计算机数控技术及理论研究生数控技术第15次课ppt
- 1. 计算机数控技术及理论研究生数控技术第14次课 开课时间：1a 开课单位：机械工程学院
- 2. 9 刀具半径补偿9.1 什么是刀具半径补偿？ 9.2 参考位置 9.3 角轨迹上的刀具位置 9.4 径向刀具轨迹的刀具位置
- 3. 9.1 什么是刀具半径补偿？刀具半径补偿是为了生成正确几何形状工件调整切削刀具半径行为。根据资料和联系上下文，刀具半径补偿也常称为刀具补偿或刀尖半径补偿。 图9-1刀具轨迹中心线是精加工表面左侧。该例子只包括平行、垂直线与全象限圆弧。因此，很容易手工计算刀具中心位置。其它编程条件不这么明了——我们不得不使用三角学来计算刀具轨迹。多数控制系统也会允许自动刀具半径补偿，在适当条件下，这会为我们节省编程时间，使调整刀具轨迹变得容易。图9-1 工件简单刀具半径补偿包括平行、垂直线与全象限圆弧
- 4. 9.2 参考位置 数控编程的基本目的是找到笛卡尔坐标系位置用来编写刀具轨迹程序，因此产生精加工工件。该过程的第一步是从我们可以测量的交点或定义工件形状的几何过渡中找到参考点。第二步是根据参考点找到交点相对坐标。最后，我们确定与交点相关的刀具中心点——这些是我们用来编写零件程序的坐标。
- 5. 9.2 参考位置例如，让我们看一下图9-2所示的几何图形。最终目标是找到刀具坐标（P3）。然而，在我们可以确定刀具坐标前我们必须找到参考位置（P1）和几何交点（P2）。图9-2 当直线与圆弧相交时，需要几个计算找到刀具位置
- 6. 9.2 参考位置 找到刀具中心位置的步骤如下： 找到工件参考点，如明显的交点 找到参考点到几何交点（在一些情况下可能是零点）的距离 当刀具与几何交点相切时，根据几何交点找到刀具位置 我们首先会从工件几何形状中找到已知点开始该过程。例如，我们可以找到两条直线交点或找到圆弧中心。这给信息要么是由蓝图给出，要么是由一些计算确定。后面会使用附加计算规划刀具轨迹的坐标。
- 7. 9.2 参考位置 举个例子，如图9-3所示的工件。蓝图给出足够的信息允许我们找到交点P1的坐标。我们开始绘制与X、Y轴平行的侧面的右三角。解决三角问题可以找到三角形的X组成（邻接面）：图9-3 通过生成找到参考点，然后求解工件三角形
- 8. 9.2 参考位置当我们面对如图9-4所示与两条直线相切的半径时我们用相似的方法。在该条件下，我们最终会需要知道圆弧中心坐标。蓝图中很少包含该值，因此数控编程员不得不计算这些坐标。该过程从延伸直线开始到相交。接着，我们用交点作为端点绘制三角形，然后求解三角形：图9-4 延伸直线形成明显的交点。交点可以作为其它计算的参考点
- 9. 9.2 参考位置 记住，参考点只是找到前面实例中刀具位置的第一步。我们仍不知道刀具任何实际位置。 直线和圆弧是生成精加工工件形状的两个基本元素。这给出我们三种相交的可能类型：直线与直线、直线与圆弧、圆弧与圆弧。
- 10. 9.3 角轨迹上的刀具位置 沿着有角度直线的刀具轨迹是待解决的挑战。然而，如果我们用可视的方法，记住一些几何规则，计算则变成第二个本质特点。特别要注意相交直线的交点与切线和圆的属性之间的关系。
- 11. 9.3 角轨迹上的刀具位置有角度特征的工件需要定位刀具与加工特征相切。在手动刀具半径补偿后的基本想法是找到刀具与我们希望加工的直线相切的点。我们很少单独加工一条直线，因此定位刀具变的很重要，这样便于下一步的切削。例如图9-5中的工件。刀具在工件下方的位置开始，然后运行到下一个位置开始角线。问题变成，“刀具应该应为在哪儿？”图9-5 有角度特征的工件需要定位刀具与加工特征相切
- 12. 9.3 角轨迹上的刀具位置 一接近交点我们就可以看到刀具中心线必须稍微经过用适当补偿切削下一条直线的角点。我们可以发现延伸直线的交点，把刀具放在与这两条直线相切的点上（更像V形块的定位销）。从这，我们可以根据工件角点计算刀具中心线的X、Y坐标。基本过程如下： 延伸零件的边形成X形状交点 绘制与两条延伸直线相切的圆（表示刀具） 从工件角点到圆中心绘制直线生成三角形，然后从中心道垂直（或水平）线绘制正交线 求解三角形，找到刀具坐标
- 13. 9.3 角轨迹上的刀具位置 让我们看一下工件的两个角点A和B，找到刀具中心（相对角点）坐标。角点和三角形的放大视图如图9-6所示。图9-6 角A、B的放大视图。通过设置刀具与边相切，求解最终三角形找到刀具中心
