淺談數(shù)控車床的對刀方法畢業(yè)論文.doc

1、.淺談數(shù)控車床的對刀方法 邁出校門，走向?qū)嵙?xí)已經(jīng)有6個多月了，在這段時間里面，我深切地體會到在校時的想法與現(xiàn)實的反差，理論與實際的不相符。在學(xué)校的時候，總認為自己所學(xué)的知識上雖說不上精通，但起碼操作等方面都有著一定的信心。工作進入公司后才發(fā)現(xiàn)自己其實真正會的很少，動手做的很少，不會的卻很多，發(fā)覺所學(xué)習(xí)到的知識遠遠跟不上社會發(fā)展所需要的。我所在萬向集團是一家以鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)為主體的企業(yè)集團，始創(chuàng)于1969年?，F(xiàn)已發(fā)展成為國家120家試點企業(yè)集團和520戶重點企業(yè)之一，位列中國民營企業(yè)競爭力排行第7位，在全國企業(yè)500強中，萬向列第122位。目前總資產(chǎn)超過100億元，員工31800余名。萬向以生產(chǎn)專業(yè)化

2、、產(chǎn)品系列化為基礎(chǔ)，實現(xiàn)了產(chǎn)品走出去人員走出去企業(yè)走出去，成為中國最大的汽車零部件制造企業(yè)，主導(dǎo)產(chǎn)品國內(nèi)占有率達65%以上，公司專業(yè)生產(chǎn)底盤及懸架系統(tǒng)、汽車制動系統(tǒng)、汽車傳動系統(tǒng)等汽車系統(tǒng)零部件及總成，是國內(nèi)最大的獨立汽車系統(tǒng)零部件專業(yè)生產(chǎn)基地之一。公司底盤業(yè)務(wù)擁有目前國內(nèi)唯一的模塊化底盤技術(shù)，具有較高的技術(shù)壁壘，行業(yè)競爭力突出。此外，國家在新的產(chǎn)業(yè)政策中進一步明確了“鼓勵和培育一批有比較優(yōu)勢的零部件企業(yè)實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)并進入國際汽車零部件全球采購體系，國際OEM市場機會將進一步增大，汽車零部件產(chǎn)業(yè)重組聯(lián)合步伐必將加快，公司的市場前景更加廣闊。武漢萬向汽車制動器有限公司是由萬向集團與國營第九六O

3、三廠合資成立的專業(yè)生產(chǎn)汽車盤式制動器、各類獨立懸掛式前橋的企業(yè)。我公司主要為神龍長豐海馬哈飛昌河長城等主機廠配套. 數(shù)控車床用于加工各種回轉(zhuǎn)表面和回轉(zhuǎn)體的端面。如車削內(nèi)外圓柱面、圓錐面、環(huán)槽及成形回轉(zhuǎn)表面，車削端面及各種常用的螺紋，配有工藝裝備還可加工各種特形面。我們現(xiàn)所在的裝配部機加組主要生產(chǎn)標志206后輪轂，愛麗舍后輪轂，標志307后制動盤和307轉(zhuǎn)向節(jié)，N68后制動盤等幾種品種。因產(chǎn)品的特性決定了公司大部分機床都是車床。所以對我們對車床也有了更多的認識。 對刀是數(shù)控加工中的主要操作和重要技能。對刀的準確性決定了零件的加工精度，同時，對刀效率還直接影響數(shù)控加工效率。通過幾個月實踐、學(xué)習(xí)、探

4、索所得的經(jīng)驗現(xiàn)對數(shù)控車床常用的“試切對刀法”的原理及對刀思路，手動試切對刀方法有了更深的了解和認識。為改進其對刀精度，根據(jù)“自動試切測量誤差補償”的思路，總結(jié)出了用程序控制的自動試切法，小結(jié)了四種精確對刀方法。因水平有限，錯誤,不足之處望批評指出。 一、數(shù)控車試切對刀法的原理及對刀思路深入理解數(shù)控車床的對刀原理對于保持清晰的對刀思路、熟練掌握對刀操作以及提出新的對刀方法都具有指導(dǎo)意義。對刀的實質(zhì)是確定隨編程而變化的工件坐標系的程序原點在唯一的機床坐標系中的位置。對刀的主要工作是獲得基準刀程序起點的機床坐標和確定非基準刀相對于基準刀的刀偏置。試切法對刀的原理與思路：使用FANUC 0I-TC系統(tǒng)

