刀具半径补偿原理

优胜服务莫老师

一、刀具半径补偿的基本概念
1. 什么是刀具半径补偿
根据按零件轮廓编制的程序和预先设定的偏置参数，实时自动生成刀具中心轨迹的功能成为刀具半径补偿功能。
2. 刀具半径功能的主要用途
① 由于刀具的磨损或因换刀引起的刀具半径变化时，不必重新编程，只需修改相应的偏置参数即可。
② 加工余量的预留可通过修改偏置参数实现，而不必为粗、精加工各编制一个程序。
3. 刀具半径补偿的常用方法
(1) B刀补
特点：刀具中心轨迹的段间都是用圆弧连接过渡。
优点：算法简单，实现容易。
缺点：
① 外轮廓加工时，由于圆弧连接时，刀具始终在一点切削，外轮廓尖角被加工成小圆角。
② 内轮廓加工时，必须由编程人员人为的加一个辅助的过渡圆弧，且必须保证过渡圆弧的半径大于刀具半径。这样：一是增加编程工作难度；二是稍有疏忽，过渡圆弧半径小于刀具半径时，会因刀具干涉而产生过切，使加工零件报废。
（2）C刀补
特点：刀具中心轨迹段间采用直线连接过渡。直接实时自动计算刀具中心轨迹的转接交点。
优点：尖角工艺性好；在加工内轮廓时，可实现过切自动预报。
两种刀补在处理方法上的区别：
B刀补采用读一段，算一段，走一段的处理方法。故无法预计刀具半径造成的下一段轨迹对本段轨迹的影响。
C刀补采用一次对两段进行处理的方法。先处理本段，再根据下一段来确定刀具中心轨迹的段间过渡状态，从而完成本段刀补运算处理。

二、刀具半径补偿的工作原理

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1. 刀具半径补偿的过程
刀具半径补偿的过程分三步。
（1）刀补建立
刀具从起点接近工件，在编程轨迹基础上，刀具中心向左（G41）或向右（G42）偏离一个偏置量的距离。不能进行零件的加工。
（2）刀补进行
刀具中心轨迹与编程轨迹始终偏离一个偏置量的距离。
（3）刀补撤消
刀具撤离工件，使刀具中心轨迹终点与编程轨迹终点（如起刀点）重合。不能进行加工。

2. C机能刀具半径补偿的转接形式和过渡方式
（1）转接形式
随着前后两段编程轨迹线形的不同，相应的刀具中心轨迹有不同的转接形式。CNC系统都有直线和圆弧插补功能，对这两种线形组成的编程轨迹，有四种转接形式：
① 直线有直线转接；
② 直线与圆弧转接；
③ 圆弧与直线转接；
④ 圆弧与圆弧转接。

（2）过渡方式
矢量夹角α：两编程轨迹在交点处非加工侧的夹角。如上图所示。

根据矢量夹角和刀补方向（G41/G42），从一编程段到另一编程段的连接方式（过渡方式）有三种：

缩短型：         α≥180°

伸长型：     900≤α≤180°

插入型：     00≤α≤90°

3. 刀具中心轨迹的转接形式和过渡方式列表

表1、表2给出了四种转接形式的三种过渡方式在插补过程（三步）中的刀具中心轨迹的列表。表中，实线---编程轨迹，虚线---刀具中心轨迹，箭头---走刀方向，α---矢量夹角，r—刀具中心偏置量。

对刀补建立程序段：

当本段编程轨迹与下段编程轨迹为非缩短型时，刀具中心将从起刀点快速走到本段编程轨迹终点处的刀具半径矢量的顶点；当为缩短型时，刀具中心将从起刀点快速走到下段编程轨迹起点处的刀具半径矢量的顶点。

对刀补撤消程序段：

当本段编程轨迹与下段编程轨迹为非缩短型时，刀具中心将从撤消段编程轨迹起点处的刀具半径矢量的顶点走到编程终点；当为缩短型时，刀具中心将从上段编程轨迹终点处刀具半径矢量的顶点快速走到编程轨迹终点。

