機電一體化畢業(yè)設(shè)計論文--關(guān)于數(shù)控銑削加工中刀具半徑補償問題的探討

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p><b>　　關(guān)鍵詞1</b></p><p>　　1.刀具半徑補償功能的簡介2</p><p>　　1.1一般編程方法2</p><p&

2、gt;　　2.刀具半徑補償?shù)木幊谭椒ê椭噶罡袷?</p><p>　　3.刀具半徑補償計算4</p><p>　　3.1.刀具半徑補償原理4</p><p>　　3.1.1.刀具半徑補償建立4</p><p>　　3.1.2刀具半徑補償進行4</p><p>　　3.1.3刀具半徑補償撤消5</p&g

3、t;<p>　　3.1.4刀具半徑補償?shù)睦斫?</p><p>　　3.1.5注意事項 ：5</p><p>　　3.2 刀具半徑補償?shù)南嚓P(guān)問題5</p><p>　　.2.1.刀具半徑補償量的變化5</p><p>　　3.2.2刀具半徑補償量的正負與刀具的刀心軌跡5</p><p>　　3.

4、2.3.刀具半徑補償?shù)拈_始與Z軸的切入操作6</p><p>　　3.2.4.刀具半徑補償類型7</p><p>　　4.刀具半徑補償過程中應(yīng)注意的問題8</p><p>　　4.1刀具半徑補償過程中的過切現(xiàn)象及其解決方法8</p><p>　　5.刀具半徑補償功能的應(yīng)用9</p><p><b>

5、　　6.結(jié)束語:11</b></p><p><b>　　致 謝12</b></p><p>　　關(guān)于數(shù)控銑削加工中刀具半徑補償問題的探討</p><p>　　摘 要：本文主要是關(guān)于數(shù)控銑削加工中刀具半徑補償問題的探討。刀具半徑補償是數(shù)控銑削加工中的常用功能，本文就數(shù)控銑削加工中刀具半徑補償?shù)慕⒑腿∠⒌毒甙霃窖a償量的指定

6、和計算方法、刀具半徑補償功能的應(yīng)用等進行了介紹。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)控銑削；刀具半徑補償；探討</p><p>　　刀具半徑補償功能的簡介</p><p>　　在輪廓加工過程中，由于刀具總有一定的半徑(如銑刀半徑或線切割機的鉬絲半徑等)， 刀具中心的運動軌跡與所需加工零件的實際輪廓并不重合。如在圖1中，粗實線為所需加工的零件輪廓，點劃線為刀具中心軌跡。由

7、圖可見在進行內(nèi)輪廓加工時，刀具中心偏離零件的內(nèi)輪廓表面一個刀具半徑值。在進行外輪廓加工時，刀具中心又偏離零件的外輪廓表面一個刀具半徑值。這種偏移，稱為刀具半徑補償。</p><p><b>　　1.1一般編程方法</b></p><p>　　無論是車削還是銑削，在對輪廓加工時，用刀具半徑補償功能可以簡化編程。當(dāng)車削加工時，若采用假象刀尖作為刀位點，在加工錐度或圓弧時，

8、會產(chǎn)生欠切或過切現(xiàn)象。如圖1所示。只有控制刀尖的圓弧中心作為刀位點，才能避免欠切與過切現(xiàn)象。</p><p>　　圖1控制假象刀尖時的欠切與過切現(xiàn)象</p><p>　　用立銑刀進行輪廓銑削時，由于刀位點在銑刀底面與回轉(zhuǎn)中心的交點處，只有當(dāng)?shù)段稽c與輪廓偏離一個刀具半徑時，才能加工出合格的尺寸來。</p><p>　　具備刀具半徑補償功能的數(shù)控系統(tǒng)，編程時不需要計算刀

9、具中心的運動軌跡，只按零件輪廓編程。使用刀具半徑補償指令，并在控制面板上手工輸入刀具 半徑，數(shù)控裝置便能自動地計算出刀具中心軌跡，并按刀具中心軌跡運動。即執(zhí)行刀具半徑補償后，刀具自動偏離工件輪廓一個刀具半徑值，從而加工出所要求的工 件輪廓。操作時還可以用同一個加工程序，通過改變刀具半徑的偏移量，對零件輪廓進行粗、精加工。</p><p>　　G41為刀具半徑左補償，即刀具沿工件左側(cè)運動方向時的半徑補償，如圖2a所

