產(chǎn)生原因：數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行輪廓加工時(shí)，由于刀具有一定的半徑 ( 如銑刀半徑 ) ，在加工時(shí)，刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡必須偏離零件實(shí)際輪廓一個(gè)刀具半徑值。此外，零件加工時(shí)還要考慮加工余量和刀具磨損等。因此，刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡并不是零件的實(shí)際輪廓。
如圖3-17所示，在內(nèi)輪廓加工時(shí)，刀具中心向零件內(nèi)偏離一個(gè)刀具半徑值；在外輪廓加工時(shí)，刀具中心向零件外偏離一個(gè)刀具半徑值。如還要預(yù)留加工余量，則偏離的值還要加上此預(yù)留加工余量。這種偏離 即為刀具半徑補(bǔ)償。在編程時(shí)，用第二章所講的刀補(bǔ)指令G41／G42設(shè)定。
圖3-17
早期刀具半徑補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ卸喾N，其共同點(diǎn)是在零件輪廓的轉(zhuǎn)折點(diǎn)處插入一輔助圓弧程序，這樣勢(shì)必產(chǎn)生工藝性差、過(guò)切等一些不可避免的缺陷。如圖3-18所示
進(jìn)行零件外輪廓加工時(shí)，刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡中增加了輔助圓弧程序段，尖角被加工成小圓角。
在加工零件內(nèi)輪廓時(shí)，在偏離了一個(gè)半徑補(bǔ)償值后，相鄰段的刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生了交叉(即所謂刀具干涉)，以致產(chǎn)生過(guò)切現(xiàn)象，即刀具切除了零件不應(yīng)切除的部分。為避免干涉，可采用不使用刀具半徑補(bǔ)償功能的方法，首先直接計(jì)算出刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡，然后按刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡編程。在計(jì)算刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，需求出刀具中心軌跡在轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的交點(diǎn)。而求交點(diǎn)比較麻煩，為此編程人員人為地增加一個(gè)過(guò)渡圓弧，并且要求此過(guò)渡圓弧的半徑必須大于刀具半徑，否則將產(chǎn)生過(guò)切。
隨著CNC技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)算速度不斷提高及存儲(chǔ)容量的不斷增加，刀具半徑補(bǔ)償可實(shí)現(xiàn)直線過(guò)渡，直接求出刀具中心軌跡的交點(diǎn)。此方法稱為C機(jī)能刀具半徑補(bǔ)償(簡(jiǎn)稱C刀具補(bǔ)償)方法。此方法可避免上述早期刀具半徑補(bǔ)償方法存在的缺陷。以下簡(jiǎn)要介紹C機(jī)能刀具半徑補(bǔ)償方法的基本原理。
工作過(guò)程如圖3-21：
AS：工作寄存區(qū)，用以存放當(dāng)前加工的程序段數(shù)據(jù)；
CS：刀補(bǔ)緩沖寄存區(qū)，用以存放下一步將要加工的程序段數(shù)據(jù)；
BS：緩沖寄存區(qū)，用以存放再下一步將要加工的程序段數(shù)據(jù)；
OS：輸出寄存區(qū)，用以存放進(jìn)給伺服系統(tǒng)的控制信息，并設(shè)置計(jì)算區(qū)用以計(jì)算編程軌跡和刀補(bǔ)修正計(jì)算
當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)后，首先將第一段程序讀入BS，編程軌跡計(jì)算完后送入CS暫存；繼續(xù)將第二程序段讀入BS，同樣也計(jì)算出第二程序段的編程軌跡，接著判別第一、第二兩段程序的連接方式，根據(jù)判別結(jié)果，對(duì)幌中的第一段編程軌跡和BS中的第二段編程軌跡作相應(yīng)的修正。修正結(jié)束后，將修正過(guò)的第一段編程軌跡由CS送至AS；之后，將第二段編程軌跡由BS送至CS。再隨后由CPU將AS中的數(shù)據(jù)送到OS 進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，其結(jié)果送伺服系統(tǒng)予以執(zhí)行。當(dāng)修正了的第一段編程軌跡執(zhí)行完后，CPU利用插補(bǔ)間隙又命令將第三段程序讀人BS，隨后又根據(jù)BS CS中的第二、第三段編程軌跡的連接方式，對(duì)CS中的第二段編程軌跡加以修正。這樣循環(huán)往復(fù)，直至到達(dá)零件輪廓加工完畢。
綜上所述，系統(tǒng)的刀補(bǔ)工作狀態(tài)，始終存有三個(gè)程序段的信息。刀具補(bǔ)償?shù)霓D(zhuǎn)接處理是對(duì)所有的編程軌跡作矢量處理，顯然直線本身即為矢量；而圓弧則將起點(diǎn)、終點(diǎn)的半徑和起點(diǎn)到終點(diǎn)的弦長(zhǎng)作為矢量；此外，刀具半徑也作為矢量，其模為刀具半徑值，方向指向圓心，在加工過(guò)程中始終垂直編程軌跡。加工直線時(shí)，刀具半徑矢量始終垂直于刀具的移動(dòng)方向；而加工圓弧時(shí)，刀具半徑矢量始終垂直于編程圓弧的瞬時(shí)切點(diǎn)的切線，其方向是變化的。
實(shí)際加工時(shí)，因前、后兩段編程軌跡的連接方式不同，相應(yīng)的刀具中心的加工軌跡也有不同的轉(zhuǎn)接形式。
直線相接
對(duì)于直線相接的右刀補(bǔ)情況，以及直線與圓弧相接、圓弧與圓弧相接的各種情況，可根據(jù)上述原理分析得出。
