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　　CNC數控加工中心直徑補償金沃蘇什卡

　　2013/10/11 10:42:38

1、直徑補償金的概述 直徑補償金是現代數控機床控制控制系統的一種基本機能，在數控車銑床、加工中心、火焰切割機等控制系統中在加工鉆孔時，特別是在三維正方形鉆孔加工是，假如不考量的前述直徑大小加工出來的鉆孔的寸與前述明確要求的體積不合乎，加工出來的鉆孔將偏大或偏小，假如控制系統具有直徑補償金機能就能加工出合乎技術體積規格格明確要求，同時直徑補償金還能同一加工設計模式零件的粗加工、半精加工、精加工，簡化同一刀路拋物線粗、精加工重復基本建設兩四個刀路拋物線CNC文件的繁瑣工作。 2、直徑補償金的操作過程 數控加工中心控制系統的直徑補償金將排序加工標識符拋物線的中心拋物線由CNC控制系統排序解析執行，這就明確要求CNC控制系統在加工工操作過程中下幾段拋物線體育運動前事先加載分析排序好考量加上直徑補償金后的體育運動的中心拋物線，CNC控制系統依照零件流程和事先儲存在控制系統中直徑諧振值手動排序中心拋物線對零件加工，在加工時當選用相同直徑的不許修正加工零件的流程，只需修正CNC控制系統中的直徑諧振的儲存值即可，在零件刀路拋物線加工操作過程中分四個操作過程，A補償金的創建，在沿基本建設流程拋物線體育運動時，中心拋物線由G41、G42命令決定在原程式設計拋物線的基礎上向左或向右偏轉一個直徑，直徑補償金只能在加工NC標識符的G00或G01直角拋物線中創建，而不能再G02或G03梯形拋物線中創建。B直徑補償金的展開，直徑一旦創建，CNC控制系統便一直保持補償金狀況，一直到控制系統加載到G40直徑補償金撤銷命令。B直徑補償金的撤銷，在離開鉆孔回到加工的起點時，用G40撤銷直徑補償金，直徑補償金要在G00或G01直角拋物線中撤銷，而不能再G02或G03梯形拋物線中撤銷。在這四個操作過程中，中心拋物線都是依照基本建設的加工鉆孔的刀路拋物線來排序的，加工線條由直角或梯形圓周組成，直徑補償金僅能在三維正方形中展開，用G17、G18、G19分別指定XY、ZX、YZ正方形，在加工直角時，中心的拋物線是鉆孔線條的一條線且距離等同于的直徑值，加工梯形時，加工鉆孔線條與中心拋物線的的直徑之差等同于直徑值，直徑補償金能是左邊補償金G41（加工時體育運動路徑是加工零件的左側）或是右補償金G42（加工時體育運動路徑是加工零件的右側）,加工拋物線圓周間能是直角接直角、直角接梯形、梯形接直角、梯形接梯形的交角。補償金方法分B類補償金和C類補償金，B類補償金中心拋物圓周間都是選用梯形鏡像過渡階段，演算法單純實現容易，但是展開鉆孔外線條加工時由于選用梯形鏡像，始中在一點切削，鉆孔外形雙角被加工成小梯形與前述鉆孔的體積不相合乎，展開鉆孔線條加工時，要由程式設計人員人為的加一個輔助的過渡階段梯形，且要確保過渡階段梯形的直徑大于直徑。這樣：一是增加程式設計工作量；二是稍有疏忽，過渡階段梯形直徑小于直徑時，會因干涉而產生過切，使加工零件報廢。C類補償金是目前大部分數控控制系統都具有的直徑補償金機能，C類補償金中心拋物線圓周間選用直角連接過渡階段，CNC數控控制系統直接實時手動排序中心拋物線的橋接交角，加工雙角加工工藝性好，在加鉆孔內線條時可實現過切手動預報報警處置機制，B類刀補選用讀幾段，算幾段，走幾段的處置方法。故無法預計直徑造成的下幾段拋物線對此欄拋物線的影響。而C類補直徑償選用一次對兩段展開處置的方法。先處置此欄，再依照下幾段來確定中心拋物線的段間過渡階段狀況，從而完成此欄刀補運算處置。 3、直徑補償金的拋物線座標排序 直角與直角、直角與梯形、梯形與直角、梯形與梯形的橋接分類（如下表所示表明） a=a2-a1（注：a1是此欄拋物線圓周與X軸的直角，a2是下段拋物線與X軸的直角，假如是梯形a1和a2是梯形的橋接點的圓周與X軸的直角）。 由于兩或非門直角相同及G41、G42的諧振方式相同，使中心拋物線的橋接方式有所相同，有如下表所示表的延長型、卷曲型、填入型三種接方式以下圖為例G42補償金。 1）延長型、在G42方式下，兩矢量的直角a在180?～360?間，在G41方式下，兩或非門的直角a在0?～180?間是延長型。 2）卷曲型、在G42方式下，兩矢量的直角a在0?～90?間，在G41方式下，兩或非門的直角a在270?～360?間是卷曲型。 3）填入型、在G42方式下，兩矢量的直角a在90?～180?間，在G41方式下，兩或非門的直角a在180?～270?間是卷曲型。

