數(shù)控車床對(duì)刀的原理及方法

1、一、數(shù)控車床對(duì)刀的原理: 對(duì)刀是數(shù)控加工中的主要操作和重要技能。在一定條件下，對(duì)刀的精度可以決定零件的加工精度，同時(shí)，對(duì)刀效率還直接影響數(shù)控加工效率。僅僅知道對(duì)刀方法是不夠的，還要知道數(shù)控系統(tǒng)的各種對(duì)刀設(shè)置方式，以及這些方式在加工程序中的調(diào)用方法，同時(shí)要知道各種對(duì)刀方式的優(yōu)缺點(diǎn)、使用條件等。 一般來說，數(shù)控加工零件的編程和加工是分開進(jìn)行的。數(shù)控編程員根據(jù)零件的設(shè)計(jì)圖紙，選定一個(gè)方便編程的工件坐標(biāo)系，工件坐標(biāo)系一般與零件的工藝基準(zhǔn)或設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，在工件坐標(biāo)系下進(jìn)行零件加工程序的編制。 對(duì)刀時(shí)，應(yīng)使指刀位點(diǎn)與對(duì)刀點(diǎn)重合，所謂刀位點(diǎn)是指刀具的定位基準(zhǔn)點(diǎn)，對(duì)于車刀來說，其刀位點(diǎn)是刀尖。對(duì)刀的目的是確定

2、對(duì)刀點(diǎn)， 在機(jī)床坐標(biāo)系中的絕對(duì)坐標(biāo)值，測(cè)量刀具的刀位偏差值。對(duì)刀點(diǎn)找正的準(zhǔn)確度直接影響加工精度。在實(shí)際加工工件時(shí)，使用一把刀具一般不能滿足工件的加工要求，通常要使用多把刀具進(jìn)行加工。在使用多把車刀加工時(shí)，在換刀位置不變的情況下，換刀后刀尖點(diǎn)的幾何位置將出現(xiàn)差異，這就要求不同的刀具在不同的起始位置開始加工時(shí)，都能保證程序正常運(yùn)行。為了解決這個(gè)問題，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)配備了刀具幾何位置補(bǔ)償?shù)墓δ?，利用刀具幾何位置補(bǔ)償功能，只要事先把每把刀相對(duì)于某一預(yù)先選定的基準(zhǔn)刀的位置偏差測(cè)量出來，輸入到數(shù)控系統(tǒng)的刀具參數(shù)補(bǔ)正欄指定組號(hào)里，在加工程序中利用T 指令，即可在刀具軌跡中自動(dòng)補(bǔ)償?shù)毒呶恢闷?。刀具位置偏差的測(cè)

3、量同樣也需通過對(duì)刀操作來實(shí)現(xiàn)。生產(chǎn)廠家在制造數(shù)控車床，必須建立位置測(cè)量、控制、顯示的統(tǒng)一基準(zhǔn)點(diǎn)，該基準(zhǔn)點(diǎn)就是機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)，也就是機(jī)床機(jī)械回零后所處的位置。數(shù)控機(jī)床所配置的伺服電機(jī)有絕對(duì)編碼器和相對(duì)編碼器兩種，絕對(duì)編碼器的開機(jī)不用回零，系統(tǒng)斷電后記憶機(jī)床位置，機(jī)床零點(diǎn)由參數(shù)設(shè)定。相對(duì)編碼器的開機(jī)必須回零，機(jī)床零點(diǎn)由機(jī)床位置傳感器確定。編程員按工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)編制的刀具運(yùn)行軌跡程序，必須在機(jī)床坐標(biāo)系中加工，由于機(jī)床原點(diǎn)與工件原點(diǎn)存在X向偏移距離和Z向偏移距離，使得實(shí)際的刀尖位置與程序指令的位置有同樣的偏移距離，因此，須將該距離測(cè)量出來并設(shè)置進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)，使系統(tǒng)據(jù)此調(diào)整刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡，才能加工

