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C功能刀具半径补偿.doc

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三、 C 功能刀具半径补偿1、C 刀补的基本概念C 功能刀具半径补偿简称为 C 刀补。上面介绍的在 NC 系统中常用的2r法、极坐标输入法等一般的刀具半径补偿则称为 B 刀具补偿,或简称为 B 刀补。B 刀补的共同点是:(1) 利用上段程序求出下段程序的起点偏移后的坐标值,实质上主要是计算出刀具半径在本程序段终点的坐标分量。(2) B 刀补的执行过程一般都分三步,即刀补建立、刀补进行、刀补撤消。(3) 对于两线段组成的尖角,在加工过程中,一般都要附加一段程序,而且附加的轨迹常常为圆弧,即所谓非圆滑过渡的附加程序。尖角过渡问题的提出,是在加工如图 2-49 剖线部分外形轮廓等零件时,由 圆弧段开始,接着加工 直线段,粗看起来,似乎只有两个程序就可以了。但事实并非这样,因为第一个程序段加工圆弧 ,刀具中心沿圆弧 运动。结束时,刀具中心停在 B点上,如果紧接着第二个程序,显然得不出直线段 ,只有使刀具中心走一个从 至B的附加程序后,才能正确加工出零件外形 段。 程序段称为“非圆滑过渡的附加程序”。显然,为了使刀具中心由 B点走到 点,最好的方法是走一个以B 点为圆心,r 为半径的圆弧。因此附加程序实质就是圆弧插补,B 点是圆弧的中心,起点是 ,终点是 ,圆弧半径就是刀具半径 r。图 2-49 点击进入观看动画 以极坐标输入法为例,此程序的输入数据为 cos, in, cos, in,圆弧半径(等于 r)不需要由穿孔带输入,已在刀具半径拨盘上拨出。因此,附加程序段的起点和终点坐标分别为起点:cosinBxry终点:cosinBxryx,y 两个方向应走的总步数为 xy= BBxy由上式看出,附加程序实际上是刀具偏移计算的一个特例,即 R=0的情况。可见,在 B 刀补中是将尖角过渡和与零件轮廓相同的刀补计算分开进行的,尤其对于尖角过渡程序必须事先由编程人员给予足够的重视并认真编写。图 2-50B 刀具补偿的交叉点和间断点实际上,当程序编制人员按零件的轮廓编制程序时,各程序段之间是连续过渡的,没有间断点,也没有重合段。但是,在进行了刀具半径补偿(B 刀具补偿)后,在两个程序段之间的刀具中心轨迹就可能会出现间断点和交叉点。如图2-50 所示,粗线为编程轮廓,当加工外轮廓时,会出现间断 A:B;当加工内轮廓时,会出现交叉点 C。对于只有 B 刀具补偿的 CNC 系统,编程人员必须事先估计出在进行刀具补偿后可能出现的间断点和交叉点的情况,并进行人为的处理。如遇到间断点时,可以在两个间断点之间增加一个半径为刀具半径的过渡圆弧段 。遇到交叉点时,事先在两程序段之间增加一个过渡圆弧段 ,圆弧的半径必须大于所使用的刀具的半径。显然,这种仅有 B刀具补偿功能的 CNC 系统对编程人员是很不方便的。但是,最早也是最容易为人们所想到的刀具半径补偿方法,就是由数控系统根据和实际轮廓完全一样的编程轨迹,直接算出刀具中心轨迹的转接交点 C和 ,然后再对原来的程序轨迹作伸长或缩短的修正。从前, 和 点不易求得,主要是由于 NC 装置的运算速度和硬件结构的限制。随着 CNC 技术的发展,系统工作方式、运算速度及存储容量都有了很大的改进和增加,采用直线或圆弧过渡,直接求出刀具中心轨迹交点的刀具半径补偿方法已经能够实现了,这种方法被称为 C 功能刀具半径补偿(简称 C 刀具补偿或 C 刀补)。2、C 刀补的基本设计思想从前的刀具补偿方法(B 刀具补偿)对编程限制的主要原因是在确定刀具中心轨迹时,都采用了读一段,算一段,再走一段的控制方法。这样,就无法预计到由于刀具半径所造成的下一段加工轨迹对本段加工轨迹的影响。于是,对于给定的加工轮廓轨迹来说,当加工内轮廓时,为了避免刀具干涉,合理地选择刀具的半径以及在相邻加工轨迹转接处选用恰当的过渡圆弧等问题,就不得不靠程序员来处理。为了解决下一段加工轨迹对本段加工轨迹的影响,在计算完本段轨迹后,提前将下一段程序读入,然后根据它们之间转接的具体情况,再对本段的轨迹作适当的修正,得到正确的本段加工轨迹。3、 程序段间转接情况分析在 CNC 系统中,所能控制的最基本的轮廓线型是直线段和圆弧段。随着前后两段编程轨迹的连接方式不同,相应的转接方式有:直线与直线的转接;圆弧与圆弧的转接;直线与圆弧的转接。根据两段程序轨迹的矢量夹角 α 和刀具补偿方向的不同,又可以有以下几种转接过渡方式:伸长型;缩短型;插入型。而插入型又分两种过渡方式,即直线过渡型和圆弧过渡型。下面分别加以介绍。1) 直线与直线转接图 2-52 是直线与直线相交,进行左刀具补偿的情况。图中编程轨迹为 OA→AF。在图 2-52(a)、(b)中,AB 和 AD 为刀具半径。对应于编程轨迹OA 和
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