5、. 數(shù)控車床常用的“試切對刀法”的原理及對刀思路手動試切對刀方法；以工件右端面中心為程序原點，用G92指令設(shè)定工件坐標系；直徑編程，程序起點H的工件坐標為（100，50）；刀架上裝四把刀：1號刀為90°外圓粗車刀、2號基準刀為90°外圓精車刀、3號刀為切斷刀、4號刀為60°三角螺紋刀（全文所舉實例均與此相同）。如圖1所示，基準刀按照“手動試切工件的外圓與端面，分別記錄顯示器（CRT）顯示試切點A的X、Z機床坐標推出程序原點O的機床坐標推出程序起點H的機床坐標”的思路對刀。根據(jù)A點與O點的機床坐標的關(guān)系：XO= XAd，ZO =ZA，可以推出程序原點O的機床坐標。再

6、根據(jù)H相對于O點的工件坐標為(100,50)，最后推出H點的機床坐標：XH=100d，ZH= ZA+50。這樣建立的工件坐標系是以基準刀的刀尖位置建立的工件坐標系。 1 手動試切對刀如圖2所示，由于各刀裝夾在刀架的X、Z方向的伸長和位置不同，當非基準刀轉(zhuǎn)位到加工位置時，刀尖位置B相對于A點就有偏置，原來建立的工件坐標系就不再適用了。此外，每把刀具在使用過程中還會出現(xiàn)不同程度的磨損，因此各刀的刀偏置和磨損值需要進行補償。獲得各刀刀偏置的基本原理是：各刀均對準工件上某一基準點（如圖1的A點或O點），由于CRT顯示的機床坐標不同，因此將非基準刀在該點處的機床坐標通過人工計算或系統(tǒng)軟件計算減去基準刀在

7、同樣點的機床坐標，就得到了各非基準刀的刀偏置。2 刀具的偏置和磨損補償受多種因素的影響，手動試切對刀法的對刀精度十分有限，將這一階段的對刀稱為粗略對刀。為得到更加準確的結(jié)果，如圖3所示，加工前在零件加工余量范圍內(nèi)設(shè)計簡單的自動試切程序，通過“自動試切測量誤差補償”的思路，反復(fù)修調(diào)基準刀的程序起點位置和非基準刀的刀偏置，使程序加工指令值與實際測量值的誤差達到精度要求，將這一階段的對刀稱為精確對刀。由于保證基準刀程序起點處于精確位置是得到準確的非基準刀刀偏置的前提，因此一般修正了前者后再修正后者。綜合這兩個階段的對刀，試切法對刀的基本操作流程如下：用基準刀手動試切得到對刀基準點的機床坐標人工計算或

8、自動獲得各非基準刀的刀偏置基準刀處于大概的程序起點位置基準刀反復(fù)調(diào)用試切程序，測量尺寸后，以步進或MDI方式移動刀架進行誤差補償，修正其程序起點的位置非基準刀反復(fù)調(diào)用試切程序，在原刀偏置的基礎(chǔ)上修正刀偏置基準刀處于準確的程序起點不動。二、幾種對刀方法小結(jié)1 對刀儀自動對刀 現(xiàn)在很多車床上都裝備了對刀儀，使用對刀儀對刀可免去測量時產(chǎn)生的誤差，大大提高對刀精度。由于使用對刀儀可以自動計算各把刀的刀長與刀寬的差值，并將其存入系統(tǒng)中，在加工另外的零件的時候就只需要對標準刀，這樣就大大節(jié)約了時間。需要注意的是使用對刀儀對刀一般都設(shè)有標準刀具，在對刀的時候先對標準刀。  下述

