【正文】 程序軌跡基礎(chǔ)上伸長或縮短一個(gè)刀具半徑值 ， 即刀具中心從與編程軌跡重合過渡到與編程軌跡距離一個(gè)刀具半徑值 。 在該段中 ， 動(dòng)作指令只能用 G00或 G01。 （ 2） 刀具補(bǔ)償進(jìn)行 刀具補(bǔ)償進(jìn)行期間 ， 刀具中心軌跡始終偏離編程軌跡一個(gè)刀具半徑的距離 。 在此狀態(tài)下 ， G00、 G0 G0 G03都可使用 。 （ 3） 刀補(bǔ)撤銷 刀具撤離工件 ， 返回原點(diǎn) 。 即刀具中心軌跡從與編程軌跡相距一個(gè)刀具半徑值過渡到與編程軌跡重合 。 此時(shí)也只能用 G00、 G01。 三 、 刀具半徑補(bǔ)償算法 刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算：根據(jù)零件尺寸和刀具半徑值計(jì)算出刀具中心軌跡 。 對(duì)于一般的 CNC裝置 ， 所能實(shí)現(xiàn)的輪廓僅限于直線和圓弧 。 刀具半徑補(bǔ)償分 B功能刀補(bǔ)與 C功能刀補(bǔ) ， B功能刀補(bǔ)能根據(jù)本段程序的輪廓尺寸進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償 ， 不能解決程序段之間的過渡問題 ，編程人員必須先估計(jì)刀補(bǔ)后可能出現(xiàn)的間斷點(diǎn)和交叉點(diǎn)等情況 ， 進(jìn)行人為處理 。 B功能刀補(bǔ)計(jì)算如下： 1. 直線刀具補(bǔ)償計(jì)算 對(duì)直線而言 ， 刀具補(bǔ)償后的軌跡是與原直線平行的直線 ， 只需要計(jì)算出刀具中心軌跡的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)值 。 如圖３－３４所示 ， 被加工直線段的起點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn) ， 終點(diǎn)坐標(biāo)為 A。 假定上一程序段加工完后 ， 刀具中心在 O′點(diǎn)坐標(biāo)已知 。 刀具半徑為 r， 現(xiàn)要計(jì)算刀具右補(bǔ)償后直線段 O′A′的終點(diǎn)坐標(biāo) A′。 設(shè)刀具補(bǔ)償矢量 AA′的投影坐標(biāo)為 ,則 YYYXXX?????????????? AKAx O A22s i nYXYrrX???? ?22c os YXXrrY?????? ? (３－４３ ) (34３ )式為直線刀補(bǔ)計(jì)算公式 ， 是在增量編程下推導(dǎo)出的 。 對(duì)于絕對(duì)值編程 ， 仍可應(yīng)用此公式計(jì)算 ， 所不同的是應(yīng)是絕對(duì)坐標(biāo) 。 22 YXrXYY????22 YXrYXX???? (３－４４ ) (３－４５ ） ) RYrrYRXrrXbb????????s i nc o sRrYYYRrXXXbbbbbb?????? 圖 339 B刀補(bǔ)示例 加工如圖 339外部輪廓零件 ABCD時(shí) ， 由 AB直線段開始 ，接著加工直線段 BC， 根據(jù)給出的兩個(gè)程序段 ， 按 B刀補(bǔ)處理后可求出相應(yīng)的刀心軌跡 A1B1和 B2C1。 y D1 A D2 O B2 B C x C2 A1 B 1 D C1 A2 事實(shí)上 ， 加工完第一個(gè)程序段 ， 刀具中心落在 B1點(diǎn)上 ， 而第二個(gè)程序段的起點(diǎn)為 B2， 兩個(gè)程序段之間出現(xiàn)了斷點(diǎn) ， 只有刀具中心走一個(gè)從 B1至 B2的附加程序 ， 即在兩個(gè)間斷點(diǎn)之間增加一個(gè)半徑為刀具半徑的過渡圓弧 B1B2， 才能正確加工出整個(gè)零件輪廓 。 