4、出符合零件圖紙的工件。這個(gè)過程就是對(duì)刀，所謂對(duì)刀其實(shí)質(zhì)就是測(cè)量工件原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)之間的偏移距離，設(shè)置工件原點(diǎn)在以刀尖為參照的機(jī)床坐標(biāo)系里的坐標(biāo)。二、對(duì)刀方法 對(duì)刀的方法有很多種，按對(duì)刀的精度可分為粗略對(duì)刀和精確對(duì)刀；按是否采用對(duì)刀儀可分為手動(dòng)對(duì)刀和自動(dòng)對(duì)刀；按是否采用基準(zhǔn)刀，又可分為絕對(duì)對(duì)刀和相對(duì)對(duì)刀等。但無論采用哪種對(duì)刀方式，都離不開試切對(duì)刀，試切對(duì)刀是最根本的對(duì)刀方法。1.數(shù)控車床試車對(duì)刀方法圖1（1）如圖1，夾持工件，換需要對(duì)的刀具到刀架當(dāng)前位。圖2（2）如圖2，在手動(dòng)操作方式下，啟動(dòng)主軸，用當(dāng)前刀具在加工余量范圍內(nèi)試切工件外圓，車的長(zhǎng)度必須能夠方便測(cè)量，X軸不要移動(dòng)，沿Z的正方向退出來

5、，停主軸，測(cè)量所車的外圓尺寸Xa，如圖3。圖3（3）按“OFS/SET”鍵如圖4，按刀偏如圖5，將光標(biāo)移到與刀具號(hào)相對(duì)應(yīng)的位置后，輸入“Xa”，如圖6，按操作面板上的“刀具測(cè)量”，再按顯示器下面的軟鍵“測(cè)量”，在對(duì)應(yīng)的刀補(bǔ)位上生成對(duì)應(yīng)刀補(bǔ)值。圖4注意：刀具補(bǔ)償包括“磨損”和“形狀”補(bǔ)償兩部分，刀偏分形狀和磨損，刀尖的位置放在形狀里，尺寸的調(diào)整和刀具的磨耗放在磨損里。兩者之和構(gòu)成車刀偏移量補(bǔ)償參數(shù)。如圖5顯示。圖5圖6（4）如圖7在手動(dòng)方式下，再用該把刀去平工件端面，平完端面后，沿X正方向退出來，Z方向不動(dòng)，停主軸，測(cè)量工件原點(diǎn)到工件端面的距離Lz。圖7（5） 同（3）一樣。按“OFS/SET”

6、鍵，進(jìn)入“形狀”補(bǔ)償設(shè)定界面，將光標(biāo)移到與刀位號(hào)相對(duì)應(yīng)的位置后，輸入“Lz”，按操作面板上的“刀具測(cè)量”，再按顯示器下面的軟鍵“測(cè)量”，在對(duì)應(yīng)的刀補(bǔ)位上生成準(zhǔn)確的刀補(bǔ)值。（6） 當(dāng)前刀具對(duì)刀完畢好，換程序中需要用到的其他刀具，重復(fù)（1）到（5）過程，生成相應(yīng)的刀補(bǔ)。加工中心對(duì)刀對(duì)刀的實(shí)質(zhì)是確定程序原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置。對(duì)刀存在誤差，對(duì)刀誤差在某種程度內(nèi)是允許產(chǎn)生的，也是不可避免的，但卻可以盡量減少。對(duì)刀的準(zhǔn)確程度直接影響加工精度，因此，對(duì)刀方法一定要與零件加工精度要求相適應(yīng)。當(dāng)零件加工精度要求過高時(shí)可采用千分表。對(duì)刀時(shí)一般以機(jī)床主軸軸線與斷面的交點(diǎn)為刀位點(diǎn)，即假設(shè)基準(zhǔn)刀的刀長(zhǎng)為0，其他刀的

7、長(zhǎng)度就是其刀補(bǔ)值，故無論采用哪種刀具對(duì)刀，結(jié)果都是機(jī)床主軸軸線與端面的交點(diǎn)與對(duì)刀點(diǎn)重合，利用機(jī)床的坐標(biāo)顯示確定對(duì)刀點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置，從而確定工件坐標(biāo)系在機(jī)床坐標(biāo)系內(nèi)的位置。再利用對(duì)刀儀確定其他刀的長(zhǎng)度，就解決了工件坐標(biāo)系確定問題和多刀加工時(shí)的刀補(bǔ)確定問題。2 .對(duì)刀方法 在數(shù)控加工中，對(duì)刀的基本方法有試切法、對(duì)刀儀對(duì)刀和自動(dòng)對(duì)刀等。本文以數(shù)控銑床為例，介紹幾種常用的對(duì)刀方法。2 1 試切對(duì)刀法 這種方法簡(jiǎn)單方便，但會(huì)在工件表面留下切削痕跡，且對(duì)刀精度較低。如圖1 所示，以對(duì)刀點(diǎn)在工件表面中心位置為例采用雙邊對(duì)刀方式。 圖11) 將工件通過夾具裝在工作臺(tái)上，裝夾時(shí)，工件的四個(gè)側(cè)面都應(yīng)留出對(duì)