10、示；G42為刀具半徑右補償，即刀具沿工件右側(cè)運動時的半徑補償，如圖2b所示；G40為刀具半徑補償取消，使用該指令后，G41、G42指令無效。G40必須和G41或G42成對使用。</p><p><b>　　圖2刀具半徑補償</b></p><p>　　在數(shù)控銑床上進行工件輪廓的數(shù)控銑削加工時，由于存在刀具半徑，使得刀具中心軌跡與工件輪廓（即編程軌跡）不重合。如果數(shù)控系

11、統(tǒng)不具備刀具半徑自動補償功能，則只能按刀心軌跡，即在編程時給出刀具的中心軌跡點劃線軌跡。其計算相當(dāng)復(fù)雜，尤其是當(dāng)?shù)毒吣p、重磨或換新刀而使刀具直徑變化時，必須重新計算刀心軌跡，并修改程序。這樣既復(fù)雜繁鎖，又不易保證加工精度。現(xiàn)代CNC系統(tǒng)均具有刀具半徑補償功能，維修人員只需要按工件加工輪廓進行數(shù)值計算和編寫程序，系統(tǒng)能根據(jù)輸入的刀具直徑計算刀具中心軌跡坐標，指令刀具偏離工件一個刀具半徑值的距離，即進行刀具半徑補償。刀具半徑補償功能是簡化

12、編程的重要手段。本文主要是關(guān)于數(shù)控銑削加工中刀具半徑補償問題的探討。刀具半徑補償是數(shù)控銑削加工中的常用功能，本文就數(shù)控銑削加工中刀具半徑補償?shù)慕⒑腿∠?、刀具半徑補償量的指定和計算方法、刀具半徑補償功能的應(yīng)用等進行了介紹。 </p><p>　　2.刀具半徑補償?shù)木幊谭椒ê椭噶罡袷?lt;/p><p>　　以FANUC系統(tǒng)為例，刀具半徑補償功能指令代碼有G41、G42、G40，它們是一組模態(tài)

13、代碼。G41（G42）為刀具半徑左（右）補償指令，即沿刀具相對于工件運動的進給前進方向看，刀具位于工件編程輪廓的左（右）側(cè)。G40為撤銷刀具半徑補償指令，是系統(tǒng)開機后的默認狀態(tài)，G40有效時刀具中心運動軌跡與工件編程軌跡重合。</p><p>　　刀具半徑補償功能刀具半徑補償指令 G40，G41，G42 刀具半徑補償指令格式如下：G17 G41(或G42) G00(或G01) X Y D或G18 G41(或G42

14、) G00(或G01) X Z D或G19 G41(或G42) G00(或G01) Y Z D。1 刀具補償方向G41是相對于刀具前進方向左側(cè)進行補償，稱為左刀補。G42是相對于刀具前進方向右側(cè)進行補償，稱為右刀補。從刀具壽命、加工</p><p>　　刀具半徑補償功能刀具半徑補償指令 G40，G41，G42 </p><p>　　刀具半徑補償指令格式如下：</p><

15、p>　　G17  G41(或G42)   G00(或G01)   X  Y  D</p><p>　　或G18  G41(或G42)   G00(或G01)   X  Z  D</p><p>　　或G19  G41(或G42)

16、0;  G00(或G01)   Y  Z  D；</p><p><b>　　G40</b></p><p><b>　　圖3 刀具補償方向</b></p><p>　　G41是相對于刀具前進方向左側(cè)進行補償，稱為左刀補。如圖6.1a所示。這時相當(dāng)于順銑。G42是相對于刀具

17、前進方向右側(cè)進行補償，稱為右刀補。如圖6.2b所示。這時相當(dāng)于逆銑。從刀具壽命、加工精度、表面粗糙度而言，順銑效果較好，因此G41使用較多。</p><p>　　3.刀具半徑補償計算</p><p>　　3.1.刀具半徑補償原理</p><p>　　如圖1-11所示，粗實線為所需加工的零件輪廓，虛線為刀具中心軌跡。從原理上講，只要根據(jù)零件輪廓計算出刀具的中心軌跡，并