可見 ， B刀補(bǔ)采用了讀一段 ， 算一段 ， 再走一段的控制方法 ， 這樣 ， 無法預(yù)計(jì)到由于刀具半徑所造成的下一段加工軌跡對(duì)本程序段加工軌跡的影響 。 為解決下一段加工軌跡對(duì)本段加工軌跡的影響 ， 在計(jì)算本程序段軌跡后 ， 提前將下一段程序讀入 ， 然后根據(jù)它們之間轉(zhuǎn)接的具體情況 ， 再對(duì)本段的軌跡作適當(dāng)修正 ， 得到本段正確加工軌跡 ， 這就是 C功能刀具補(bǔ)償 。C功能刀補(bǔ)更為完善 ， 這種方法能根據(jù)相鄰輪廓段的信息自動(dòng)處理兩個(gè)程序段刀具中心軌跡的轉(zhuǎn)換 ， 并自動(dòng)在轉(zhuǎn)接點(diǎn)處插入過渡圓弧或直線從而避免刀具干涉和斷點(diǎn)情況 。 y D 1 A D 2 O B 2 B C x C 2 A 1 B1 D C 1 A 2 圖 338a給出了普通數(shù)控系統(tǒng)的工作方法 ， 在系統(tǒng)內(nèi) ， 數(shù)據(jù)緩沖寄存區(qū) BS用以存放下一個(gè)加工程序段的信息 ， 設(shè)置工作寄存區(qū) AS， 存放正在加工的程序段的信息 ， 其運(yùn)算結(jié)果送到輸出寄存區(qū) OS， 直接作為伺服系統(tǒng)的控制信號(hào) 。 圖 338b為 CNC系統(tǒng)中采用C刀補(bǔ)方法的原理框圖 ， 與 338a不同的是 ， CNC裝置內(nèi)部又增設(shè)了一個(gè)刀補(bǔ)緩沖區(qū) CS。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)后 ， 第一個(gè)程序段先被讀入 BS， 在 BS中算得第一段刀具中心軌跡 ， 被送到 CS中暫存后 ， 又將第二個(gè)程序段讀入 BS， 算出第二個(gè)程序段的刀具中心軌跡 。 接著對(duì)第一 、 第二兩段刀具中心軌跡的連接方式進(jìn)行判別 ， 根據(jù)判別結(jié)果 ，再對(duì)第一段刀具中心軌跡進(jìn)行修正 。 修正結(jié)束后 ， 順序地將修正后的第一段刀具中心軌跡由 CS送入 AS中 ， 第二段刀具中心軌跡由 BS送入 CS中 。 然后 ， 由 CPU將 AS中的內(nèi)容送到OS中進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算 ， 運(yùn)算結(jié)果送到伺服系統(tǒng)中予以執(zhí)行 。 當(dāng)修正了的第一段刀具中心軌跡開始被執(zhí)行后 ， 利用插補(bǔ)間隙 ， CPU又命令第三段程序讀入 BS， 隨后 ， 又根據(jù) BS和 CS中的第三 、第二段軌跡的連接情況 ， 對(duì) CS中的第二程序段的刀具中心軌跡進(jìn)行修正 。 依此下去 ， 可見在刀補(bǔ)工作狀態(tài) ， CNC內(nèi)部總是同時(shí)存在三個(gè)程序段的信息 。 在 CNC裝置中 ， 處理的基本廓形是直線和圓弧 ， 它們之間的相互連接方式有 ， 直線與直線相接 、 直線與圓弧相接 、 圓弧與直線相接 、 圓弧與圓弧相接 。 在刀具補(bǔ)償執(zhí)行的三個(gè)步驟中 ， 都會(huì)有轉(zhuǎn)接過渡 ， 以直線與直線轉(zhuǎn)接為例來討論刀補(bǔ)建立 、 刀補(bǔ)進(jìn)行過程中可能碰到的三種轉(zhuǎn)接形式 。 刀補(bǔ)撤銷是刀補(bǔ)建立的逆過程 ， 可參照刀補(bǔ)建立 。 圖 341和 342表示了兩個(gè)相鄰程序段為直線與直線 ，左刀補(bǔ) G41的情況下 ， 刀具中心軌跡在連接處的過渡形式 。 圖中 α為工件側(cè)轉(zhuǎn)接處兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向的夾角 ， 其變化范圍為 00ɑ 3600， 對(duì)于輪廓段為圓弧時(shí) ， 只要用其在交點(diǎn)處的切線作為角度定義的對(duì)應(yīng)直線即可 。 