● 摘要
刀具补偿技术是数控系统的核心技术之一，一般分为长度补偿和半径补偿两种。空间刀具补偿原理和方法是数控系统核心技术中的高端技术，空间刀具补偿技术问题的解决对开发新原理数控机床有极其重要的作用。本文在研究二维平面刀具补偿算法归类的基础上，对相似情况进行了总结。对空间刀具补偿算法进行模型研究，对基于UG后置处理的加工轨迹，编制刀具补偿算法系统软件进行仿真，在基于开放式数控系统平台上进行了加工验证。在项目研究过程中，主要完成了以下工作：
（1）分析现有的二维刀具补偿技术，根据加工零件和刀具的几何参数，刀具的长度方向或半径方向计算补偿值，并在轮廓转接处做相应的过渡，通过避免刀具干涉轮廓加工的过程，提高尖角的技术处理。利用刀具矢量和方向矢量的计算，对二维平面的四种连接情况和三种转接类型进行了统计，并根据算法得出刀具补偿后的转接点坐标。
（2）针对多轴数控机床的空间刀具补偿技术，按加工方式分成侧铣刀具补偿和端铣刀具补偿。其中侧铣补偿的过渡类型分为缩短型、伸长型和插入型，端铣补偿按所用刀具类型分为立铣刀、球头刀和R形铣刀进行研究。在基于SDI 的空间刀具补偿中，通过使用3次B样条拟合刀位文件中的刀位点、切触点及刀轴矢量来获取刀轨的参数样条表示，实现空间刀具半径补偿。
（3）对UG/POST后置处理功能的过程和算法进行研究。后置处理主要是完成结合设备信息利用UG/Open API开发刀具补偿，使其把CLS文件生成一种带刀具补偿功能的数控机床G代码。
（4）刀具补偿算法系统软件仿真和基于开放式数控系统平台的加工验证。开发三维空间刀具补偿系统软件，实现计算机仿真并在搭建的基于TwinCAT开放式数控系统平台上实现刀具补偿加工验证。