18、按中心軌跡編寫數(shù)控加工程序，就可以加工出合格的零件來。至于計算手段，可以是人工演算，也可以是通過計算機輔助計算。顯然，人工演算的計算工作量很大，特別是較復(fù)雜的計算過程極容易出錯，且效率很低。這里提到的計算機輔助計算，就是利用數(shù)控系統(tǒng)中控制軟件自動進行這種補償計算，從而為數(shù)控加工程序的編寫提供了極大的方便。</p><p>　　對于同一條刀具中心軌跡，刀具的運動方向有兩個，為了便于分析問題，ISC標準規(guī)定：沿編程軌

19、跡（零件輪廓）前進方向看去，當(dāng)?shù)毒咧行能壽E始終在編程的左邊時稱為左刀補，用指令G41表示，輪廓內(nèi)部虛線軌跡。反之，當(dāng)?shù)毒咧行能壽E在編程軌跡的右邊時稱為右刀補，用指令G42表示，輪廓外部虛線軌跡。當(dāng)不需要進行刀具半徑補償時，可用指令G40來撤銷由G41或G42建立的刀具半徑補償。</p><p>　　刀具半徑補償在零件輪廓段的交點處需要作適當(dāng)?shù)倪^渡處理。例如，如圖1-11所示當(dāng)?shù)毒咛幱诹慵喞獠考庸r，在輪廓尖角

20、C點處，刀具中心軌跡出現(xiàn)了間斷點，若用人工計算獲得刀具中心軌跡，就必須插入過渡圓弧ab或直線ac與cb。當(dāng)?shù)毒咛幱诹慵喞獌?nèi)部加工時，在加工C點處刀具中心軌跡確出現(xiàn)了交叉點c1。這時有兩種方法可以實現(xiàn)過渡：一是以點c1為轉(zhuǎn)折點，直接過渡到下一段零件輪廓的刀具中心軌跡；二是人為地插入一段過渡圓弧輪廓ab，并使該圓弧的半徑oA大于等于刀具半徑。一般插入圓弧過渡時，需計算該圓弧的相關(guān)參數(shù)，即A點、B點以及o點坐標或a與b點坐標。插入直線過渡時

21、，僅計算刀具中心軌跡交點c或c1坐標即可。插入圓弧過渡與插入直線過渡的不同點還在于：圓弧過渡可使刀具中心軌跡或工件輪廓光滑過渡，但在尖角處的加工誤差可能變大，尖角不尖;而插入直線過渡的加工誤差在尖角處較小，并且還可避免刀具在尖角處出現(xiàn)加工停頓現(xiàn)象或刀具干涉現(xiàn)象。因此，下面將以插入直線過渡為例來介紹刀具半徑補償算法。</p><p>　　在實際輪廓加工過程中，刀具半徑補償執(zhí)行過程一般分為三個步驟：</p>

22、;<p>　　3.1.1.刀具半徑補償建立</p><p>　　刀具從起刀點運動到工件刀具半徑補償起始點的過程稱為刀具半徑的補償建立。刀具半徑補償?shù)慕⒕褪窃诘毒邚钠鸬饵c(起刀點位于零件輪廓之外，距離加工零件輪廓切入點較近)以進給速度接近工件時，刀具中心軌跡從與編程軌跡重合過渡到與編程軌跡偏離一個刀具半徑值的過程。刀具半徑補償偏置方向由G41(左補償)或G42(右補償)確定，建立刀具半徑左補償?shù)挠嘘P(guān)

23、指令如下： N10 G90 G92 X-10. Y-10. Z0；定義程序原點，起刀點坐標為(-10，-10，0)。 N20 S900 M03；啟動主軸。 N30 G17 G01 G41 X0 Y0 D01；建立刀具半徑左補償，刀具半徑偏置寄存號D01。N40 Y50. ；定義首段零件輪廓。 其中，D01為調(diào)用D01號刀具半徑偏置寄存器中存放的刀具半徑值。建立刀具半徑右補償?shù)挠嘘P(guān)指令如下： N30 G17 G01 G42 X0 Y0