　　上面單純表明直徑補償金刀路拋物線座標的簡要演算法操作過程。 上面對直角與直角橋接右補償金G42的卷曲與填入型的排序做單純的推導

（A） 1）、右補償金G42卷曲型的直徑補償金橋接點B座標的排序、示意圖（A） 如圖（A）圓周OO1和OG程式設計的拋物線，為了確保偏轉一個直徑值后確保鉆孔外型的合乎體積，做偏轉直徑的拋物線，示意圖。 圓周OO1與X軸的直角為a1，圓周O1G與X1軸的直角為a2，則a=a2-a1 圓周O1A= O1C=R（直徑值） 需求直徑貢瑟蘭橋接點B的座標，則可按如下表所示方法排序。 因為O1A⊥O1H O1C⊥O1G ⊿AO1B≌CO1B 所以∠AO1H=∠CO1G 所以∠AO1C=∠HO1G=a2-a1 （1） ∠AO1B=∠CO1G=∠AO1C/2=（a2-a1） TAN[（a2-a1）/2]=AB/O1A=AB/R （2） AB=R＊ TAN[（a2-a1）/2] （3） 因為OO1∥AB OX∥EB O1A⊥AB （4） ∠O1OX=∠FBA=∠O1AD=∠a1 （5） 所以 COS∠FBA=FB/AB （6） FB=AB＊COS∠FBA= R＊ TAN[（a2-a1）/2]＊ COSa1 （7） SIN∠O1AD=O1D/O1A=O1D/R （8） O1D=R＊SINa1 （9） B點在X1軸座標上的投影為 因為DE=FB （10） Bx=DE O1D= R＊ TAN[（a2-a1）/2]＊ COSa1 （11） =R＊（SINa1 SINa1）/（1 COS（a2-a1）） （12） 同理B軸在Y1軸座標上的投影排序如下表所示 COS∠O1AD=AD/O1A=AD/R （13） AD=R＊COAa1 （14） SIN∠FBA=AF/AB=AF/ R＊ TAN[（a2-a1）/2] （15） FA= R＊ TAN[（a2-a1）/2]＊SINa1 （16） B點在Y1軸上座標上的投影為 By=-（AD-FA）=-（ R＊COAa1- R＊ TAN[（a2-a1）/2]＊SINa1） （17） =-R＊（COSa1 COSa2）/（1 COS（a2-a1）） （18）

（B） 2）、右補償金G42填入型的直徑補償金橋接點B和C點座標的排序、示意圖（B） 如圖（B）圓周OO1和圓周O1E為程式設計拋物線，為了確保偏轉一個直徑值后確保鉆孔外型的合乎體積，做偏轉直徑的拋物線，需要排序B點和C點的座標。 圓周OO1與X軸的直角為a1，圓周O1G與X1軸的直角為a2，則a=a2-a1 圓周O1A=O1D=R（直徑值） 因為OX//FG OO1//AB O1A=AB=R O1A⊥AB ⊿O1FA≌⊿AGB （1） O1A=O1D=AB=DC=R 所以∠O1OX=∠BAG=∠AO1F=a1 （2） SIN∠BAG=BG/AB=GB/R （3） BG=R＊SINa1 （4） COSa1=O1F/O1A=O1F/R （5） O1F=R＊COSa1 （6） SINa1=FA/O1A=FA/R （7） FA=R＊ SINa1 （8） COSa1=AG/AB=AG/R （7） AG=R＊COSa1 （9） B點在X1軸座標上的投影座標為 Bx=FA AG= R＊ SINa1 R＊COSa1 （10） =R（SINa1 COSa1） （11） B點在Y1軸座標上的投影座標的排序為 COS∠AO1F=O1F/O1A （12） O1F=R＊COAa1 （13） SIN∠BAG=BG/AB （14） BG=R＊SINa1 （15） Bx=-（O1F-BG）=-（R＊COS∠a1-R＊SIN∠a1） （16） =R（SINa1-COSa1） （17） 對于C點座標能推導出C點的X軸和Y軸的投影為 因為KC∥EO1 IO1∥JH ∠EO1I=180?-a2 O1D=DC （18） 所以∠EO1I=∠KDJ=∠DO1J=∠CDH=（180?-a2） （19） SIN∠DO1G=DJ/O1D=DJ/R （20） DJ=R＊ SIN∠DO1G= R＊ SIN（180?-a2）=R＊SINa2 （21） COS∠CDH=DH/DC=DH/R （22） DH=R＊ COS∠CDH=R＊COS（180?-a2）=-R＊CONS（180?-a2） （23） 所以C點座標在X軸的投影座標為： Cx=DJ DH= R＊SINa2——R＊CONS（180?-a2） （24） =R（SINa2-COSa2） （25） 同理可求得C點在Y軸的投影座標為 Cy=R（SINa2 COSa2） （26） 上述直徑直徑補償金中心橋接方式都是折線，所推導的排序公式是求折線拐點的座標，大部分數控控制系統C類直徑補償金都選用這種方式，這種方式在卷曲型和填入型刀路拋物線時能加工鉆孔時拐角保持雙角。 另外一種橋接方式是梯形，排序中心在直角或梯形端點的位置，對于外線條鉆孔刀路拋物線的加工（卷曲型或填入型橋接拋物線），能如下表所示圖（C）只排序A點、B點座標，以O1為圓心，O1A=O1B=R為直徑填入梯形過渡階段，由于梯形連接不需要做橋接交角的復雜排序，因而單純方便,但圓周在做梯形拐角過渡階段時，梯形拐角與鉆孔線條拐角相接觸不能確保∠OO1C角為雙角而是產生小梯形角，不能得到完好的雙角，另外對于延長型拋物線橋接過渡階段，填入的梯形段將使產生過切現象，這是梯形過渡階段的弊病。上面只是舉了個例子對直徑補償金橋接點的排序，對直角與直角、直角與梯形、梯形與直角、梯形與園弧的G41（左補） G42（右補）能畫出橋接拋物線圖按類似的方法推導排序。

