刀具半徑的補償
產生原因:數(shù)控機床在進行輪廓加工時态练,由于刀具有一定的半徑 ( 如銑刀半徑 ) 拍霜,在加工時逃魄,刀具中心的運動軌跡必須偏離零件實際輪廓一個刀具半徑值筋蓖。此外卸耘,零件加工時還要考慮加工余量和刀具磨損等。因此孟若,刀具中心的運動軌跡并不是零件的實際輪廓笙铸。
如圖3-17所示,在內輪廓加工時炮方,刀具中心向零件內偏離一個刀具半徑值奖踏;在外輪廓加工時,刀具中心向零件外偏離一個刀具半徑值誊批。如還要預留加工余量橱泻,則偏離的值還要加上此預留加工余量灼镣。這種偏離 即為刀具半徑補償。在編程時抢坯,用第二章所講的刀補指令G41/G42設定丐浑。
圖3-17
早期刀具半徑補償?shù)姆椒ㄓ卸喾N,其共同點是在零件輪廓的轉折點處插入一輔助圓弧程序豫鲁,這樣勢必產生工藝性差丽优、過切等一些不可避免的缺陷。如圖3-18所示
進行零件外輪廓加工時腾蔼,刀具中心的運動軌跡中增加了輔助圓弧程序段手趣,尖角被加工成小圓角。
在加工零件內輪廓時肥荔,在偏離了一個半徑補償值后绿渣,相鄰段的刀具中心運動軌跡發(fā)生了交叉(即所謂刀具干涉),以致產生過切現(xiàn)象燕耿,即刀具切除了零件不應切除的部分中符。為避免干涉,可采用不使用刀具半徑補償功能的方法誉帅,首先直接計算出刀具中心的運動軌跡淀散,然后按刀具中心的運動軌跡編程。在計算刀具中心的運動軌跡時蚜锨,需求出刀具中心軌跡在轉折點處的交點档插。而求交點比較麻煩,為此編程人員人為地增加一個過渡圓弧亚再,并且要求此過渡圓弧的半徑必須大于刀具半徑郭膛,否則將產生過切。
隨著CNC技術的發(fā)展氛悬,數(shù)控系統(tǒng)運算速度不斷提高及存儲容量的不斷增加盏酵,刀具半徑補償可實現(xiàn)直線過渡,直接求出刀具中心軌跡的交點勃撼。此方法稱為C機能刀具半徑補償(簡稱C刀具補償)方法蚊霞。此方法可避免上述早期刀具半徑補償方法存在的缺陷。以下簡要介紹C機能刀具半徑補償方法的基本原理鳞集。
工作過程如圖3-21:
AS:工作寄存區(qū)姆盲,用以存放當前加工的程序段數(shù)據;
CS:刀補緩沖寄存區(qū)铜氛,用以存放下一步將要加工的程序段數(shù)據二场;
BS:緩沖寄存區(qū),用以存放再下一步將要加工的程序段數(shù)據蟀委;
OS:輸出寄存區(qū)缤棍,用以存放進給伺服系統(tǒng)的控制信息,并設置計算區(qū)用以計算編程軌跡和刀補修正計算
當系統(tǒng)啟動后猜艇,首先將第一段程序讀入BS衅快,編程軌跡計算完后送入CS暫存;繼續(xù)將第二程序段讀入BS跳昼,同樣也計算出第二程序段的編程軌跡般甲,接著判別第一、第二兩段程序的連接方式鹅颊,根據判別結果敷存,對幌中的第一段編程軌跡和BS中的第二段編程軌跡作相應的修正。修正結束后堪伍,將修正過的第一段編程軌跡由CS送至AS锚烦;之后,將第二段編程軌跡由BS送至CS帝雇。再隨后由CPU將AS中的數(shù)據送到OS 進行插補運算涮俄,其結果送伺服系統(tǒng)予以執(zhí)行。當修正了的第一段編程軌跡執(zhí)行完后尸闸,CPU利用插補間隙又命令將第三段程序讀人BS彻亲,隨后又根據BS CS中的第二、第三段編程軌跡的連接方式吮廉,對CS中的第二段編程軌跡加以修正苞尝。這樣循環(huán)往復,直至到達零件輪廓加工完畢宦芦。
綜上所述宜切,系統(tǒng)的刀補工作狀態(tài),始終存有三個程序段的信息慢况。刀具補償?shù)霓D接處理是對所有的編程軌跡作矢量處理孤咏,顯然直線本身即為矢量;而圓弧則將起點阀秤、終點的半徑和起點到終點的弦長作為矢量山刨;此外,刀具半徑也作為矢量鼠台,其模為刀具半徑值随港,方向指向圓心,在加工過程中始終垂直編程軌跡确缩。加工直線時溃登,刀具半徑矢量始終垂直于刀具的移動方向;而加工圓弧時缎苞,刀具半徑矢量始終垂直于編程圓弧的瞬時切點的切線犬捧,其方向是變化的歹对。
實際加工時,因前强重、后兩段編程軌跡的連接方式不同绞呈,相應的刀具中心的加工軌跡也有不同的轉接形式。
直線相接
對于直線相接的右刀補情況间景,以及直線與圓弧相接佃声、圓弧與圓弧相接的各種情況,可根據上述原理分析得出倘要。
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