24、D01；建立刀具半徑右補償。 </p><p>　　3.1.2刀具半徑補償進行</p><p>　　控制刀具中心軌跡在工件輪廓的法矢量方向上始終偏移一個刀具半徑值的過程稱為刀具半徑補償進行。</p><p>　　3.1.3刀具半徑補償撤消</p><p>　　與建立刀具半徑補償過程類似，在零件最后一段刀具半徑補償軌跡加工完成后，刀具撤離工件，

25、回到退刀點，在這個過程中應(yīng)取消刀具半徑補償，其指令用G40。退刀點也應(yīng)位于零件輪廓之外，距離加工零件輪廓退出點較近，可以與起刀點相同，也可以不相同。在圖3中假如退刀點與起刀點相同的話，其刀具半徑補償取消過程的命令如下： </p><p>　　N100G01X0Y0；加工到工件原點。 </p><p>　　N110G01G40X-10Y-10；取消刀具半徑補償，退回到退刀點。</p&

26、gt;<p>　　3.1.4刀具半徑補償?shù)睦斫?lt;/p><p>　　在硬件系統(tǒng)中，一般采用讀一段，算一段，再走一段的數(shù)據(jù)流控制方式，無法考慮到兩個輪廓段之間刀具中心軌跡的過渡問題，而這些都要依靠編程人員來解決。在CNC系統(tǒng)的刀具半徑補償處理過程中，增設(shè)了兩組刀補緩沖器，以便讓至少兩個含有零件輪廓信息的數(shù)控加工程序段（一般保證三個程序段）的信息同時在CNC系統(tǒng)內(nèi)部被處理，這樣在對本程序段進行刀具半徑補

27、償計算時，可以綜合下一個數(shù)控加工程序段的輪廓信息，從而可對本段的刀具中心軌跡作出及時的修正，回避了刀具干涉現(xiàn)象的發(fā)生。</p><p>　　3.1.5注意事項 ：</p><p>　　G41、G42為模態(tài)指令； </p><p>　　☆G41(或G42)必須與G40成對使用； </p><p>　　☆編入G41(或G42)、G40程序段，用G

28、01(G40程序段亦可用G00，但一般用G01)功能及對應(yīng)坐標參數(shù)； </p><p>　　☆G41(或G42)與G40之間的程序段不得出現(xiàn)任何轉(zhuǎn)移加工，如鏡像、子程序加工等。</p><p>　　3.2 刀具半徑補償?shù)南嚓P(guān)問題</p><p>　　3.2.1.刀具半徑補償量的變化 </p><p>　　在刀具半徑補償代碼中輸入的刀具半徑補償

29、量是一個標量數(shù)值，而數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部認定的補償量是一個補償矢量，補償矢量由數(shù)控系統(tǒng)自行計算。補償矢量的大小與刀具補償代碼指定的補償量相等，其方向在每個程序段中隨刀具的移動不斷變化。 刀具半徑補償量的變化一般在換刀時出現(xiàn)。對連續(xù)的程序段，當(dāng)?shù)毒甙霃窖a償量變化時，某一程序段終點的矢量（同時也是下一程序段起點的矢量）要用該程序段指定的刀具補償量進行計算，如圖4所示。 </p><p><b>　　圖4&l

30、t;/b></p><p>　　3.2.2刀具半徑補償量的正負與刀具的刀心軌跡 </p><p>　　在數(shù)控程序的編制中，一般我們把刀具的半徑補償量在補償代碼中輸入為正值( )，如果把刀具半徑補償量設(shè)為負值(—)時，在走刀軌跡方向不變的情況下，則相當(dāng)于把數(shù)控程序中的補償位置指令，G41、G42互換，即加工工件外側(cè)的刀具變?yōu)樵趦?nèi)側(cè)加工，如圖5.1、圖5.2所示。在加工表面不變的情況下，

31、刀具走刀軌跡方向?qū)l(fā)生相應(yīng)的變化。 </p><p><b>　　圖5.1</b></p><p><b>　　圖5.2</b></p><p>　　3.2.3.刀具半徑補償?shù)拈_始與Z軸的切入操作 </p><p>　　開釋切削加工前，在離開工件的位置預(yù)先加上工刀具半徑補償（通常在XOY平面或與XO

