數控火焰切割機刀補的研究

    一、數控火焰切割機刀補的特點

    數控火焰切割機是一種特種加工機床，它不像金屬切削機床那樣靠切削工具與工件的剛性接觸來去除被加工材料，而是通過燃燒，靠熱能和氣體的動能加工材料?；鹧媲懈钸^程包括點火、預熱、通切割氧、切割、熄火、返回原點等步驟。由于加工時要有預熱，所以不能像激光加工、電加工那樣對能量收放自如，也不能像機械加工那樣能在任意一點停止和開始加工。

    假如加工軌跡是不連續的，則編程時，對于每一段連續的曲線，在其前后都分別設有刀補的建立及撤消，也分別有切割打開和關閉。由于火焰切割要預熱穿孔，所以每條連續的曲線加工前都要穿孔，即每段封閉曲線都要有引入和引出線。

    數控火焰切割機切割時，要根據工件的具體形狀和工藝要求，要在不同的位置、以不同的切入方式和方向來切入。不同的位置是說加工的起點可以是零件編程輪廓的特征點或非特征點，不同的切入方式是指引入線的種類，加工的順逆方向用戶也可以自行選擇。

    由于數控火焰切割機切割時受熱變形影響，引入和引出線不一定為一條直線，可以是圓弧或折線，所以刀補的建立和撤消不能像冷加工那樣只建立在直線段。實際刀軌的確立與冷加工不同，要進行特別規劃和處理。

    冷切割的刀具半徑是固定值，而火焰切割的“刀具半徑”體現為火焰在材料上割出的縫隙，割縫的寬度與許多因素有關，而且在對同一個零件的加工過程中，這個寬度還可能會有變化。假定割縫的寬度在加工過程中不變，根據數控火焰切割機的工藝特點，研究熱切割時割縫補償的實現。為統一稱呼，割縫補償仍稱為刀具半徑補償，簡稱刀補。

    二、刀補的執行

    刀補模塊的輸入接口是譯碼優化后取得的數據隊列，輸出接口是插補準備數據隊列。通常輸出隊列比輸入隊列的長度長。

    刀補建立確立了切割的起點。刀補執行過程中，系統處理當前曲線時總是首先讀人下一段曲線的信息，在確立連接形式、轉接類型后計算轉接向量，并由轉接向量、編程軌跡向量、刀具半徑向量等信息合成新的刀具中心移動軌跡。這中間會有新的連接線段生成，這樣系統中的預熱和熄火代碼的位置要受到影響。而且快速移動指令與加工指令之間肯定會存在轉接向量。由該向量生成的新軌跡中會出現小的連接線段，要根據其所在位置確定為快速移動還是直線插補，并根據工藝要求將相應的M代碼放置于合適的位置。

    三、轉接形式的確定

    由于一般的熱切割機數控系統能直接實現的輪廓軌跡只有直線段和圓弧兩種，圓弧有順圓弧和逆圓弧。所以數控火焰切割機編程軌跡的連接方式有9種組合，每種組合又都有左右兩個不同的刀補方向，故共有18種組合形式。

    得出轉接角，確定連接類型后，就可以根據不同類型計算轉接點。即使類型相同，不同的組合時轉接點的計算方法也不同，計算后處理的方法——即添加和修改數據點給OS的方法也不同。

    四、工件輪廓和割炬軌跡顯示

    數控火焰切割機割炬軌跡即刀補計算后OS中所存儲的數據。本數控系統運行時，割縫值的一半即刀具半徑補償量是直接在主界面由用戶進行設置并隨時修改，系統能自動判斷補償后割炬軌跡是否會發生干涉，并在圖形區顯示零件輪廓和割炬軌跡。
熱切割機割縫補償與冷加工刀具半徑補償相比具有特殊性，本文的研究同樣適用于激光加工、等離子加工等熱加工機床。

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