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刀具半径补偿计算程序的设计

在机床数控技术中已经讲述了刀具半径补偿的编程指令,刀具半径补偿建立和取消时刀具中心点的运动轨迹。
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攀枝花学院本科课程设计 刀具半径补偿的原理
1.刀具半径补偿的原理
1.1 刀具半径补偿的坐标计算
在机床数控技术中已经讲述了刀具半径补偿的编程指令,刀具半径补偿建立
和取消时刀具中心点的运动轨迹。本节将要介绍刀具半径十限的坐标计算,在轮
廓加工过程中,刀具半径补偿分三个过程:①刀具半径补偿的建立;③刀具半径
补偿的进行;③刀具半径补偿的取消。在这三个过程中,刀具中心的轨迹都是根
据被加工工件的轮廓计算的。通常,工件轮廓是由直线和圆弧组成的,加工直线
时,刀具中心线是工件轮廓的平行线且距离等于刀具半径值,加工圆弧时,半径
之差是刀具半径值,本节将要介绍的半径补偿计算是计算刀具半径补偿建立和取
消时刀具中心点与工件轮廓起点和终点的位置关系;工件轮廓拐角时刀具中心拐
点与工件轮廓拐点的位置关系。由于轮廓线的拐点可是直线与直线、直线与圆弧 、
圆弧与圆弧的交点;拐角的角度大小又不同;又由于刀具半径补偿可是左侧(c41)
或右侧(跳)偏置,因此,计算公式很多,下面仅介绍部分计算公式:
1.2 直线两端处刀具中心的位置
若用半径为 r 的立铣刀加工图 3—20 中的直线 45,刀具中心的轨迹在刀具左
例偏置时(G41 方式),是 ab 直线;右侧偏置(G42 方式)时是 cd 线,只要计算
出端点 a,b 或 c,d 的坐标值,就可使刀具准确移动。由于直线 Aa=Ac=r,过 A 点
垂 直 于 AB 线, Bb = Bc = r , 过 B 点 垂 直 于 AB 线, A 点和 B 点 的 坐 标 值
已由零件程序中给出,因此:
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攀枝花学院本科课程设计 刀具半径补偿的原理
图 1.2.1 直线两端刀具位置
若把式(3—18)中的 r 值的符号改为负号,则和式(3—17)完全一样,因此在实际应
用中,只用式(3—17)计算直线端点处的刀具中心位置,在 G41 方式下 r 取正值
在 G42 方式下 r 取负值。
式 (3—15) 、 (3—16) 、 (3—17) , 适 合 于 各 种 不 同 方 向 的 直 线 , 当
为负值时, 为负值,当 AB 线平行于 X 轴时,
,当 AB 线平行 Y 轴时 。
1.3 转接矢量计算
工件轮廓有拐角时,拐点可是直线与直线交点,如图 3—22、3—23、3—24
所示。直线拐角时拐角的大小等于两直线矢量的夹角;直线与圆弧连接时拐角的
大小是直线矢量与拐点处圆弧切线矢量的夹角;圆弧与圆弧连接时是两圆弧在交
点处切线矢量的夹角,由于两矢量夹角不同以及 G41,G42 偏置方向不同,使刀
具中心轨迹的转接方式有所不同,共有三种转接方式:
1.3.1 缩短型 在 G41 方式下两矢量夹角。在 之间;在 G42
方式下两向量夹角在 之间,是缩短型,如图 3—22、3—24a,b 及图 3
—23c,d 所示,刀具中心在 c 点转折,没有到达由式(3—17)算出的 B 点,比只加
工 OA 直线时少走 CB 的距离,也比单程加工 AF 直线少走 DC 的距离。
1.3.2 伸长型 在 G41 方式下,两矢量的夹角 之间;在
G42 方式下,两向量的夹角 之间,是伸长型,如图 3—22d、3—23a 及
3—24d 所示,刀具中心越过由式(3—17)算出的 B 点,在 C 点转折,也比单独加
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攀枝花学院本科课程设计 刀具半径补偿的原理
工 AF 直线多走 CD 的距离。
1.3.3 插入型 在 G4l 方式下,两矢量的夹角 之间,在
G42 方式下,两向量夹角 之间,如图 3—22c、3—23b 及 3—24c 所
示,刀具中心在 C 点和 C’点两次转折,CC’是插入直线必须保证 BC=C’D=r(刀
具半径)。
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攀枝花学院本科课程设计 刀具半径补偿的原理
图 3-22 G41 直线与直线转接情况
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攀枝花学院本科课程设计 刀具半径补偿的原理
图 3—23 G42 直线与直线转接情况
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