数控铣编程中刀具半径补偿和长度补偿

数控铣编程中刀具半径补偿和长度补偿

【摘要】刀具中心轨迹与工作轨迹常不重合。通过刀具补偿功能指令，数控铣床系统可以根据输入补偿量或者实际的刀具尺寸，使数控铣床自动加工出符合程序要求的零件。刀具半径补偿即根据按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。

【关键词】数控铣床；刀具；半径补偿；长度补偿

1.刀具半径补偿

由于数控加工的刀具总有一定的半径，刀具中心运动轨迹并不等于所需加工零件的实际轮廓，而是偏移轮廓一个刀具半径值。在进行外轮廓加工时，使刀具中心偏移零件零件的外轮廓表面一个刀具半径值，加工内轮廓时，使刀具中心偏移零件内轮廓表面一个刀具半径值，这种偏移习惯上称为刀具半径补偿

数控铣床刀具类型0-9种，这些内容应当事前输入刀具编制文件。刀具半径补偿的轮廓切削。刀具半径补偿的灵活应用，灵活应用的思路使用刀具半径补偿功能。随着计算机技术和数控技术的发展都经历了B（Base）功能C极坐标法，法、矢量判断法。刀具补偿技术和C功能刀具半径技术。目前，数控系统中普遍采用的是C功能刀具半径补偿技术。

2.C功能刀具半径补偿的基本思想

数控系统C功能刀具半径补偿的硬件结构由缓冲寄存器CS、工作寄存器AS和输出寄存器OS等部分组成。在C功能刀补工作状态中，数控铣床装置内部总是同时存储着三个程序段的信息。进行补偿时，第一段加工程序先被读入BS，在BS中算得的第一段编程轨迹被送到CS暂存后，又将第二段程序读入BS，算出第二段的编程轨迹。接着对第一、第二两段编程轨迹的连接方式进行判别，根据判别结果，再对CS中的第一段编程轨迹进行相应的修正。修正结束后，顺序地将修正后的第一段编程轨迹由CS送到AS，第二段编程轨迹由BS送入CS。随后，由CPU将AS中的内容送到OS进行插补运算，运算结果送到伺服驱动装置予以执行。当修正了第一段编程轨迹开始被执行后，利用插补间隙，CPU又命令第三段程序读入BS。随后，又根据BS、CS中的第三、第二段编程轨迹的连接方式，对CS中的第二段编程轨迹进行修正。

3.功能刀具补偿类型及判别方法

通常数控铣床装置中能控制加工的轨迹通常只有直线和圆弧。所有编程轨迹一般由四种轨迹转接方式，你直线与直线转接、直线与圆弧转接、圆弧与直线转接和圆弧与圆弧转接。根据前后两段程序程序轨迹交角外在工作侧的角度（矢量的夹角）的不同，有伸长型、缩短型和插入型三种过渡（转接）类型。图2为直线转接情况；

刀具补偿的理论及其实现，目前在数控铣床中都已经是比较成熟的技术，刀具的运动轨迹不等同于工件外形轮廓。为了确保工件轮廓形状，加工时数控铣床必须根据工件轮廓和刀具的几何形状计算出刀具中心运动轨迹。不同的刀具运动方向刀具中心运动轨迹的计算方法不同。正确使用不同的刀具补偿功能才能加工出合格产品。数控铣床一般都具有刀具补偿功能，所以在编程时可以不考虑刀具的实际尺寸f如长度和半径等），从而简化了编程工作。如果编程采用了刀具补偿，在运行程序之前就必须输入相应的补偿值，这就是说数控铣床的刀具补偿功能是依照程序中的补偿指令（G41—G44）和补偿值实现的。

数控铣床通常都具备有刀具误差补偿功能。通过刀具褂偿功能指令，数控铣床系统可以根据输补偿量或者实际的刀具尺寸，使数控铣床能够自动地加工出符合程序要求的零件。刀具补偿功能能实现按零件轮廓编制的程序控制刀具中心的轨迹，以及在刀具半径和长度发生变化（如刀具更换、刀具磨损）时，可对刀具半径或长度作相应的补偿，而不需要修改程序。

刀具补偿概念出现并应用到数控铣床中后，编程人员就可以直接按照工件的轮廓尺寸进行程序编制。在建立、执行刀补后，由数控系统自动计算、自动调整刀位点到刀具的运动轨迹。当刀具磨损或更换后，加工程序不变，只需要更改程序中刀具补偿的数值。刀具补偿使用简单、方便，能极大提高编程的工作效率。

4.结论

在数控机床进行轮廓加工中，由于刀具有一定的半径，刀具中心轨迹与工作轨迹常不重合。通过刀具补偿功能指令，数控铣床系统可以根据输入补偿量或者实际的刀具尺寸，使机床自动加工出符合程序要求的零件。刀具半径补偿即根据按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。刀具半径补偿功能已广泛应用于数控加工中，对数控技术的发展有很大的指导意义。

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