数控系统数控刀补原理

CNC装置处理刀具位置补偿的有关计算，是在
轨迹插补前一次性处理完的，属于插补预处理，而
非实时任务。
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三、刀具长度补偿原理
以钻削加工为例简要说明刀具长度补偿原理。
如图2-13所示，标准刀具为Ⅰ，要求刀位点A运动到指定的 平面M，使用增量坐标编程（也可使用绝对坐标编程），终 点坐标为W1。但由于刀具重磨等原因，实际刀具为Ⅱ，刀位 点为B。若仍按编程要求使刀位点B到达平面M，实际位移 应为W2。这样应在编程终点坐标W1的基础上自动补偿一个 值W3，使其与实际终点坐标W2一致，而不必修改程序。即
数控机床与编程
宁波大学
机械学院
二0一0年
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第二章 数控系统及工作原理
第一节 概述
第二节 数控插补原理
第三节 数控补偿原理
第四节 位移与速度检测
第五节 伺服驱动与控制
第六节 CNC装置
第七节 CNC系统中的可编程控制器（PLC）
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第三节 数控补偿原理
补偿主要应用在两个方面
轨迹控制中有关刀具情况的补偿，如刀具半径 补偿、长度补偿和位置补偿等
如图2-14所示。
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刀尖回转半径 r
零件表面轮廓线
零件表面轮廓线
刀位点轨迹 （轮廓线的等距线）
刀位点
（回转中心）
a)
间距r 直线轮廓的等距线 r
直线轮廓
刀位点轨迹 刀尖圆弧中心 （轮廓线的等距线）(可选为刀位点)
b)
圆弧轮廓的等距线
圆弧轮廓 等距线半径R+r
r 圆弧半径R
c)
d)
图2-14 刀位编点辑运 ppt动轨迹与轮廓线关系
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2．刀具半径补偿的刀位点计算
如图2-15所示，设刀具半径补偿值为r。当零件 轮廓线是直线或圆弧时，刀位点的轨迹线形不 变，分别是与零件轮廓线距离为r的等距直线 和与零件轮廓线半径差为r的等距同心圆弧。
刀具半径补偿中刀位点一般采用矢量方法计算。
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百度文库 b2
b1
rB2
rB
n
N rB B'b1'
点坐标W2，使刀位点
B运动到平面M。
O
Ⅱ
B
Ⅰ
W3 W3
AW2 W1
G43 G44
编程要求刀位点 到达的平面M
图2-13 刀具长度补偿示意图
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四、刀具半径补偿原理
1．刀具半径补偿的作用
在数控铣床上用圆柱铣刀加工母线为任意曲线的平面 轮廓 时，刀位点轨迹应该是轮廓线的等距线 ；
使用圆头车刀车削零件表面，并将刀位点选为车刀的 圆弧切削刃圆心时，与上述情况相同。
（3）将刀补建立和撤消指令安排在零件加工的辅助空 行程程序段中，使刀补建立和撤消过程中不进行 切削加工。
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二、刀具位置补偿原理
O WCA
A(XA,ZA)
UBA
C(XC,ZC) UCA
B(XB,ZB)
WBA
Ⅰ
Ⅱ
图2-12刀具编位辑置 pp补 t 偿示意图
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当1号刀从B点直线运动到A点时，其在X轴、Z轴位 移增量分别为UBA、WBA
2. 刀补进行 ：刀补指令是模态指令，一经指定， 始终有效，直至被撤消。
3. 刀补撤消：若在某程序段出现刀补撤消指令， 则取消刀位点产生的偏置，使刀位点回复到 编程轨迹上。（T0100，G40，D00，H00 ）
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4．使用要点
（1）在G00和G01插补指令段建立和撤消刀补。
（2）在建立新的刀补时，应先撤消已建立的刀补，然 后再建立新的刀补。
进给运动中对机械传动情况的补偿，如传动间 隙补偿和传动副传动误差补偿等
本节仅介绍刀具长度补偿、位置补偿和半径 补偿。
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对刀仪对刀
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试切对刀
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刀具长编度辑p补pt 偿设置
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数控铣床对刀
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一、刀具补偿
1．几个基本概念
刀位点：用刀具体上与零件表面成形有密切关系的理想的或 假想的点来描述刀具位置，这个点称为刀具的刀位点。
数控铣床、数控镗铣床、加工中心等机床：
❖刀具半径补偿：使用G41和G42指令，用 D××给出刀补号
❖刀具长度补偿：用G43和G44指令，用H×× 给出刀补号。
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3．刀补的全过程
1. 刀补建立：在首次出现有刀补指令的插补程 序段，将刀补号对应的刀补值按指令要求补 偿到刀具的位移中，使刀位点相对编程轨迹 产生一个偏置。
刀具号和刀补号：对加工中使用的每一把刀具按
机床规定的编号方式进行编号，得到刀具号；为
每个刀号分配一组刀补号，每个刀补号对应该刀
具的刀补值（包括位置补偿值、半径补偿值、长
度补偿值）。
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2．刀补指令及其应用
数控车床：
❖位置补偿T0103 ：前两位表示刀号01，后两 位表示刀补号03。
❖半径补偿：使用G41或G42指令另外指定。
UBA XA XB WBA ZA ZB
当2号刀从C点运动到A点时，在X轴和Z轴上的位移增 量分别为UCA、WCA
UCA XA XC WCA ZA ZC
（2-12）
程序是按1号刀刀位点B点编制的。设I、K为2号刀X轴、 Z轴的刀补值，令
UCA XAXB I WCAZAZB K
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（2-13）
刀位点P
刀位点P
刀位点P
a)
刀位点P
b)
图 2-11 常 见 零 件 加 工 中 刀 具 的 刀 位 点
刀位点P
c)
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刀补：在编程时，将刀具简化为刀位点，用零件 本身轮廓进行编程，但要将实际刀具的参数输入 给CNC装置，输入的参数统称为刀补值；在程序中 适当的位置调用刀具补偿指令，CNC装置就会跟据 程序相应的刀补值自动调整刀位点的运动轨迹， 使刀位点的运动轨迹相对编程轨迹产生偏移，这 个偏移恰好能加工出要求的零件轮廓。
G41
W2W1W3
（2-15）
加号对应指令G43，减号对应指令G44。补偿值为
W 3W 2W 1 （2-16）
G43指令对应取正号，G44编指辑令ppt 对应取负号。
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刀具长度补偿原 理为：编程员按式 （2-16）计算刀具Ⅱ
的长度补偿值W3，并
输入到对应的刀补寄 存器中，当CNC装置 执行刀具长度补偿指 令时，数控装置按式 （2-15）计算Z轴终
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比较以上两式，得2号刀刀补值为：
I XB XC K ZB ZC
（2-14）
编程员按式（2-14）计算2号刀位置补偿值， 并将其输入到对应的刀补寄存器中，当CNC装置 执行刀具补偿指令时，按式（2-13）计算X轴和Z 轴位移增量，并按此位移增量控制刀具运动，使2 号刀刀位点C最终运动到A点。