C刀补的基本概念

C C 刀补的基本概念刀补的基本概念 C 功能刀具半径补偿简称为 C 刀补 上面介绍的在 NC 系统中常用的 r2法 极坐 标输进法等一般的刀具半径补偿则称为 B 刀具补偿 或简称为 B 刀补 B 刀补 的共同点是 1 利用上段程序求出下段程序的出发点偏移后的坐标值 实质上主要是计 算出刀具半径在本程序段终点的坐标分量 2 B 刀补的执行过程一般都分三步 即刀补建立 刀补进行 刀补撤消 3 对于两线段组成的尖角 在加工过程中 一般都要附加一段程序 而且 附加的轨迹经常为圆弧 即所谓非圆滑过渡的附加程序 尖角过渡题目的提出 是在加工如图 2 49 剖线部分外形轮廓等零件时 由 圆弧段开始 接着加工直线段 粗看起来 似乎只有两个程序就可以 了 但事实并非这样 由于第一个程序段加工圆弧 刀具中心沿圆弧 运动 结束时 刀具中心停在 B 点上 假如紧接着第二个程序 显然得 不出直线段 只有使刀具中心走一个从 B 至 B 的附加程序后 才能正确 加工出零件外形段 B B 程序段称为 非圆滑过渡的附加程序 显然 为了使刀具中心由 B 点走到 B 点 最好的方法是走一个以 B 点为圆心 r 为半径的圆弧 因此附加程序实质就是圆弧插补 B 点是圆弧的中心 出发点 是 B 终点是 B 圆弧半径就是刀具半径 r 图图 2 492 49 以极坐标输进法为例 此程序的输进数据为 cos sin cos sin 圆 弧半径 即是 r 不需要由穿孔带输进 已在刀具半径拨盘上拨出 因此 附 加程序段的出发点和终点坐标分别为 x y 两个方向应走的总步数为 由上式看出 附加程序实际上是刀具偏移计算的一个特例 即 R 0 的情况 可见 在 B 刀补中是将尖角过渡和与零件轮廓相同的刀补计算分开进行的 尤 其对于尖角过渡程序必须事先由编程职员给予足够的重视并认真编写 图 2 50B 刀具补偿的交叉点和中断点实际上 当程序编制职员按零件的轮廓编 制程序时 各程序段之间是连续过渡的 没有中断点 也没有重合段 但是 在进行了刀具半径补偿 B 刀具补偿 后 在两个程序段之间的刀具中心轨迹 就可能会出现中断点和交叉点 如图 2 50 所示 粗线为编程轮廓 当加工外轮 廓时 会出现中断 A B 当加工内轮廓时 会出现交叉点 C 对于只有 B 刀具补偿的 CNC 系统 编程职员必须事先估计出在进行刀具补偿后 可能出现的中断点和交叉点的情况 并进行人为的处理 如碰到中断点时 可 以在两个中断点之间增加一个半径为刀具半径的过渡圆弧段 碰到交叉点 时 事先在两程序段之间增加一个过渡圆弧段 圆弧的半径必须大于所使 用的刀具的半径 显然 这种仅有 B 刀具补偿功能的 CNC 系统对编程职员是很 不方便的 但是 最早也是最轻易为人们所想到的刀具半径补偿方法 就是由数控系统根 据和实际轮廓完全一样的编程轨迹 直接算出刀具中心轨迹的转接交点 C 和 C 然后再对原来的程序轨迹作伸长或缩短的修正 从前 C 和 C 点不易求得 主要是由于 NC 装置的运算速度和硬件结构的限制 随着 CNC 技术的发展 系统工作方式 运算速度及存储容量都有了很大的改进 和增加 采用直线或圆弧过渡 直接求出刀具中心轨迹交点的刀具半径补偿方 法已经能够实现了 这种方法被称为 C 功能刀具半径补偿 简称 C 刀具补偿或 C 刀补 2 2 C C 刀补的基本设计思想刀补的基本设计思想 从前的刀具补偿方法 B 刀具补偿 对编程限制的主要原因是在确定刀具中心 轨迹时 都采用了读一段 算一段 再走一段的控制方法 这样 就无法预计 到由于刀具半径所造成的下一段加工轨迹对本段加工轨迹的影响 于是 对于 给定的加工轮廓轨迹来说 当加工内轮廓时 为了避免刀具干涉 公道地选择 刀具的半径以及在相邻加工轨迹转接处选用恰当的过渡圆弧等题目 就不得不 靠程序员来处理 为了解决下一段加工轨迹对本段加工轨迹的影响 在计算完本段轨迹后 提前 将下一段程序读进 然后根据它们之间转接的具体情况 