9、每種方法的對刀準備工作均相同：在系統(tǒng)MDI功能子菜單下按offset鍵，進入刀偏表；用、鍵移動藍色亮條到各刀對應(yīng)的刀偏號位置，按0鍵；將刀偏號為#0000、#0001、#0002、#0003、#0004的X偏置、Z偏置的數(shù)據(jù)均修改為零，再按下offset鍵。2. 選定基準刀為標準刀，自動設(shè)置刀偏置法對刀步驟如下： (1)用、鍵移動藍色亮條對準2號基準刀的刀偏號#0002位置處，設(shè)置2號刀為標準刀具，所在行變成紅色亮條。 (2)用基準刀試切工件右端面，記錄試切點A的Z機床坐標；試切工件外圓，記錄A點的X機床坐標，退刀后停車，測量已切削軸段外徑D。 (3)基準刀按記錄值通過“點動+步進”方式重回A

10、點，在刀偏表的試切直徑和試切長度欄內(nèi)分別輸入D和零。 (4)退刀，選擇非基準刀的刀號手動換刀，讓各非基準刀的刀尖分別在主軸轉(zhuǎn)動下通過“點動+步進”方式目測對準A點，然后分別在相應(yīng)刀偏號的試切直徑欄和試切長度欄內(nèi)輸入D和零，則各非基準刀的刀偏置會在X、Z偏置欄處自動顯示。 (5)基準刀重回A點后，MDI運行“G91 G00/或G01 X100-D Z50”，使其處于程序起點位置。3.將基準刀在對刀基準點處坐標置零，自動顯示刀偏置法如圖1所示，對刀步驟如下：(1)與前述步驟（2）相同。(2)基準刀按記錄值通過“點動+步進”方式重回試切點A。(3)在刀補X偏置所在格輸入0 選擇歸零軟鍵,同理使“Z軸

11、置零”，則CRT顯示的“相對實際坐標”為（0，0）。(4)手動換非基準刀，使其刀尖目測對齊A點，這時CRT上顯示的“相對實際坐標”的數(shù)值，就是該刀相對于基準刀的刀偏置，用、鍵移動藍色亮條到非基準刀的刀偏號，分別將其記錄并輸入到相應(yīng)位置。(5)與前述步驟（5）相同。4. 多刀試切外圓軸段，人工計算獲得刀偏置法如圖6所示，系統(tǒng)在手動狀態(tài)下對好1、2、4號刀，并切出一個臺階軸，分別記錄各刀切削終點（如圖6中F、E、D點）的機床坐標，并測量各段的直徑和長度。換3號切斷刀，切一退刀槽，以切斷刀的右尖點對刀，記錄B點坐標，測量圖示的D3和L3。獲得了上述數(shù)據(jù)后，根據(jù)各刀對應(yīng)的F、E、D、B點與程序原點O的

12、坐標增量關(guān)系，可知基準刀的程序起點的機床坐標為（ X2-D2+100，Z2-L2+50）；而且可以推出各非基準刀對應(yīng)程序原點的機床坐標并通過人工計算獲得刀偏置，計算方法如表1所示，將記錄值和計算值填入相應(yīng)空格處。這里要注意：試切長度是指工件坐標零點至試切終點之間Z方向的有向距離，按坐標軸方向確定正、負方向。圖6 多刀手動試切示意圖表1 非基準刀的刀偏置計算表此法試切過程簡單，省去了目測對齊試切點的步驟，但刀偏置需要人工計算獲得。如果將含計算公式的計算表打印出來，數(shù)值填入其對應(yīng)空格內(nèi)計算，就能很快算出刀偏置。5. 多刀自動對刀法上述對刀方法均為相對刀偏法。有些系統(tǒng)經(jīng)過專業(yè)人員進行參數(shù)的設(shè)定和系統(tǒng)

13、調(diào)試，還可以讓用戶選擇“絕對刀偏法”對刀。絕對刀偏法在加工程序編制上與前述相對刀偏法略有不同，不必要用G92或G54建立工件坐標系，也不用取消刀補.其對刀步驟如下：系統(tǒng)回零后，如圖6所示，讓各刀分別手動試切一圓柱段，測量直徑與長度尺寸后，按圖7所示填入在各刀對應(yīng)刀偏號的試切直徑于試切長度欄內(nèi)，依據(jù)在“多刀試切外圓軸段，人工計算獲得刀偏置法”中講述的原理，系統(tǒng)軟件能自動算出各刀對應(yīng)程序原點的機床坐標，從而達到自動對刀的目的。這種對刀方法最快捷，特別適合于工業(yè)生產(chǎn)。 三、幾種精確對刀方法小結(jié) 精確對刀階段總的思路是“自動試切測量誤差補償”。誤差補償分兩種情況：對于基準刀MDI運行或步進移動刀架補償

