一种新的刀补算法在铣削加工仿真的应用
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一
訇 来自百度文库
种新 的刀补算法在铣削加 工仿真的应用
Ａ ｅ ｃｕ ｔ ｒ ｆｓ ｔａｇｏ ｉｈ ｉ ｐ ｉ ｄ ｉ ｈ ｉ ｉ ｇ ｅ ｕｌｔ ｎ ｗ ｔｅ ｏｆ ｅ ｌ ｒｔ ｍ Ｓａｐ ｌ ｎ ｔ ｅ ｍ ｌ ｎ ｍ ａ ｉ ｅ ｌ ｏｎ
高金 刚 ’ ，王 华 ’ ，黄常 标 ，刘 雄伟
的过 程 。在数控 技 术 中传 统偏 置算法 一般 采用 转接 矢 量计算 法 【］一般 说来 ， １。 ． ２ ＮＣ系统 中能控 制加 工 的 轨 迹仅 限于 直线和 圆弧 ，但直 线与 圆弧之 间的连接
有所 差 别。该 方法 便于 在计 算机上 实现 ，特 别适合 于设 计程 序 ，而且 简单 易懂 ，避开 了一 些矢 量的运 算 。其基 本步骤 如下 ：
程表 示两 条偏置 后 的轨迹 ：
） ４（ 一 ） （ ｔ １ ＝ － ｆ ０ ）
，
（） １
１ 新 刀补算法的思想
本 系统 中所用 的刀具 半径 补偿 ，与一 般 的方法
（） ４ 一 ） （ １ ＝Ｐ ＋（ Ｓ ０≤Ｓ ）
（） ２
通过 方程 ：
收 稿 日 期 ：２ ０ —９２ ０ ９０ —３
作者简介：高金 刚 （９ ６一） １７ ，男 ，四川巴中人 ，讲师 ，硕士 ，研 究方向为计算机数字控制技术 、机器视觉技 术。 ［５ ］ 第 ３ １ ０ ２卷 第 ２ 期 ２１— ００２
、 ｌ
勺 地
联 立 ，消去 ， ，
中图分类号：Ｔ ７ Ｐ２ ３ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： ９ ０ ４ ２ １ ） ２ ０ ０ ０ １ ０ － １ （ ０ ｏ — １ — ４ ０ ３ ｏ ５
０ 引言
在数 控加 工 中 ，刀具 补偿 是指 刀具沿 被加 工表 面法 向量 向外 偏移一 定 距离 ，由刀触 点获 得 刀位 点
（ ＋ｔ ） １ ｌ 水Ｘ， ＋（ 木 ｌ ｔ ２ ． ２ ｔ 木 ３～２木 ３ ＸＤ 术 ３ ） Ｘ尸
＋ ＋ｔ 一ｆ Ｄ ＝０ ３ Ｐ４ ｉ
步骤 １ 读入轨 迹 ， 据补偿 方 向对 单段 轨迹进 ： 根 行 直接 偏置处理 ；
步骤 ２ 计算两 段 相邻 的、 别 包含偏置 轨迹 的 ： 分
直 线或 圆之 间的 交点 ；
组 合有 四种 。此 外 ，根据 加工 方 向的不 同刀具 补偿 又 分为 左补偿 与右 补偿 两种 ；如果涉 及到 圆弧 ，还 有 顺 圆、逆 圆 的问题 。传 统 的转接矢 量计 算法 一般 是 首先通 过计 算两段 程序轨 迹 的矢量 夹角判 断转接 类 型 （ 长型 、 伸 缩短 型 或插入 型 ） 然 后依据不 同的 ，
中， 需要进行许 多分类判 断 ， 实现 多种 公式计算 ， 造 成 算法复杂 ，效 率不高 。Ｖ ｒｎ ｉ ｏｏｏ 图是一种计算封 闭 区域轮廓 向区域 内等距偏移 的算 法 ， 以保证得到 的 可 等距线 相互 正确衔 接 ，避 免 了不 同等距线之 间 的求
交 、轮廓 线的 自相 交、轮廓线 间的互相交等处理『 ］ ３。 ’ ４ 但是 Ｖｏｏ ｏ 图理论 本身 很 复杂 ，一 些理论 还不 是 ｒｎ ｉ 很成 熟 ， 得 Ｖｏｏ ｏ 图 的生成 比较复 杂Ｉ 。针对 使 ｒｎ ｉ ］ ’ ５ 这种 情况 ， 文 在ＷＯ 数控 系统 的铣 削加工 的仿 真 本 Ｐ
直 线 、圆弧轨 迹组合 方 式与左 、右补 偿方 向 ，以不
步骤 ３ 根据 交点情 况确 定是 否插入 过渡 圆弧 。 ：
下 面是对 几种 刀补算 法分 类讨论 ：
１１ 单直 线 、单 圆弧 ．
首 先程 序把读 入 的转 接 中的直 线或 圆弧 ， 据 根
