。

E O D C a b A B

c

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第三节 刀具半径补偿原理 读入BC,因为∠ABC<90o,同理， 由表可知，段间转接的过渡形式

第 标值，并输出直线cd、de。 五 章 读入CD,因为∠BCD>180o,由 数 表可知，段间转接的过渡形式是 控 缩短型。则计算出f点的坐标值， 机 由于是内侧加工，须进行过切判 床 的 别(过切判别的原理和方法见后 控 述),若过切则报警，并停止输 制 出，否则输出直线段ef。 原 理

是插入型。则计算出d、e点的坐

E O D C a b A B d e

f

c

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第三节 刀具半径补偿原理 读入DE(假定有撤消刀补的 G40命令),因为90o< ∠CDE<180o,由于是刀补 O D C a b A B f e h g E

撤消段，由表可知，段间转接的过渡形式是伸长型。则 计算出g、h点的坐标值，然 后输出直线段fg、gh、hE。 刀具半径补偿处理结束。

c

d