第四节 刀补原理实验
一、实验目的
1．熟悉C机能刀具半径补偿的特点与设计思路
2．进一步加深对C机能刀具半径补偿的理解
3．熟悉左刀补和右刀补
二、Ｃ机能刀具半径补偿原理
在轮廓加工过程中，由于刀具都有半径，刀具中心的运动轨迹（以此编程较为方便）并不是零件的实际轮廓，因此，希望加工时刀具自动偏移一个半径量，以使刀具加工出正确的轮廓，这个偏移，就是刀具补偿。
刀具补偿有长度补偿和半径补偿，Ｂ机能和Ｃ机能补偿等。
此处只介绍Ｃ机能半径补偿。
下面是Ｃ机能刀具半径补偿的基本原理：
如图，系统启动后，第一段程序读入ＢＳ缓冲寄存区，计算其轨迹Ｔ１后送至ＣＳ刀补缓冲区暂存，然后将第二段程序读入ＢＳ缓冲寄存区，计算其轨迹Ｔ２，接着，对Ｔ１和Ｔ２轨迹的转接方式进行判别，将Ｔ１修正为t1，再将t1送至ＡＳ工作寄存区，第一段程序处理完毕；然后，将Ｔ２送至ＣＳ刀补缓冲区暂存，t1由ＡＳ工作寄存区送至输出寄存区ＯＳ进行插补运算后由伺服系统执行，同时，读入第三段程序计算轨迹出Ｔ３，对Ｔ２和Ｔ３轨迹的转接方式进行判别，将Ｔ２修正为t2，如此继续下去。
从上述分析可知：刀补工作状态时，系统内部总是同时存在三个程序段的信息。
（一）直线过渡的转接分析
直线过渡的转接形式有：缩短型、插入型和伸长型。
软件框图如下（图４-３２，其中，α为对应的直线编程矢量与X轴的夹角）：
参考程序略。
（二）圆弧过渡的转接分析
为分析方便，往往将圆弧等效于直线来处理，读者可自行分析。
三、实验步骤
启动CNC-V2.0后，进入如下界面（图４-３３）：
注意：左刀补与右刀补、圆的顺逆判别按右手笛卡儿坐标判别，由于这儿采用XOZ坐标系，可能看起来不太习惯。
单击“开始”，即可模拟加工，修改左边的数据，可以得到各种插入型、伸长型和缩短型的左右刀补及撤消刀补的模拟图形，参见图４-３４、图４-３５、图４-３６、图４-３７、图４-３８。
图４-32 软件框图
图４-33 Ｃ机能刀补界面
图４-34 插入型，右刀补
图４-35 伸长型，右刀补
图４-36 缩短型，右刀补
图４-37 撤消刀补
图４-38 缩短型，左刀补练习题
4-1．什么是环形分配器？其功能是什么？
4-2．逐点比较法插补适于需三轴联动的数控铣床吗？
4-3．用逐点比较法绘制下列轮廓的插补轨迹：
直线：(-10,0,5)－(-5,0,7)
(-10,0,50)－(-50,0,27)
(-10,0,17)－(-501,0,207)
圆弧：起点 终点 半径 顺逆 优劣
(-10,0,5) (-5,0,7) 20 顺 优
(-10,0,50) (-50,0,27) 100 逆 优
(-10,0,17) (-501,0,207) 500 逆 优
4-4．如何根据国际标准判别顺圆和逆圆？
4-5．试述数字积分法的插补思路。
4-6．用数字积分法绘制下列轮廓的插补轨迹：
直线：(-10,0,5)－(-5,0,7)
(-10,0,50)－(-50,0,27)
(-10,0,17)－(-501,0,207)圆弧：起点对原点 终点对起点 半径 顺逆 优劣
(-10,0,5) (-5,0,7) 20 顺 优
(-10,0,50) (-50,0,27) 100 逆 优
(-10,0,17) (-501,0,207) 500 逆 优
4-7．如何进行终点判别？
4-8．试述数据采样法的插补思路。
4-9．数据采样法插补圆弧时，有哪几种方法？试分析其误差。
4-10．绘制下列轮廓的插补轨迹（数据采样法，编程进给速度=1000mm/min,插补周期=8ms）：
直线：(-10,0,5)－(-5,0,7)
(-10,0,50)－(-50,0,27)
(-10,0,17)－(-501,0,207)
圆弧：起点对原点 终点对起点 半径 顺逆 优劣 方法
(-10,0,5) (-5,0,7) 20 顺 优 割线
(-10,0,50) (-50,0,27) 100 逆 优 切线
(-10,0,17) (-501,0,207) 500 逆 优 弦线
4-11．绘制下列轮廓的插补轨迹（数据采样法，编程进给速度=5000000mm/m,插补周期=8ms）：
直线：(-10,0,5)－(-5,0,7)
(-10,0,50)－(-50,0,27)
(-10,0,17)－(-501,0,207)
圆弧：起点对原点 终点对起点 半径 顺逆 优劣 方法
(-10,0,5) (-5,0,7) 20 顺 优 切线
(-10,0,50) (-50,0,27) 100 逆 优 弦线
(-10,0,17) (-501,0,207) 500 逆 优 割线
4-12．何谓粗插补和精插补？
4-13．如何进行终点判别？
4-14．插补周期和控制周期有何区别和联系？它们对系统如何影响？
4-15．试述割线法的几何意义。
4-16．设计由两线段组成的轮廓，分别用左、右刀补模拟伸长型、缩短型、插入型的加工过程。
4-17．B机能刀补与C机能刀补有何区别？
4-18．刀补工作状态时，系统内部同时存在几个程序段的信息？简述C机能刀补的设计思路。
4-19．试编制圆弧与圆弧自动转接的C机能刀具半径补偿软件，要求有模拟功能。
