数控系统数控刀补原理

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1、数控机床与编程宁波大学机械学院二0一0年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）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。对刀仪对刀试切对刀刀具长度补偿设置数控铣床对刀一、刀具补偿1．几个基本概念刀位点：用刀

2、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。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。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

3、补值（包括位置补偿值、半径补偿值、长度补偿值）。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。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。3．刀补的全过程刀补建立：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。刀补进行：刀补指令是模态指令，一经指定

4、，始终有效，直至被撤消。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）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。（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。二、刀具位置补偿原理当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当2号刀从C点运动到A点时，在X轴和Z轴上

5、的位移增量分别为UCA、WCA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（2-12）（2-13）比较以上两式，得2号刀刀补值为：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。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。（2-14）三、刀具长度补偿原理以钻削加工为例简要说

6、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。即加号对应指令G43，减号对应指令G44。补偿值为G43指令对应取正号，G44指令对应取负号。（2-15）（2-16）刀具长度补偿原理为：编程员按式（2-16）计算刀具Ⅱ的长

7、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轴终点坐标W2，使刀位点B运动到平面M。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。如图2-14所示。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

8、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。3．B功能刀具半径补偿与C功能刀具半径补偿零件轮廓常由多段直线和圆弧组合而成，刀具半径补偿时涉及两段基本轮廓线连接点处刀位点轨迹如何转接的问题，如图2-15a所示。可采用两种方法处理两段轮廓线连接点处刀位点轨迹的转接：采用圆弧过渡转接，称为B功能刀具半径补偿。考虑两段刀位点轨迹的具体情况，采用缩短、延长和