14、其程序起點位置；對于非基準刀補償其刀偏置或磨損值。1. 基準刀修正程序起點位置后，再單獨修調(diào)各非基準刀刀偏置法如圖3所示，對刀步驟如下：(1)基準刀處于粗略對刀后的程序起點位置，將各非基準刀刀偏置輸入到刀偏表的相應(yīng)位置。(2)調(diào)用加工D2×L2的O1000程序試切。(3)測量切削軸段的直徑與長度，與程序指令值比較，求出誤差。(4)步進移動或MDI運行誤差值，修調(diào)程序起點位置。(5)根據(jù)測量尺寸，動態(tài)修改O1000程序下劃線的指令數(shù)值并保存程序，重復(fù)步驟(2)、(3)，直至基準刀程序起點被修正在精度允許范圍內(nèi)為止，記錄修正后程序起點的機床坐標并將坐標置零。(6)分別調(diào)用O1001（1、

15、4號刀）、O1002（3號刀）程序試切，測量各段直徑Di和長度Li（i=1，4，3）。(7)按表3所示方法進行誤差補償。(8)重復(fù)步驟(6)至步驟(7)，直至加工誤差在精度范圍內(nèi)，基準刀停在程序起點位置不再移動。表3 自動試切圓柱軸段的實際測量尺寸與程序指令值的誤差補償舉例（單位：mm）2. 各刀分別修調(diào)程序起點位置法此法的對刀原理為：各刀均修正其程序起點位置，從而間接保證對準同一程序原點位置。如圖3所示，對刀步驟如下：(1) 2號基準刀處于粗略對刀后的程序起點位置，且將各非基準刀刀偏置記錄后均修改為零。(2)至(5)步與第一種精確對刀方法的同序號的對刀步驟相同。(6)分別換非基準刀，把粗略對

16、刀記錄的刀偏置當作非基準刀程序起點的相對坐標，調(diào)用O1000程序試切，分別測量各段直徑Di和長度Li（i=1，4，3），與程序指令值比較，求出差值。(7)步進移動或MDI運行刀架進行誤差補償，分別修調(diào)各非基準刀的程序起點位置。(8)重復(fù)步驟（6）和（7），直至各非基準刀程序起點的位置在精度允許范圍內(nèi)為止。(9)將CRT顯示的相對坐標當作新刀偏置，輸入到刀偏表的對應(yīng)刀偏號的X、Z偏置欄內(nèi)。此法簡單方便，修正的刀偏置直接由CRT顯示的機床相對坐標得到，避免了人工計算的失誤，對刀精度較高。3. 修調(diào)基準刀程序起點位置后，再同時修調(diào)全部非基準刀刀偏置法此方法與第一種精確對刀方法基本相同，唯一不同之處在

17、于步驟(7)中調(diào)用的程序是同時調(diào)用了三把刀加工的O1003程序（O1004去掉2號刀加工段為O1003程序），其余步驟相同。4. 四把刀同時修調(diào)法如果采用相對刀偏法粗略對刀，先將得到的各非基準刀的刀偏置輸入到刀偏表的相應(yīng)位置，運行四把刀加工的O1004程序，分別測量各段直徑Di和長度Li（i=2，1，4，3），求出加工誤差。對基準刀，以MDI運行或步進移動刀架補償誤差值，修調(diào)程序起點位置；對非基準刀，一方面在原刀偏置的基礎(chǔ)上修正刀偏置，將新的刀偏置重新輸入到刀偏表的X、Z偏置欄內(nèi)；另一方面還應(yīng)將基準刀的加工誤差填入到該行的磨損欄內(nèi)。如果采用絕對刀偏法粗略對刀，調(diào)用O1005程序試切，將各刀的加工誤差補償在其對應(yīng)刀偏號的磨損欄內(nèi)。三、結(jié)束語以上對刀方法，是我在理解對刀原理在多位師傅的指導(dǎo)幫助下,并結(jié)合FANUC系統(tǒng)的特點的基礎(chǔ)上進行的總結(jié)，并經(jīng)實踐驗證。方法簡便、實用、有效，能滿足數(shù)控工業(yè)