- 14. 9.3 角轨迹上的刀具位置 我们开始求解问题，记住我们所学的圆弧与直线的相切关系： 从圆弧中心到切点绘制的直线与相邻直线正交 圆弧将角平分 这两部分信息允许我们生成并求解三角形，找到从顶点到圆弧中心的相对距离。
- 15. 9.3 角轨迹上的刀具位置 让我们从角点A开始。蓝图说明了角点夹角125°，我们决定使用 端铣刀。然后我们用平行于X、Y轴的侧面绘制三角形，填写已知值。我们知道端铣刀的半径是0.250英寸，角度是62.5°（125°的一半）。三角形的X脚是角 （62.5°）的侧边，Y脚是角 侧边的邻边。Y成分如下求得：
- 16. 9.3 角轨迹上的刀具位置 这些尺寸是相对于相交直线的顶点——它们不是数控程序中使用的绝对坐标。下一步是找到零件程序中实际绝对坐标。 角点A坐标可以在蓝图中找到（如图9-3所示）X0.0，Y5.0。我们通过加上或减去我们计算的值可以找到端铣刀中心点： X=0.0″-0.250″=X-0.250 Y=0.5″+0.1301″=Y0.6301 因此，端铣刀在角点A绝对坐标是X0.250，Y0.6301。
- 17. 9.3 角轨迹上的刀具位置如图9-7所示，角线与水平线相交。为了生成刀具轨迹， 端铣刀必须定位与这两条直线相切。然后在顶点、切点与圆弧中心间绘制三角形。圆弧再次平分角产生三角形中已知的67.5°角，直线从切点到圆弧中心形成右角。图9-7 找到刀具坐标的方法
- 18. 9.3 角轨迹上的刀具位置开始的一些实例都包括要么与X轴平行，要么与Y轴平行的交线。然而，有些情况下没有直线平行。这些需要一些努力来解决。以图9-8中的工件为例。刀具轨迹需要我们首先找到三角形斜边，然后用斜边找到三角形的两条直角边。图9-8 未对齐的相交直线的刀具坐标需要几个计算
- 19. 9.3 角轨迹上的刀具位置 第一步是确定相交直线间形成的角度。我们可以从顶点绘制120°水平线并应用第13章相交直线原则（直线与两条平行直线相交）来表示。 接着，我们从顶点、切点和圆弧中心解决三角形。我们寻找的值是斜边的长度（图中标有Z）。 然后我们会从顶点延伸垂直线生成另一个三角形。三角形会有允许我们从顶点找到X、Y的平行定向。垂直边会与向上直线形成10°角；因此，三角形包含50°角（60°-10°=50°）。
- 20. 9.3 角轨迹上的刀具位置相交圆弧与角的刀具定位 找切点的过程与前面用的方法相似，除了现在我们必须做一些额外的工作。一般过程如下： 延伸直线形成明显的交点。 找到与交点相切的点的坐标。这需要我们解决两个额外的三角形问题。 从切点计算刀具中心坐标。 计算刀具绝对坐标。
- 21. 9.3 角轨迹上的刀具位置例如图9-9所示工件。刀具轨迹有角线段与半径相交。我们开始延伸直线段，然后从顶点到切点找到坐标。接着，我们在顶点（A点）、圆弧中心和切点（B点）间绘制三角形1。然后我们解决顶点和切点间的边（图中标有Z）：图9-9 编程员必须解决许多三角形问题找到刀具坐标
- 22. 9.4 径向刀具轨迹的刀具位置 在这些情况下，两个圆弧会形成切点。我们可以探索相切关系找到切点与刀具的坐标。例如，如图9-10中的相切圆弧。几个明显的属性显而易见。首先，圆弧中心间的直线长度是半径之和。其次，中心间的直线段与切线正交——这用来找到直线段角度。9-10 两个相切圆弧的几何关系。圆弧中心间绘制的直线与公切线正交
- 23. 9.4 径向刀具轨迹的刀具位置 如图9-11刀具轨迹包括两个相切圆弧。为了解决这个本质问题，我们必须首先找到参考位置，如一个圆弧的中新坐标。蓝图中必须提供足够的信息，否则我们不能解决问题。在这样情况下，原点是左上角，更小圆弧的中心位置定义为X0.500，Y-0.250。图9-11 解决相交圆弧的技术
- 24. 9.4 径向刀具轨迹的刀具位置 图9-12表明如果我们用 端铣刀加工刀具路径的话可以生成的刀具轨迹。这会生成1.25″斜边的相似三角形，圆弧中心增量距离与绝对坐标如下： X边： Y边： 刀具的绝对坐标： X=0.500″+1.2990″-1.0825″=X.7165 Y=-1.00″+0.625″=Y-.375图9-12 相交圆弧的刀具中心位置
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