刀具半径补偿分析

   　　数控加工具有加工精度高、效率高和质量稳定等特点，而合理掌握刀具补偿方法，灵活应用刀具补偿功能，合理设置刀具半径补偿值，是保证精度和质量稳定的重要因素。但是在数控编程加工编程的过程中，还经常出现一些刀具半径补偿功能应用上的错误，因此，有必要对数控加工的刀具半径补偿方法进行探讨。

　　一、刀具半径补偿原理

　　数控机床在加工过程中，其所控制的是刀具中心的轨迹。因此在数控编程时，可以根据刀具中心的轨迹进行编程，这种编程方法称为刀具中心编程。粗加工中由于留有余量，对零件的尺寸精度影响不大，对简单图形可采用刀具中心轨迹编程。但是当零件加工部分形状较为复杂时，如果选用刀具中心编程，就会给计算关键点带来很大工作量，而且往往由于关键点的计算误差影响机床的插补运算，进而产生报警，使加工无法正常进行。因此可以利用理论轮廓编程，即按图形的轮廓进行编程。采用理论轮廓编程，需要在系统中预先设定偏置参数，数控系统会自动计算刀具中心轨迹，使刀具偏离图形轮廓一个刀具值，从而使刀具能加工到图形的实际轮廓，这种功能即为刀具半径补偿功能。

　　二、刀具补偿的过程

　　数控系统的刀具补偿是将计算刀具中心轨迹的过程交由CNC系统执行，编程时不考虑刀具半径，直接根据零件的轮廓形状进行编程，而实际的刀具半径则放在一个可编程刀具半径的偏置寄存器中。在加工过程中，CNC系统根据已编好的程序和刀具偏置寄存器中的刀具半径，自动计算刀具中心轨迹，完成对零件的加工。当刀具半径发生变化时，不需要修改零件程序，只需修改刀具半径寄存器中的刀具直径值即可。

　　现在的CNC系统一般都设置有16、32、64或更多个可编程刀具偏置寄存器，并对刀具进行编号，专供刀具补偿之用。进行数控编程时，只需调用刀具补偿参数所对应的寄存器编号即可加工。在加工时，CNC系统将该编号对应的刀具半径值从寄存器中取出，对刀具中心轨迹进行补偿计算，生成实际的刀具中心轨迹。刀具半径补偿执行时，采用交点运算方式，即每段程序执行开始前，系统会先行读入两段，并计算其交点，然后自动按启动阶段的矢量在每个前进方向的左侧或右侧加上刀补矢量路径。