32、Y平面平行的平面上），之后進行Z軸方向的切入。為保證程序運行后得到正確的工件輪廓而不產(chǎn)生過切，編程時必須注意加工程序的結(jié)構(gòu)。 如圖所示，在XOY平面內(nèi)(或平行于XOY平面的平面內(nèi))使用刀具半徑補償功能(有Z軸移動)進行輪廓切削，設(shè)起點在(0，0，100)處，當(dāng)?shù)毒甙霃窖a償從起點開始時，由于接近工件及切削工件時要有Z軸移動，按以下程序加時就會出現(xiàn)過切現(xiàn)象，并且系統(tǒng)不會報警停止。</p><p><b&

33、gt;　　圖6.1</b></p><p><b>　　圖6.2</b></p><p><b>　　O 0001 </b></p><p>　　N1 G90 G54 S1000 M03 ； </p><p>　　N2 G00 Z100 ； </p><p>　　

34、N3 X0 Y0 ； </p><p>　　N4 G01 G41 X20 Y10 D01 F100 ； </p><p><b>　　N5 Z2 ； </b></p><p>　　N6 Z-10 ； </p><p><b>　　N7 Y50 ； </b></p><p>&

35、lt;b>　　N8 X50 ； </b></p><p><b>　　N9 Y20 ； </b></p><p>　　N10 X10 ； </p><p>　　N11 G00 Z100 ； </p><p>　　N12 G40 X0 Y0 ； </p><p>　　N13 M05

36、 ； </p><p>　　N14 M30 ； </p><p>　　根據(jù)刀具半徑補償功能編程規(guī)則，在XOY平面內(nèi)(或平行于XOY平面的平面內(nèi))建立刀具半徑補償后，不能連續(xù)出現(xiàn)兩段Z軸的移動指令，否則會出現(xiàn)補償位置不正確。當(dāng)半徑補償從N4程序段開始建立的時候，數(shù)控系統(tǒng)只能預(yù)讀其后的兩個程序段，而N5、N6兩段程序段都是Z軸移動指令，沒有XOY平面內(nèi)的坐標移動，系統(tǒng)無法判斷下一步補償?shù)氖噶糠?/p>

37、向，這時系統(tǒng)并不報警，補償照樣進行，但是N4程序段執(zhí)行后刀心軌跡目標點發(fā)生了變化，不再是圖中的P點，而是如圖6b所示的P1點，這樣就產(chǎn)生了過切(圖中陰影部分)。為避免這種過切，可以在建立半徑補償之前，選擇一個不會發(fā)生干涉的安全位置，使Z軸以快速運動接近工件后，再以進給速度進給到切削深度。將上述程序改為： </p><p>　　N1 G90 G54 S1000 M03； </p><p>　

38、　N2 G00 Z100； </p><p>　　N3 X0 Y0； </p><p><b>　　N4 Z5； </b></p><p>　　N5 G01 Z-10 F100； </p><p>　　N6 G41 X20 Y10 D01； </p><p><b>　　N7 Y50；

39、</b></p><p><b>　　N8 X50； </b></p><p><b>　　N9 Y20； </b></p><p><b>　　N10 X10； </b></p><p>　　N11 Z100； </p><p>　　N12

40、 G40 X0 Y0 M05； </p><p><b>　　N13 M30。 </b></p><p>　　采用這個程序段進行加工，就可以避免過切的產(chǎn)生。 </p><p>　　3.2.4.刀具半徑補償類型</p><p>　　實際加工過程中，隨著前后兩段編程軌跡的連接方式不同，所產(chǎn)生的刀具中心軌跡轉(zhuǎn)接情況也不盡相同。

41、大多數(shù)CNC系統(tǒng)所處理的基本輪廓線型是直線與圓弧。因此，前后兩段編程軌跡的連接方式有四種：直線連直線、直線接圓弧、圓弧接直線、圓弧接圓弧。</p><p>　　對于連接部分的過渡處理與相鄰兩輪廓的夾角a（稱為轉(zhuǎn)接角或拐角）有關(guān)。所謂拐角，是指相鄰兩輪廓交接點處的切線在工件實體一側(cè)的夾角，其變化范圍為： 。其中，當(dāng)時，a稱為外拐角；當(dāng)時，a稱為內(nèi)拐角。</p><p>　　根據(jù)拐角類型的不同