（C） 3）、上面舉例對直徑補的補償金創建（下段拋物線為直角）和補償金撤銷（上段拋物線為直角）座標的排序、如下表所示圖（D））。

示意圖（D）對于G41左補償金補償金起始點A的創建（直徑AB值為R）。 （Cy-By）/[（Cx-Bx）? （Cy-Cx）?]=EB/AB?=EB/R? EB=R?＊（Cy-By）/[（Cx-Bx）? （Cy-Cx）?] （Cx-Bx）/[（Cx-Bx）? （Cy-Cx）?]=EA/AB?=EA/R? EA= R?＊（Cx-Bx）/ [（Cx-Bx）? （Cy-Cx）?] 所以補償金起始點A的座標為 Ax=Bx-EB=Bx-R?＊（Cy-By）/[（Cx-Bx）? （Cy-Cx）?] Ay=By EA=By R?＊（Cx-Bx）/ [（Cx-Bx）? （Cy-Cx）?] 同理對左補償金G41右補償G42及（上段拋物線和此欄拋物線為梯形時）的創建和撤銷能選用類似的方法推導，各種橋接類型的直徑補償金的創建與注銷如下表所示舉例表明。 上面舉例表明直徑補償金程式設計的CNC標識符示例如下表所示圖 G41直徑左補償金方式（增量座標程式設計） O0007 G0G40G49G80G90 G0 X0 Y0 N1 G91 G17 G00 G41 Y20.00 D01 創建G41直徑左補償金D01直徑諧振的地址 N2 G01 Y40.00 F500.00 N3 X40.00 Y30.00 N4 G02 X40.00 Y-40.00 R40.00 N5 X-20.00 Y-20.00 R20.00 N6 G01 X-60.00 N7 G40 Y-20.00 N8 M30 % 地址D01中存放的諧振量是直徑值。 4、直徑補償金操作過程中的過切現象及其解決方法 直徑補償金使用中出現的過切（即干涉）指的是在零件的加工操作過程中，按照流程設定的拋物線展開體育運動，由于使用了補償金機能，在執行某些命令時，出現或可能出現過度切削零件的現象。 數控控制系統在啟用補償金機能后，一般情況下會出現兩種情況的過切。 一種情況是使用直徑補償金時，輸入數控機床控制控制系統補償金中的預設的直徑值大于被加工零件的加工線條曲線的最小凹圓直徑，在加工操作過程中控制控制系統執行到這段流程語句時，數控控制系統排序后會發生過切現象，機床停止體育運動，并給出刀具過切的報警信息，也稱之為假過切現象，其中剖面線部分為過切。解決的方法非常單純，的直徑應滿足鉆孔線條最小凹圓直徑的原則即可。 另一種情況是加工流程完全能執行，但在加工操作過程中體育運動出現過切現象，流程執行時，數控機床控制控制系統沒有顯示過切的報警信息。本文研究的就是這種由于流程程式設計不當引起的過切現象，導致被加工鉆孔的報廢。程式設計不當產生過切現象一般有如下表所示二種情況： 1．在補償金創建后的補償金狀況中，假如存在有連續兩段以上沒有移動命令或存在非指定正方形軸的移動命令段，則有可能產生過切現象。 數控控制系統一般選用C機能直徑補償金，其主要特征是在執行直徑機能時選用了多段流程預讀的機能，即在流程執行時，數控控制系統內部同時儲存四個流程段的信息。若在補償金創建后的補償金狀況中，假如存在有連續兩段以上沒有移動命令或存在非指定正方形軸的移動命令段，這樣就打斷了在刀補正方形內的前后銜接，數控控制系統無法正確排序、修正的體育運動拋物線，則有可能產生過切現象。 2．補償金創建的拋物線和隨后加工拋物線間的直角選擇不當也有可能發生過切現象。 在某些數控控制系統中，補償金創建時的流程拋物線與補償金展開狀況開始的前進路徑有著一定的明確要求。

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