基于数控铣床的半径补偿算法

董立岩, 张 亮, 田 耕, 辛晓华, 李永丽, 孙 鹏, 尹相杰

(1. 吉林大学 计算机科学与技术学院, 长春 130012； 2. 东北师范大学 计算机科学与信息技术学院, 长春 130117)

0 引 言

在数控加工过程中, 数控系统的实际控制对象是刀具中心, 数控系统通过直接控制刀具中心的运动轨迹, 间接地实现对实际零件的轮廓加工。由于刀具半径的存在, 刀具的运动轨迹并不等同于所需加工零件的实际轮廓[1,2]。因此, 编程人员需根据零件轮廓并结合刀具半径重新计算编程轨迹, 这种计算过程称为刀具补偿[3]。如果数控机床具备刀具自动补偿的功能, 编程人员只需按照工件的轮廓轨迹编制数控程序, 将补偿值输入CNC系统, 数控系统即可自动进行刀具补偿计算和调整刀具运动轨迹, 加工合格的零件, 既不容易产生错误, 又能提高编程效率。

笔者提出一种通过判断相邻两曲线转接方式实现半径补偿的算法, 实验证明该算法适用于转接方式[4,5]为直线和直线、 直线和圆弧、 圆弧和直线以及圆弧和圆弧相邻的所有半径补偿方式。

1 相关理论基础

1.1 刀具半径补偿分类

刀具半径补偿分为左补偿和右补偿[6](见图1), 沿着刀具进给的方向看, 刀具在加工工件轮廓的左边叫做左补偿, 用G41指令实现； 沿着刀具进给的方向看, 刀具在加工工件轮廓的右边叫做右补偿, 用G42指令实现； 另外, 半径补偿取消用G40指令实现。

图1 半径补偿分类

1.2 编程轨迹转接方式

图2 转接方式

在实际加工过程中, 大多数工件轮廓线是由圆弧和直线组成, 所以在刀具补偿中, 相邻两段编程轨迹在转接处有如下4种转接方式(见图2): 1) 直线转接直线; 2) 直线转接圆弧; 3) 圆弧转接直线; 4) 圆弧转接圆弧。……