42、，刀具半徑補償在此處的轉(zhuǎn)接過渡方式也有所不同。一般可分為三種類型：</p><p>　　當(dāng)時，刀具半徑補償在此處的轉(zhuǎn)接方式為插入型。</p><p>　　當(dāng)時，刀具半徑補償在此處的轉(zhuǎn)接方式為伸長型。</p><p>　　當(dāng)時，刀具半徑補償在此處的轉(zhuǎn)接方式為縮短型。</p><p>　　在刀具半徑補償執(zhí)行的三個步驟中，均有轉(zhuǎn)接過渡問題，下面將分

43、別進行介紹。</p><p>　　表1 刀具半徑右補償建立和撤銷時的轉(zhuǎn)接情況</p><p>　　4.刀具半徑補償過程中應(yīng)注意的問題</p><p>　　4.1刀具半徑補償過程中的過切現(xiàn)象及其解決方法</p><p>　　刀具半徑補償中出現(xiàn)的過切現(xiàn)象（即干涉）指的是在零件加工過程中，刀具按照程序設(shè)定的軌跡運動，由于使用了刀具補償功能，在執(zhí)行某

44、些指令時，出現(xiàn)或可能出現(xiàn)刀具過渡切削零件的現(xiàn)象。</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)在啟用刀具補償功能后，一般情況下會出現(xiàn)兩種情況的過切。一種情況是使用半徑補償時，輸入到數(shù)控機床控制系統(tǒng)刀具補償中的預(yù)設(shè)刀具半徑值大于被加工零件輪廓曲線的最小凹圓半徑，在加工過程中控制系統(tǒng)執(zhí)行到這段程序語句時，數(shù)控系統(tǒng)計算后會發(fā)生過切現(xiàn)象，機床停止運動，并給出刀具過切的警報信息，也稱之為假過切現(xiàn)象。</p><p>

45、;　　另一種情況是加工程序完全可以執(zhí)行，數(shù)控機床控制系統(tǒng)沒有顯示刀具過切的警報信息。但在加工過程中刀具運動出現(xiàn)過切現(xiàn)象，導(dǎo)致工件報廢。這種過切現(xiàn)象是由編程不當(dāng)所引起的。編程不當(dāng)產(chǎn)生過切現(xiàn)象一般有如下兩種情況。</p><p>　　在刀具半徑補償建立后的刀具補償狀態(tài)中，如果存在有連續(xù)兩段以上沒有移動指令或存在非指定平面軸的移動指令段，這樣就打斷了刀具在刀補平面內(nèi)的前后銜接，數(shù)控系統(tǒng)無法正確計算、修正刀具的運動軌跡，

46、則有可能產(chǎn)生過切現(xiàn)象。下面舉例說明。</p><p>　　例1用直徑為10㎜的立銑刀加工如圖1_12所示的工件外輪廓，工件坐標系如圖所示。數(shù)控程序編制如下：</p><p><b>　?。?802</b></p><p>　　N010 G92 X0 Y0 Z200</p><p>　　N020 G90 G17 <

47、;/p><p>　　N030 S100</p><p>　　N040 G00 G41 X20 Y10 D01 </p><p><b>　　N050 Z3</b></p><p>　　N060 G01 Z-5 M08 F100 </p><p>　　N070 Y50 F500 </p

48、><p><b>　　…</b></p><p>　　以上程序在運行N070時，產(chǎn)生過切現(xiàn)象，如圖1_12所示。究其原因是從N040刀具補償建立后，刀具進入補償進行狀態(tài)，系統(tǒng)只能讀入N050,N060兩段，但由于Z軸是非刀具補償平面的軸，而且又讀不到N070程序段，也就做不出偏移矢量，刀具確定不了前進的方向，此時刀具中心未加上刀具補償而直接移動到了無補償?shù)膒1點。當(dāng)執(zhí)行完

49、N050、N060后，再執(zhí)行N070段時，刀具中心從p1點移至p2點，于是發(fā)生過切。為避免過切，可將上面的程序改成如下形式：</p><p><b>　?。?803</b></p><p>　　N010 G92 X0 Y0 Z200</p><p>　　N020 G90 G17 </p><p>　　N030 M0