直 线所 处 的象限和 刀具 补偿 的方式 、圆弧 两半径 所 处 的象 限和 刀具 补偿 的 方式 ，预 先 计算 出单 直 线 、 单 圆弧 的刀 具补偿 的轨 迹点 ，计算 的方法封 装 为一 个 函数 ，以方便 后面调 用 。函数原 型如 下：
ＧＡ０ ｉ． ａ ｇ ， ＡＮＧ ａ ， Ｊｎｇ ｎ ’ Ｗ Ｈｕ １ ＨＵＡＮＧ ａｎ — ｉｏ ， Ｉ ｏ ｇ ｗｅ Ｃｈ ｇ ｂａ ２ ＬＵ Ｘｉｎ ． ｉ
（． １ 长春工程学 院 机电工程 学院 ，长春 １ ０ １ ；２ 华侨大学 机 电及其 自动化学院 ，泉州 ３ ２ ２ ） ３０２ ． ６ ０ １
摘
要 ：本文在分析传统 刀具 补偿算法不足的基础上 ，提出了一种新 的刀具补偿算法 ，简单易懂 ， 并 给出了详细的流程 图 ， 特别适合于编制刀具补偿 程序 。 该算法不仅避开了复 杂的Ｖ ｒ ｎ ｉ ｏ ｏ ｏ 图理 论和转接矢量运算 ， 而且更易于在计算机上实现该算 法。 在基于 Ｒ Ｌｎｘ Ｔ ｉ 开放式数控系统中 ， ｕ 该算 法用于铣 Ｍ￣ 工仿 真，速度较快 ，运行性能良好。 ＪＯ Ｊ 关键词 ：刀具补偿 ；铣削仿真 ；Ｒ Ｌｎ ｘ Ｔ ｉ ；数控系统 ｕ
函数 Ｏｆ ｅ 是偏置 计算 的基 础和 关键 。 ｆ ｔ ｓ
１２ 直 线与 直线转 接 （ Ｌ ． Ｌ ）
通过 函数 Ｏ ｓｔ 算 出轨 迹 Ａ ｆ ｅ计 Ｂ、Ｂ Ｃ的 各个顶
点 的偏置预 点 ，分别 为 Ｐ 、Ｐ 、Ｐ 、Ｐ 。用参 数方 １ ２ ４ ５
开发 过程 中 ，提 出一种 新 的计 算 刀具 补偿 的 算法 ， 能够 降低 刀补 算法 复杂程 度 ，而且容 易编 程实 现 。
ｂ ｏ ｆｅ（ ｉｅ ｐ ｉｅ］ Ａ ｃ Ａｒ［，ｏ ｔ ｏ ｌ ｓｔ ｎ Ｌ ｎ ［ Ｃ ｒ ｐ ｃ］ ｌａ Ｏｆ Ｃｌ ， ｆ
ｆ ｆｅＲａ ｉｓ ｂ ｏ ｌＬｉｅ ｆｅ， ｏ ｌ ｌＬｅｔ ｆｅ） Ｏｆｓ ｔ ｄｕ ， ｏ ｌ ｓ ｎ Ｏｆｓ ｔｂ ｏ ｓ ｆＯｆｓ ｔ ｂ ｂ
同公 式进行 补偿 计算 。这样 在实 际的软 件开 发过程
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种新 的刀补算法在铣削加 工仿真的应用
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高金 刚 ’ ，王 华 ’ ，黄常 标 ，刘 雄伟
的过 程 。在数控 技 术 中传 统偏 置算法 一般 采用 转接 矢 量计算 法 【］一般 说来 ， １。 ． ２ ＮＣ系统 中能控 制加 工 的 轨 迹仅 限于 直线和 圆弧 ，但直 线与 圆弧之 间的连接
有所 差 别。该 方法 便于 在计 算机上 实现 ，特 别适合 于设 计程 序 ，而且 简单 易懂 ，避开 了一 些矢 量的运 算 。其基 本步骤 如下 ：
程表 示两 条偏置 后 的轨迹 ：
） ４（ 一 ） （ ｔ １ ＝ － ｆ ０ ）
，
（） １
１ 新 刀补算法的思想
本 系统 中所用 的刀具 半径 补偿 ，与一 般 的方法
（） ４ 一 ） （ １ ＝Ｐ ＋（ Ｓ ０≤Ｓ ）
（） ２
通过 方程 ：
收 稿 日 期 ：２ ０ —９２ ０ ９０ —３
作者简介：高金 刚 （９ ６一） １７ ，男 ，四川巴中人 ，讲师 ，硕士 ，研 究方向为计算机数字控制技术 、机器视觉技 术。 ［５ ］ 第 ３ １ ０ ２卷 第 ２ 期 ２１— ００２
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联 立 ，消去 ， ，
中图分类号：Ｔ ７ Ｐ２ ３ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： ９ ０ ４ ２ １ ） ２ ０ ０ ０ １ ０ － １ （ ０ ｏ — １ — ４ ０ ３ ｏ ５
