數(shù)控車床對刀的原理及方法

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

2、對刀點， 在機床坐標系中的絕對坐標值，測量刀具的刀位偏差值。對刀點找正的準確度直接影響加工精度。在實際加工工件時，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行加工。在使用多把車刀加工時，在換刀位置不變的情況下，換刀后刀尖點的幾何位置將出現(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，都能保證程序正常運行。為了解決這個問題，機床數(shù)控系統(tǒng)配備了刀具幾何位置補償?shù)墓δ?，利用刀具幾何位置補償功能，只要事先把每把刀相對于某一預(yù)先選定的基準刀的位置偏差測量出來，輸入到數(shù)控系統(tǒng)的刀具參數(shù)補正欄指定組號里，在加工程序中利用T 指令，即可在刀具軌跡中自動補償?shù)毒呶恢闷?。刀具位置偏差的測

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

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

5、，停主軸，測量所車的外圓尺寸Xa，如圖3。圖3（3）按“OFS/SET”鍵如圖4，按刀偏如圖5，將光標移到與刀具號相對應(yīng)的位置后，輸入“Xa”，如圖6，按操作面板上的“刀具測量”，再按顯示器下面的軟鍵“測量”，在對應(yīng)的刀補位上生成對應(yīng)刀補值。圖4注意：刀具補償包括“磨損”和“形狀”補償兩部分，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)成車刀偏移量補償參數(shù)。如圖5顯示。圖5圖6（4）如圖7在手動方式下，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，停主軸，測量工件原點到工件端面的距離Lz。圖7（5） 同（3）一樣。按“OFS/SET”

6、鍵，進入“形狀”補償設(shè)定界面，將光標移到與刀位號相對應(yīng)的位置后，輸入“Lz”，按操作面板上的“刀具測量”，再按顯示器下面的軟鍵“測量”，在對應(yīng)的刀補位上生成準確的刀補值。（6） 當前刀具對刀完畢好，換程序中需要用到的其他刀具，重復（1）到（5）過程，生成相應(yīng)的刀補。加工中心對刀對刀的實質(zhì)是確定程序原點在機床坐標系中的位置。對刀存在誤差，對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。對刀的準確程度直接影響加工精度，因此，對刀方法一定要與零件加工精度要求相適應(yīng)。當零件加工精度要求過高時可采用千分表。對刀時一般以機床主軸軸線與斷面的交點為刀位點，即假設(shè)基準刀的刀長為0，其他刀的

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

8、刀的位置。2) 啟動主軸中速旋轉(zhuǎn)，快速移動工作臺和主軸，讓刀具快速移動到靠近工件左側(cè)有一定安全距離的位置，然后降低速度移動至接近工件左側(cè)。3) 靠近工件時改用微調(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@示頁面切換到相對坐標顯示頁面，將X坐標值清零。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)，記下此時相對坐標系中顯示的坐標值，如 340 500。5) 據(jù)此可得工件坐標系原點在機床坐標系中坐標值為-340.5/2 = -

9、170.25。然后向左移動機床到相對坐標顯示為-170.25，此時主軸中心在工件坐標系X0的位置。6)在OFFSET頁面，在相應(yīng)的工件坐標頁面G54-G59中輸入X0，按軟鍵測量，即可生成X的工件原點坐標值，此值與此時的機械坐標值一樣。 7）同理可測得Y工件坐標系原點在機床坐標系中的坐標值。 Z向?qū)Φ丁?) 將刀具快速移至工件上方。2) 啟動主軸中速旋轉(zhuǎn)，快速移動工作臺和主軸，讓刀具快速移動到靠近工件上表面有一定安全距離的位置，然后降低速度移動讓刀具端面接近工件上表面。3) 靠近工件時改用微調(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，記下此時機床坐標系中的z 值， 140 400，則工件坐標系原點W 在機床坐標系中的坐標值為 140 400。c) 將測得的x，y，z值輸入到機床工件坐標系存儲地址G5* 中( 一般使用G54 G59 代碼存儲對刀參數(shù)) 。d) 進入面板輸入模式( MDI) ，輸入“G5* ”，按啟動鍵( 在自動模式下) ，運行G5* 使其生效。e) 檢驗對刀是否正確。2 2 塞尺、標準芯棒、塊規(guī)對刀法此法與試切對刀法相似，只是對刀時主軸不轉(zhuǎn)動，在刀具和工件之間加人塞尺( 或標

11、準芯棒、塊規(guī)) ，以塞尺恰好不能自由抽動為準，注意計算坐標時這樣應(yīng)將塞尺的厚度減去。因為主軸不需要轉(zhuǎn)動切削，這種方法不會在工件表面留下痕跡，但對刀精度也不夠高。2 3 采用尋邊器、偏心棒和軸設(shè)定器等具對刀法操作步驟與采用試切對刀法相似，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，能保證對刀精度。使用尋邊器時必須小心，讓其鋼球部位與工件輕微接觸，同時被加工工件必須是良導體，定位基準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) 對刀法。2 4 轉(zhuǎn)移( 間接) 對刀法加工一個工件常常需要用到不止一把刀，第二把刀的長度與第一把刀的裝刀長度不一樣，需要重新對零，但有時零點被加工掉

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

13、針指向與第一把刀相同的示數(shù)A 位置。3) 記錄此時軸相對坐標對應(yīng)的數(shù)值z0( 帶正負號) 。4) 抬高主軸，移走對刀器。5) 將原來第一把刀的G5* 里的z1坐標數(shù)據(jù)加上z0( 帶正負號) ，得到一個新的坐標。6) 這個新的坐標就是要找的第二把刀對應(yīng)的工件原點的機床實際坐標，將它輸人到第二把刀的G5* 工作坐標中，這樣，就設(shè)定好第二把刀的零點。其余刀與第二把刀的對刀方法相同。注: 如果幾把刀使用同一G5* ，則步驟5) ，6) 改為把z0存進二號刀的長度參數(shù)里，使用第二把刀加工時調(diào)用刀長補正G43H02 即可。2 5 頂尖對刀法a) x，y 向?qū)Φ丁?) 將工件通過夾具裝在機床工作臺上，換上頂

14、尖。2) 快速移動工作臺和主軸，讓頂尖移動到近工件的上方，尋找工件畫線的中心點，降低速度移動讓頂尖接近它。3) 改用微調(diào)操作，讓頂尖慢慢接近工件畫線的中心點，直到頂尖尖點對準工件畫線的中心點，記下此時機床坐標系中的x，y 坐標值。b) 卸下頂尖，裝上銑刀，用其他對刀方法如試切法、塞尺法等得到z 軸坐標值。6 百分表( 或千分表) 對刀法( 一般用于圓形工件的對刀)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，移動工作臺使主軸中心線( 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度和角度，使百分表的觸頭接觸工件的圓周面，( 指針轉(zhuǎn)動約0. 1 mm) 用手慢慢轉(zhuǎn)動主軸，使百分表的觸頭沿著工件的圓周面轉(zhuǎn)動，觀察百分表指針的便移情況，慢慢移動工作臺的軸和軸，多次反復后，待轉(zhuǎn)動主軸時百分表的指針基本在同一位置( 表頭轉(zhuǎn)動一周時，其指針的跳動量在允許的對刀誤差內(nèi)，如0. 02 mm) ，這時可認為主軸的中心就是軸和軸的原點。2) 卸下百分表裝