50、3 S100</p><p><b>　　N040 Z3</b></p><p>　　N050 G01 Z-5 M08 F100 </p><p>　　N060 G00 G41 X20 Y10 D01 </p><p>　　N070 G01 Y50 F500</p><p><b&g

51、t;　　…</b></p><p>　　刀具補償建立的軌跡和隨后加工軌跡之間的夾角選擇不當(dāng)也有可能發(fā)生過切現(xiàn)象。在某些數(shù)控系統(tǒng)中，對刀具補償建立時的程序軌跡與刀具補償狀態(tài)開始的前進方向有著一定的要求。如圖1_13所示，p0為刀具補償建立的起點，p1p2為輪廓在p2點的切向延長線，刀具補償建立的軌跡和隨后加工軌跡之間的夾角，在這種情況下可能引起刀具補償失敗，這是由于刀具補償?shù)慕ⅲɑ虺蜂N）方向與補償開始

52、后的前進方向垂直，所以刀具補償?shù)慕⑴c撤銷不能取法向，即，而應(yīng)從切向建立與撤銷刀具補償，才能更好地滿足加工要求。一般情況下，最好滿足的條件。同時，刀具補償建立與撤銷軌跡的長度距離還必須大于刀具半徑補償值，否則系統(tǒng)會產(chǎn)生刀具補償無法建立的情況，有時會產(chǎn)生報警，一般要求此段距離應(yīng)大于刀具直徑的。</p><p>　　5.刀具半徑補償功能的應(yīng)用</p><p>　?。?）刀具中心運動軌跡與所需加

53、工零件的實際輪廓的偏移量稱為刀具半徑補償。刀具半徑補償在NC加工有著非常重要的作用，根據(jù)刀具補償指令，數(shù)控加工機床可進行 刀具半徑尺寸補償。特別是在手工編程時，刀具半徑補償尤為重要。手工編程時，運用了刀具半徑補償指令，就可以根據(jù)零件的輪廓值編程，不需再將輪廓值偏移一 刀具半徑編程，這樣就減少了計算量。雖然CAD/CAM自動編程的計算量小，生成程序的速度快，但當(dāng)?shù)毒哂猩倭磕p或加工輪廓尺寸與設(shè)計尺寸稍有偏差時，仍需作適當(dāng)調(diào)整，而運用了刀具

54、半徑補償后，不需修改刀具尺寸或建模尺寸而重新生成程序，只需在數(shù)控加工機床上對刀具補償做適當(dāng)修改即可。</p><p><b>　　圖7 B刀補示意圖</b></p><p>　　這種方法的特點是刀具中心軌跡的段間連接都是以圓弧進行的。其算法簡單，實現(xiàn)容易，如圖7所示，但由于段間過渡采用圓弧，這就產(chǎn)生了一些無法避免的缺點：</p><p>　　首

55、先，當(dāng)遇到加工外輪廓尖角時，由于刀具中心通過過渡圓弧，使輪廓尖角處始終處處于切削狀態(tài)，尖角加工的工藝性就比較差。在磨削加工中尤其突出 ，要求的尖角往往往會被加工成小圓角。其次，在內(nèi)輪廓加工時，由于刀具中心軌跡的交點不易求得（早期是由于計算機計算能力的限制），如圖7中的C″點，因此不得不由程序員人為地編進一個輔助加工的過渡圓弧（圖中藍色的弧線），并且還要求這個過渡圓弧的半徑必須大于刀具的半徑，如圖7中的AB。這就給編程工作還來了麻煩，一旦

56、疏忽，就會因刀具干涉而產(chǎn)生過切削現(xiàn)象，使加工零件報廢。這些缺點限制了該方法在一些復(fù)雜的、要求較高的數(shù)控系統(tǒng)(例如仿型數(shù)控系統(tǒng))中的應(yīng)用。</p><p><b>　　圖8 C刀補示意圖</b></p><p>　　實際上，最容易最直觀為人們所想到的刀具半徑補償方法，就是由數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)和實際輪廓完全一樣的編程軌跡，直接算出刀具中心軌跡的轉(zhuǎn)接交點C′點和C″ 點，如圖8所