再对本段的轨迹作适 当的修正 得到正确的本段加工轨迹 3 3 程序段间转接情况分析 程序段间转接情况分析 在 CNC 系统中 所能控制的最基本的轮廓线型是直线段和圆弧段 随着前后两 段编程轨迹的连接方式不同 相应的转接方式有 直线与直线的转接 圆弧与 圆弧的转接 直线与圆弧的转接 根据两段程序轨迹的矢量夹角 和刀具补偿 方向的不同 又可以有以下几种转接过渡方式 伸长型 缩短型 插进型 而 插进型又分两种过渡方式 即直线过渡型和圆弧过渡型 下面分别加以介绍 1 直线与直线转接 图 2 52 是直线与直线相交 进行左刀具补偿的情况 图中编程轨迹为 OA AF 在图 2 52 a b 中 AB 和 AD 为刀具半径 对应于编程轨迹 OA 和 AF 刀具中心轨迹 JB 与 DK 将在 C 点相交 这样 相对于 OA 与 AF 来说 将缩短 CB 与 DC 的长度 因此称这种转接为缩短型转接 在图 2 52 d 中 C 点将处于 JB 与 DK 的延长线上 因此称之为伸长型转接 对于图 2 52 c e 来说 若仍采用伸长型转接 势必要增加刀具非切削 的空行程时间 为了解决这个题目 可以用两种方法 1 插进直线 令 BC 即是 C D 且即是刀具半径长度 AB 和 AD 同时在中间插 进过渡直线 CC 也就是说 刀具中心除了沿原来的编程轨迹伸长移动一个刀 具半径长度外 还必须增加一个沿直线 CC 的移动 对于原来的程序段 即是 在中间再插进一个程序段 称这种转接型式为插进型转接 2 插进圆弧 在刀具中心轨迹 JB 与 DK 之间插进一个圆弧 该圆弧的圆 心在 A 点 其半径为刀具半径长度 AB 显然 圆弧插进型转接要比直线插进型转接更加简单 但是圆弧插进型也有一 个缺点 当刀具从 B 点沿圆弧 BD 移动到 D 点时轮廓尖角处始终处于切削状态 尖角加工的工艺性就比较差 这在磨削加工中尤其突出 所需加工的尖角往往 会被加工成小圆角 图 2 53 是直线接直线 进行右刀具补偿的情况 在同一个坐标平面内直线接直线时 当第一段编程矢量逆时针旋转到第二段编 程矢量的夹角 在 0 360 范围内变化时 相应刀具中心轨迹的转接将顺序 地以上述三种类型的方式进行 在图 2 52 和图 2 53 中 为第一段编程矢量 第二段编程矢量 夹 角即为逆时针转向的 GAF 对应图 2 52 和图 2 53 表 2 11 列出了直线和直线连接时转接的全部分类情况 表表 2 112 11 直线接直线时的转接分类直线接直线时的转接分类 编程轨迹的连接刀具补偿方向 sina 0cosa 0 象限转接类型对应图号 11 缩短2 52 a 10 缩短2 52 b 00 插进2 52 c G41G01 G41G01 G41 01 伸长2 52 d 11 伸长2 53 a 10 插进2 53 b 00 缩短2 53 c G42G01 G42G01 G42 01 缩短2 53 d 2 圆弧与圆弧转接 和直线接直线时一样 圆弧接圆弧时转接类型的区分也可以通过相接两圆 的出发点和终点半径矢量的夹角 的大小来判别 但是 为了分析方便 往往 将圆弧等效于直线处理 在图 2 54 中 当编程轨迹为接时 和分别为出发点和 终点的半径矢量 若为 G41 左刀具补偿 角将仍为 GAF 以图 2 54 a 为 例 比较图 2 52 与图 2 54 它们的转接型式分类和判别是完全相同的 即当 左刀具补偿顺圆接顺圆 G41G02 G41G02 时 它的转接类型的判别等效于左刀具 补偿直线接直线 G41G01 G41G01 的转接 3 直线与圆弧 图 2 54 还可以看作是直线与圆弧的连接 亦即 G41G01 G41G02 接 OA 接 和 G41G02 G41G01 接 AF 因此 它们的转接类型的判别也等效 于直线接直线 G41G01 G41G01 由上述分析可知 根据刀具补偿方向 等效规律及 角的变化这三个条件 各种轨迹间的转接形式的分类