8、刀的位置。2) 啟動(dòng)主軸中速旋轉(zhuǎn)，快速移動(dòng)工作臺(tái)和主軸，讓刀具快速移動(dòng)到靠近工件左側(cè)有一定安全距離的位置，然后降低速度移動(dòng)至接近工件左側(cè)。3) 靠近工件時(shí)改用微調(diào)操作( 一般用0 01 mm) 來靠近，讓刀具慢慢接近工件左側(cè)，使刀具恰好接觸到工件左側(cè)表面( 觀察，聽切削聲音、看切痕、看切屑，只要出現(xiàn)一種情況即表示刀具接觸到工件) ，再回退0 01 mm?；蛘唢@示頁面切換到相對(duì)坐標(biāo)顯示頁面，將X坐標(biāo)值清零。4) 沿z 正方向退刀，至工件表面以上，用同樣方法接近工件右側(cè)，記下此時(shí)相對(duì)坐標(biāo)系中顯示的坐標(biāo)值，如 340 500。5) 據(jù)此可得工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中坐標(biāo)值為-340.5/2 = -

9、170.25。然后向左移動(dòng)機(jī)床到相對(duì)坐標(biāo)顯示為-170.25，此時(shí)主軸中心在工件坐標(biāo)系X0的位置。6)在OFFSET頁面，在相應(yīng)的工件坐標(biāo)頁面G54-G59中輸入X0，按軟鍵測(cè)量，即可生成X的工件原點(diǎn)坐標(biāo)值，此值與此時(shí)的機(jī)械坐標(biāo)值一樣。 7）同理可測(cè)得Y工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。 Z向?qū)Φ丁?) 將刀具快速移至工件上方。2) 啟動(dòng)主軸中速旋轉(zhuǎn)，快速移動(dòng)工作臺(tái)和主軸，讓刀具快速移動(dòng)到靠近工件上表面有一定安全距離的位置，然后降低速度移動(dòng)讓刀具端面接近工件上表面。3) 靠近工件時(shí)改用微調(diào)操作( 一般用0 01 mm) 來靠近，讓刀具端面慢慢接近工件表面( 注意刀具特別是立銑刀時(shí)最好在工件

10、邊緣下刀，刀的端面接觸工件表面的面積小于半圓，盡量不要使立銑刀的中心孔在工件表面下刀) ，使刀具端面恰好碰到工件上表面，再將軸再抬高，記下此時(shí)機(jī)床坐標(biāo)系中的z 值， 140 400，則工件坐標(biāo)系原點(diǎn)W 在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值為 140 400。c) 將測(cè)得的x，y，z值輸入到機(jī)床工件坐標(biāo)系存儲(chǔ)地址G5* 中( 一般使用G54 G59 代碼存儲(chǔ)對(duì)刀參數(shù)) 。d) 進(jìn)入面板輸入模式( MDI) ，輸入“G5* ”，按啟動(dòng)鍵( 在自動(dòng)模式下) ，運(yùn)行G5* 使其生效。e) 檢驗(yàn)對(duì)刀是否正確。2 2 塞尺、標(biāo)準(zhǔn)芯棒、塊規(guī)對(duì)刀法此法與試切對(duì)刀法相似，只是對(duì)刀時(shí)主軸不轉(zhuǎn)動(dòng)，在刀具和工件之間加人塞尺( 或標(biāo)

11、準(zhǔn)芯棒、塊規(guī)) ，以塞尺恰好不能自由抽動(dòng)為準(zhǔn)，注意計(jì)算坐標(biāo)時(shí)這樣應(yīng)將塞尺的厚度減去。因?yàn)橹鬏S不需要轉(zhuǎn)動(dòng)切削，這種方法不會(huì)在工件表面留下痕跡，但對(duì)刀精度也不夠高。2 3 采用尋邊器、偏心棒和軸設(shè)定器等具對(duì)刀法操作步驟與采用試切對(duì)刀法相似，只是將刀具換成尋邊器或偏心棒。這是最常用的方法。效率高，能保證對(duì)刀精度。使用尋邊器時(shí)必須小心，讓其鋼球部位與工件輕微接觸，同時(shí)被加工工件必須是良導(dǎo)體，定位基準(zhǔn)面有較好的表面粗糙度。z 軸設(shè)定器一般用于轉(zhuǎn)移( 間接) 對(duì)刀法。2 4 轉(zhuǎn)移( 間接) 對(duì)刀法加工一個(gè)工件常常需要用到不止一把刀，第二把刀的長(zhǎng)度與第一把刀的裝刀長(zhǎng)度不一樣，需要重新對(duì)零，但有時(shí)零點(diǎn)被加工掉