57、示，然后再對原來的編程軌跡作伸長或縮短的修正。這就是所謂的C機能刀具半徑補償(簡稱C刀補)。它的主要特點是采用直線作為輪廓之間的過 渡，因此，該刀補法的尖角性工藝性較B刀補的要好，其次在內(nèi)輪廓加工時，它可實現(xiàn)過切（干涉）自動預(yù)報，從而避免過切的產(chǎn)生。</p><p>　　兩種刀補的處理方法是有很大區(qū)別的：B刀補法在確定刀具中心軌跡時，采用的是讀一段，算一段，再走一段的處理方法。這樣，就無法預(yù)計到由于刀具半徑所造

58、成的下一段加工軌跡對本段加工軌跡的影響。于是，對于給定的加工輪廓軌跡來說，當(dāng)加工內(nèi)輪廓時，為了避免刀具干涉，合理地選擇刀具的半徑以及在相鄰加工軌 跡轉(zhuǎn)接處選用恰當(dāng)?shù)倪^渡圓弧等問題，就不得不靠程序員來處理。為了解決下段加工軌跡對本段加工軌跡的影響問題，C刀補采用的方法是，一次對兩段進行處理， 即先預(yù)處理本段，然后根據(jù)下一段的方向來確定其刀具中心軌跡的段間過渡狀態(tài)，從而便完成 了本段的刀補運算處理，然后再從程序段緩沖器再讀一段，用于計算第二

59、段的刀補軌跡，以后按照這種方法進行下去，直至程序結(jié)束為止。</p><p>　?。?）刀具因磨損、重磨、換新而引起刀具直徑改變后，不必修改程序，只需在刀具參數(shù)設(shè)置中輸入變化后刀具直徑。如圖9所示，1為未磨損刀具，2為磨損后刀具，兩者直徑不同，只需將刀具參數(shù)表中的刀具半徑r1改為r2，即可適用同一程序。</p><p><b>　　圖9</b></p>&

60、lt;p>　?。?）用同一程序、同一尺寸的刀具，利用刀具半徑補償，可進行粗、精加工。刀具半徑為r，精加工余量為△。粗加工時，輸入刀具直徑D=2（r △），則加工出虛線輪廓。精加工時，用同一程序、同一刀具，但輸入刀具直徑D=2r，則加工出實線輪廓。</p><p>　　P1——粗加工刀心軌跡 </p><p>　　P2——精加工刀心軌跡 </p><p>　　圖

61、8 利用刀具半徑補償進行粗精加工</p><p>　?。?）在現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中，有的已具備三維刀具半徑補償功能。對于四、五坐標聯(lián)動數(shù)控加工，還不具備刀具補償功能，必須在刀位計算時考慮刀具半徑。</p><p><b>　　6.結(jié)束語:</b></p><p>　　經(jīng)過了幾個月的學(xué)習(xí)和工作，我終于完成了《關(guān)于數(shù)控銑削加工中刀具半徑補償問題的探討》的

62、論文。從開始接到論文題目到系統(tǒng)的實現(xiàn)，再到論文文章的完成，每走一步對我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學(xué)期間獨立完成的最大的項目。在這段時間里，我學(xué)到了很多知識也有很多感受，從對數(shù)控銑削加工中刀具半徑補償問題一無所知的狀態(tài)，然后我開始了獨立的學(xué)習(xí)和試驗，查看相關(guān)的資料和書籍，讓自己頭腦中模糊的概念逐漸清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起來，每一次改進都是我學(xué)習(xí)的收獲，每一次探討的成功都會讓我興奮好一段時間。</p>&

63、lt;p>　　雖然我的論文作品不是很成熟，還有很多不足之處，但我可以自豪的說，這里面的每一個文字，都有我的勞動。當(dāng)看著自己的程序和文章，真是莫大的幸福和欣慰。我相信其中的酸甜苦辣最終都會化為甜美的甘泉。      這次做論文的經(jīng)歷也會使我終身受益，我感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過程和研究的過程，沒有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，沒有自己的研究，就不會

64、有所突破，那也就不叫論文了。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學(xué)習(xí)中激勵我繼續(xù)進步。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 《數(shù)控機床原理及應(yīng)用》 何偉 主編</p><p>　　[2] 《公差配合與技術(shù)測量》 陳澤民