０ 引言
在数 控加 工 中 ，刀具 补偿 是指 刀具沿 被加 工表 面法 向量 向外 偏移一 定 距离 ，由刀触 点获 得 刀位 点
（ ＋ｔ ） １ ｌ 水Ｘ， ＋（ 木 ｌ ｔ ２ ． ２ ｔ 木 ３～２木 ３ ＸＤ 术 ３ ） Ｘ尸
＋ ＋ｔ 一ｆ Ｄ ＝０ ３ Ｐ４ ｉ
步骤 １ 读入轨 迹 ， 据补偿 方 向对 单段 轨迹进 ： 根 行 直接 偏置处理 ；
步骤 ２ 计算两 段 相邻 的、 别 包含偏置 轨迹 的 ： 分
直 线或 圆之 间的 交点 ；
组 合有 四种 。此 外 ，根据 加工 方 向的不 同刀具 补偿 又 分为 左补偿 与右 补偿 两种 ；如果涉 及到 圆弧 ，还 有 顺 圆、逆 圆 的问题 。传 统 的转接矢 量计 算法 一般 是 首先通 过计 算两段 程序轨 迹 的矢量 夹角判 断转接 类 型 （ 长型 、 伸 缩短 型 或插入 型 ） 然 后依据不 同的 ，
中， 需要进行许 多分类判 断 ， 实现 多种 公式计算 ， 造 成 算法复杂 ，效 率不高 。Ｖ ｒｎ ｉ ｏｏｏ 图是一种计算封 闭 区域轮廓 向区域 内等距偏移 的算 法 ， 以保证得到 的 可 等距线 相互 正确衔 接 ，避 免 了不 同等距线之 间 的求
交 、轮廓 线的 自相 交、轮廓线 间的互相交等处理『 ］ ３。 ’ ４ 但是 Ｖｏｏ ｏ 图理论 本身 很 复杂 ，一 些理论 还不 是 ｒｎ ｉ 很成 熟 ， 得 Ｖｏｏ ｏ 图 的生成 比较复 杂Ｉ 。针对 使 ｒｎ ｉ ］ ’ ５ 这种 情况 ， 文 在ＷＯ 数控 系统 的铣 削加工 的仿 真 本 Ｐ
直 线 、圆弧轨 迹组合 方 式与左 、右补 偿方 向 ，以不
步骤 ３ 根据 交点情 况确 定是 否插入 过渡 圆弧 。 ：
下 面是对 几种 刀补算 法分 类讨论 ：
１１ 单直 线 、单 圆弧 ．
首 先程 序把读 入 的转 接 中的直 线或 圆弧 ， 据 根
直 线所 处 的象限和 刀具 补偿 的方式 、圆弧 两半径 所 处 的象 限和 刀具 补偿 的 方式 ，预 先 计算 出单 直 线 、 单 圆弧 的刀 具补偿 的轨 迹点 ，计算 的方法封 装 为一 个 函数 ，以方便 后面调 用 。函数原 型如 下：
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（． １ 长春工程学 院 机电工程 学院 ，长春 １ ０ １ ；２ 华侨大学 机 电及其 自动化学院 ，泉州 ３ ２ ２ ） ３０２ ． ６ ０ １
摘
要 ：本文在分析传统 刀具 补偿算法不足的基础上 ，提出了一种新 的刀具补偿算法 ，简单易懂 ， 并 给出了详细的流程 图 ， 特别适合于编制刀具补偿 程序 。 该算法不仅避开了复 杂的Ｖ ｒ ｎ ｉ ｏ ｏ ｏ 图理 论和转接矢量运算 ， 而且更易于在计算机上实现该算 法。 在基于 Ｒ Ｌｎｘ Ｔ ｉ 开放式数控系统中 ， ｕ 该算 法用于铣 Ｍ￣ 工仿 真，速度较快 ，运行性能良好。 ＪＯ Ｊ 关键词 ：刀具补偿 ；铣削仿真 ；Ｒ Ｌｎ ｘ Ｔ ｉ ；数控系统 ｕ
函数 Ｏｆ ｅ 是偏置 计算 的基 础和 关键 。 ｆ ｔ ｓ
１２ 直 线与 直线转 接 （ Ｌ ． Ｌ ）
通过 函数 Ｏ ｓｔ 算 出轨 迹 Ａ ｆ ｅ计 Ｂ、Ｂ Ｃ的 各个顶
点 的偏置预 点 ，分别 为 Ｐ 、Ｐ 、Ｐ 、Ｐ 。用参 数方 １ ２ ４ ５
开发 过程 中 ，提 出一种 新 的计 算 刀具 补偿 的 算法 ， 能够 降低 刀补 算法 复杂程 度 ，而且容 易编 程实 现 。
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同公 式进行 补偿 计算 。这样 在实 际的软 件开 发过程