4. 刀具中心轨迹的计算

计算依据：编程轨迹和刀具中心偏置量。

计算任务：计算出刀具中心轨迹各组成线段的各交点的值，如上图，即计算J，K，C，Cˊ点的坐标值。

计算的已知量：刀具半径矢量（

                               
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），编程矢量（

                               
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），矢量夹角α。

计算方法：J点和K点可根据刀具半径矢量

                               
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的模量和方向（垂直于编程矢量

                               
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）计算。C点和Cˊ点的坐标可有已知矢量的几何关系计算。

5. 刀具补偿的实例

下面说明刀具半径补偿的工作过程。如上图：

（1）读入OA，判断是刀补建立。

（2）读入AB，根据矢量夹角小于90°过渡方式为插入型。则计算a，b，c的坐标值，输出线段Oa、ab、bc，作为刀心轨迹，进行插补。

（3）读入BC，根据矢量夹角小于90°过渡方式为插入型。则计算d、e的坐标值，输出线段cd、de，作为刀心轨迹，进行插补。

（4）读入CD，根据矢量夹角大于180°过渡方式为缩短型。则计算f的坐标值，输出线段ef，作为刀心轨迹，进行插补。

（5）读入DE，判断是刀补撤消，根据矢量夹角大于90°而小于180°，过渡方式为伸长型。则计算g、h的坐标值，输出线段fg、gh、hE，作为刀心轨迹，进行插补。

（6）刀具半径补偿处理结束。

責任]泰山

1。安全平面使用上一平面。这种情况只在特定的情况下发生，即你的数控机床走G0的方式不按照你程式里面的方式去走，而是先按照45度角度移动，然后在走0度或者90度，如果你的机床不支持使用上一平面，使用上一平面必定撞刀。而且撞了刀你还不知道怎么回事 。所以，在你没摸清机床“脾气”的时候，最好老实点抬到安全平面，因为安全平面嘛，那才是真正的安全！！！  2。参考刀具。使用参考刀具刀路一般比较整洁，会使用的，这一功能非常好用，不会使用的，也将是撞刀事件藏身的地方。比如由于cavity层切刀具留下来的台阶，比如因为没有增加切削层而在“火山\"顶上留下的大量的残料，比如在类似V形的凹槽上一把刀具没有切到实际能切到的深度等等，这些本可以由上一把刀具加工到位的地方却由于种种原因残留了余量，第二把刀具参考的时候是不把它们考虑在内的，不考虑它们当然就要为考虑不全付出代价，就是撞...  3.cavity开粗时使用跟随周边。使用跟随周边刀路比较整洁，抬刀少，一般加工电极使用这种方法很好。如果你使用时不使用岛清理和壁清理（使用nx2.0.2.2以前版本，壁清理（wall cleanup）选项下没有automatic选项，以后的版本都有，一般选automatic）,很可能会在壁上留下一大块大块的残料，极易导致撞刀  4。cavity开粗时part内有封闭型腔使用跟随周边容易导致微量过切。因为使用跟随周边的方法加工时是顺逆铣交替进行，当加工封闭型腔时最外围的一刀往往时逆铣，我们知道，逆铣时震动很大，刀具会有微量晃动，如果你加工电极开粗留0.1mm，很可能就过了，最好使用跟随零件加工封闭腔体，这是我真诚地建议.  5.面铣操作使用的几何体有破面或者情况特殊的面相交时，经常会出现刀路切入几何体内部的情况，这种情况非常可怕，经常是同归与尽（刀具和工件），修改的方法通常是慢慢调整公差   6.使用fixed-contour操作，尤其是使用area milling时，如果有破面或者情况特殊的面相交，偶尔会出现“漏刀“的情况，即刀具扎入几何体内，有时候是垂直，有时候是螺旋，也很可怕，好在这种情况不是很多，往往出现在ug某些不稳定版本  7.使用suface驱动不选加工几何体，使用牛鼻刀经常会在第一刀或者最后一刀过切，修改方法为稍微调整驱动面的起始大小  8。进退刀撞刀或过切。这种情况很常见啊，最多的是fixde_contour的进退刀，比如你定义的是圆弧进退刀，但在退刀时遇到几何体，那么系统会自动避让，会形成一个扭曲的轨迹，如果定义了退刀速度，也许是安全地，如果以G0退刀，可能就会过切一点点   9.辅助体使用不恰当导致过切。如果你的辅助体大小不能完全包围你的刀轨线，那么请检查是不是有过切的情况，比如使用边界驱动，边界方式为on，如果你的辅助体体恰好是斜面的一部分，则在边界处很可能过切  10.PLANAR_MILL方式使用牛鼻刀铣削，如果铣削深度小于刀具倒角半径，在开始处容易过切。 解决办法，铣削深度大于刀具倒角半径，或者计算道路时不要使用牛鼻刀

无忧居士

无忧居士 发表于 2014-11-17 16:56
像UG用刀补，最好用线输出，如果用圆弧输出会机床报警概率较大（也不是绝对会报警）。    特别是圆角比刀半 ...

补充，使用刀补时不要使用混合切削，    PM有个好处，使用混合切削他会自动报警，不让你后处理刀路，而UG一定要检查不可走混合！

无忧居士

像UG用刀补，最好用线输出，如果用圆弧输出会机床报警概率较大（也不是绝对会报警）。    特别是圆角比刀半径小的，一补也容易报警！

尐①點悲傷

{:soso_e100:}

lw6347285

{:soso_e103:}

bichun

谢谢楼主.支持支持

徐平

很好的资料啊

骁溪

谢谢分享！！！

508858620

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feira

谢谢分享！