12、，無法直接找回零點(diǎn)，或不容許破壞已加工好的表面，還有某些刀具或場(chǎng)合不好直接對(duì)刀，這時(shí)候可采用間接找零的方法。a) 對(duì)第一把刀。1) 對(duì)第一把刀的時(shí)仍然先用試切法、塞尺法等。記下此時(shí)工件原點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)z1。第一把刀加工完后，停轉(zhuǎn)主軸。2) 把對(duì)刀器放在機(jī)床工作臺(tái)平整臺(tái)面上( 如虎鉗大表面) 。3) 在手輪模式下，利用手搖移動(dòng)工作臺(tái)至適合位置，向下移動(dòng)主軸，用刀的底端壓對(duì)刀器的頂部，表盤指針轉(zhuǎn)動(dòng)，最好在一圈以內(nèi)，記下此時(shí)軸設(shè)定器的示數(shù)并將相對(duì)坐標(biāo)軸清零。4) 確抬高主軸，取下第一把刀。b) 對(duì)第二把刀。1) 裝上第二把刀。2) 在手輪模式下，向下移動(dòng)主軸，用刀的底端壓對(duì)刀器的頂部，表盤指針轉(zhuǎn)動(dòng)，指

13、針指向與第一把刀相同的示數(shù)A 位置。3) 記錄此時(shí)軸相對(duì)坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的數(shù)值z(mì)0( 帶正負(fù)號(hào)) 。4) 抬高主軸，移走對(duì)刀器。5) 將原來第一把刀的G5* 里的z1坐標(biāo)數(shù)據(jù)加上z0( 帶正負(fù)號(hào)) ，得到一個(gè)新的坐標(biāo)。6) 這個(gè)新的坐標(biāo)就是要找的第二把刀對(duì)應(yīng)的工件原點(diǎn)的機(jī)床實(shí)際坐標(biāo)，將它輸人到第二把刀的G5* 工作坐標(biāo)中，這樣，就設(shè)定好第二把刀的零點(diǎn)。其余刀與第二把刀的對(duì)刀方法相同。注: 如果幾把刀使用同一G5* ，則步驟5) ，6) 改為把z0存進(jìn)二號(hào)刀的長(zhǎng)度參數(shù)里，使用第二把刀加工時(shí)調(diào)用刀長(zhǎng)補(bǔ)正G43H02 即可。2 5 頂尖對(duì)刀法a) x，y 向?qū)Φ丁?) 將工件通過夾具裝在機(jī)床工作臺(tái)上，換上頂

14、尖。2) 快速移動(dòng)工作臺(tái)和主軸，讓頂尖移動(dòng)到近工件的上方，尋找工件畫線的中心點(diǎn)，降低速度移動(dòng)讓頂尖接近它。3) 改用微調(diào)操作，讓頂尖慢慢接近工件畫線的中心點(diǎn)，直到頂尖尖點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)工件畫線的中心點(diǎn)，記下此時(shí)機(jī)床坐標(biāo)系中的x，y 坐標(biāo)值。b) 卸下頂尖，裝上銑刀，用其他對(duì)刀方法如試切法、塞尺法等得到z 軸坐標(biāo)值。6 百分表( 或千分表) 對(duì)刀法( 一般用于圓形工件的對(duì)刀)1) x，y 向?qū)Φ?。將百分表的安裝桿裝在刀柄上，或?qū)俜直淼拇判宰谥鬏S套筒上，移動(dòng)工作臺(tái)使主軸中心線( 即刀具中心) 大約移到工件中心，調(diào)節(jié)磁性座上伸縮桿的長(zhǎng)度和角度，使百分表的觸頭接觸工件的圓周面，( 指針轉(zhuǎn)動(dòng)約0. 1 mm) 用手慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)主軸，使百分表的觸頭沿著工件的圓周面轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察百分表指針的便移情況，慢慢移動(dòng)工作臺(tái)的軸和軸，多次反復(fù)后，待轉(zhuǎn)動(dòng)主軸時(shí)百分表的指針基本在同一位置( 表頭轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，其指針的跳動(dòng)量在允許的對(duì)刀誤差內(nèi)，如0. 02 mm) ，這時(shí)可認(rèn)為主軸的中心就是軸和軸的原點(diǎn)。2) 卸下百分表裝