在圖 342a中 ， 編程軌跡為 FG和 GH， 刀具中心軌跡為 AB和 BC,相對(duì)于編程軌跡縮短一個(gè) BD與 BE的長度 ， 這種轉(zhuǎn)接為縮短型 。 圖 342b中 ， 刀具中心軌跡 AB和 BC相對(duì)于編程軌跡 FG和 GH伸長一個(gè) BD與BE的長度 ， 這種轉(zhuǎn)接為伸長型 。 圖 342c中 ， 若采用伸長型 ， 刀心軌跡為AM和 MC， 相對(duì)于編程軌跡 FG和 GH來說 ， 刀具空行程時(shí)間較長 ， 為減少刀具非切削的空行程時(shí)間 ， 可在中間插入過渡直線 BB1,并令 BD等于 B1E且等于刀具半徑 r， 這種轉(zhuǎn)接為插入型 。 根據(jù)轉(zhuǎn)接角 α不同 ， 可以將 C刀補(bǔ)的各種轉(zhuǎn)接過渡形式分為三類： （ 1） 當(dāng) 1800 ɑ3600時(shí) ， 屬縮短型 ， 見圖 341a和 342a。 （ 2） 當(dāng) 900≤ ɑ1800時(shí) ， 屬伸長型 ， 見圖 341b和 342b。 （ 3） 當(dāng) 00 ɑ900時(shí) ， 屬插入型 ， 見圖 341c和 342c。 圖 342 刀補(bǔ)進(jìn)行直線與直線轉(zhuǎn)接情況 A C A r r r A r a) b) c) r B α r α C B α r B C B1 M r D E F G H F H G D E F D E G H 四 、 刀具補(bǔ)償?shù)膸追N特殊情況 1. 在切削過程中改變刀補(bǔ)方向 如圖 343所示 ， 切削輪廓 MN段采用 G42刀補(bǔ) ， 而后加工 PQ段 ， 改變了刀補(bǔ)方向 ， 應(yīng)采用 G41刀補(bǔ) ， 這時(shí)必須在 P點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)具有長度為刀具半徑的垂直矢量以獲得一段過渡圓弧 AB。 A G42 B r1 r2 r2 P G41 N M r1 Q N11 N12 圖 343 刀補(bǔ)方向改變的切削實(shí)例 圖 344 刀補(bǔ)半徑改變的實(shí)例 2. 改變刀具半徑值 在零件切削過程中刀具半徑值改變了 ， 則新的補(bǔ)償值在下個(gè)程序段中產(chǎn)生影響 。 如圖 344所示 ， N10段補(bǔ)償用刀具半徑 r1， N11段變?yōu)?r2后 ， 則開始建立新的刀補(bǔ) ， 進(jìn)入 N12段后即按新刀補(bǔ) r2進(jìn)行補(bǔ)償 。 刀具半徑的改變可通過改變刀具號(hào)或通過操作面板等方法來實(shí)現(xiàn) 。 3. 過切問題 （ 1） 刀具半徑補(bǔ)償可使刀具中心軌跡在走刀平面（ 如 xy面 ） 內(nèi)偏移零件輪廓一個(gè)刀具半徑值 。 在刀補(bǔ)建立后的刀補(bǔ)進(jìn)行中 ， 如果存在有二段以上沒有移動(dòng)指令或存在非指定平面軸的移動(dòng)指令段 ， 則可能產(chǎn)生過切 。 如圖 345所示 ， 設(shè)刀具開始位置距工件表面上方 50mm， 切削深度為 8mm。 z軸垂直于走刀平面 （ xy面 ） ， 則按下述方法編程 ， 會(huì)產(chǎn)生過切 。 N01 G91 G41 G00 H01 。 N02 。 N03 G01 F200 。 N04 。 N05 。 N06 。 N07 。 N08 G00 。 N09 G40 。 N10 M02 。 圖 345 過切現(xiàn)象 當(dāng) N01段進(jìn)入刀補(bǔ)建立階段后 ， 讀入 N02和N03兩個(gè)程序段 ， 這兩個(gè)程序段是 Z軸進(jìn)給指令 ， 不是刀補(bǔ)平面軸的移動(dòng)指令 ， 作不出矢量 ，確定不了前進(jìn)方向 。 盡管用 G41進(jìn)入到了刀