刀具补偿原理

刀具补偿原理
为什么要进行刀具补偿
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
（2）刀具补偿进行 刀具补偿进行期间，刀 具中心轨迹始终偏离编程轨迹一个刀具半径的 距离。
（3）刀补撤销 刀具撤离工件，返回原点。 即刀具中心轨迹从与编程轨迹相距一个刀具半 径值过渡到与编程轨迹重合。G40。
刀具半径补偿的转接过渡类型
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
y
B
C
y
D
C
刀补进行 刀补建立
O
AD
刀补撤销 x
刀补撤销 O
A 刀补建立
B 刀补 进行
x
a) G41 左刀补
b) G42右刀补
刀具补偿方向
判断G41、G42的方法
在切削过程中，刀具半径补偿的补偿过程 分为三个步骤：
（1）刀补建立 刀具从起刀点接近工件， 在原来的程序轨迹基础上伸长或缩短一个刀具 半径值，即刀具中心从与编程轨迹重合过渡到 与编程轨迹距离一个刀具半径值。G41和G42。
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。
刀具半径补偿
ISO标准规定，当刀具中心轨迹在编程轨迹（零件轮廓 ABCD）前进方向的左侧时，称为左刀补，用G41表示。 反之，当刀具处于轮廓前进方向的右侧时称为右刀补， 用G42表示，如图所示。G40为取消刀具补偿指令。
三 、刀具半径补偿算法
刀具半径补偿计算：根据零件尺寸和刀具半径值 计算出刀具中心轨迹。对于一般的CNC装置，所能实现 的轮廓仅限于直线和圆弧。刀具半径补偿分B功能刀补 与C功能刀补，B功能刀补能根据本段程序的轮廓尺寸 进行刀具半径补偿，不能解决程序段之间的过渡问题， 编程人员必须先估计刀补后可能出现的间断点和交叉 点等情况，进行人为处理。B功能刀补计算如下：
就是计算出刀具中心轨迹的终点
坐标B′ 。设BB′在两个坐标上
的投影
为
β O
R
r A′(Xa′,Ya′)
A(Xa,Ya) x

刀补实例
加工如图外部轮廓零件ABCD时，由AB直线段开始，接着加 工直线段BC ，按B刀补处理后可求出相应的刀心轨迹A1B1和 B2C1。
事实第点个才上，间能二，只断正个加点确有程工之加刀序完工具间段第出中增的一整加心起个个一走点程零个一为序件个半B段2轮径从，，廓为B两1刀至。刀个B具具程2的中半序附心径段加落的之程在过间序B渡1出点，圆现上即弧了，在B1断两而B2，
车削加工：可以使用多种刀具，数控系统具备了刀 具长度和刀具半径补偿功能，使数控程序与刀具 形状和刀具尺寸尽量无关，可大大简化编程。 具有刀具补偿功能，在编制加工程序时，可 以按零件实际轮廓编程，加工前测量实际的刀具 半径、长度等，作为刀具补偿参数输入数控系统， 可以加工出合乎尺寸要求的零件轮廓。
补偿的分类
可见，B刀补采用了读一段，算一段，再走一段的控 制方法，这样，无法预计到由于刀具半径所造成的下 一段加工轨迹对本程序段加工轨迹的影响。为解决下 一段加工轨迹对本段加工轨迹的影响，在计算本程序 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，再对本段的轨迹作适当修正，得 到本段正确加工轨迹，这就是C功能刀具补偿。C功能 刀补更为完善，这种方法能根据相邻轮廓段的信息自 动处理两个程序段刀具中心轨迹的转换，并自动在转 接点处插入过渡圆弧或直线从而避免刀具干涉和断点 情况。
则
X2 Y2
X X X Y Y Y
xOA AAK
X r sin r Y
X2 Y2
Y r cos r
X
X2 Y2
y A(X,Y)
O
αБайду номын сангаас
r
ΔY K
α A′(X′,Y′)
ΔXK
x
O′
2. 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
1. 直线刀具补偿计算
对直线而言，刀具补偿后的轨迹是与原直线平行 的直线，只需要计算出刀具中心轨迹的起点和终点坐 标值。
标标O如′A为已′图的A知所终。。示点假刀，坐定具被标上半加A一径′工。程为直设序r，线刀段现段Y具加X要的补工计起偿Y完X算点矢后刀在量，具X坐A刀r2rA右标X具Y′的补原中Y投偿点2心影后，在坐直终O标′线点点为段坐坐,
（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。
常见的补偿
加工中心：一个重要组成部分就是自动换刀装置， 在一次加工中使用多把长度不同的刀具，需要有 刀具长度补偿功能。
铣削加工：为刀具中心沿所需轨迹运动，需要有刀 具半径补偿功能。
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5-4所示，被加工圆弧的圆心坐标在坐标原点O，圆弧 半径为R，圆弧起点A，终点B，刀具半径为r。
y B′(XX,b′Y ,Yb′)
B（Xb,Yb）ΔXΔKY
假定上一个程序段加工结束后刀
具中心为A′，其坐标已知。那么
圆弧刀具半径补偿计算的目的，
r 刀具
A
r
B
在铣床上用半径为r的刀具加工外形轮廓为A的工件时，刀具中心沿着与轮廓A距离为r 的轨迹B移动。我们要根据轮廓A的坐标参数和刀具半径r值计算出刀具中心轨迹B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
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