試切對(duì)刀法Microsoft Word 文檔

1、6/6數(shù)控車(chē)床試切對(duì)刀精度控制方法的研究呂怡方劉芬（山東英才學(xué)院 機(jī)械制學(xué)院,山東 濟(jì)南 20104）摘要：現(xiàn)代制造業(yè)在中國(guó)的崛起促進(jìn)了現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)的進(jìn)步，而數(shù)控加工精度是現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)的核心之一,也是整個(gè)加工制造業(yè)永恒的主題。本文重點(diǎn)論述了數(shù)控車(chē)床對(duì)刀的基本理論和常用方法,并結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，提出數(shù)控車(chē)床試切對(duì)刀操作中為提高數(shù)控加工精度應(yīng)采取的一些措施和需注意的問(wèn)題。關(guān)鍵詞： 數(shù)控車(chē)床；試切對(duì)刀；加工精度；尺寸精度引言數(shù)控加工是一種高精度、高效率、高可靠性的加工制造方法，其中數(shù)控加工精度的把握尤為重要.影響數(shù)控加工精度有諸多因素,例如數(shù)控機(jī)床本身的精度、工藝系統(tǒng)的狀態(tài)、加工程序的正確性、工

2、藝方案的合理性、對(duì)刀操作的精確程度等。在分析數(shù)控加工精度時(shí)，各種因素應(yīng)需要綜合分析，具體問(wèn)題具體處理，不能簡(jiǎn)單給出結(jié)論.在影響數(shù)控加工精度的諸多因素中,對(duì)刀操作的精確程度對(duì)數(shù)控加工精度有著最為直接的影響,所以，對(duì)每一位學(xué)習(xí)數(shù)控加工技術(shù)的人來(lái)說(shuō)，對(duì)刀操作是數(shù)控加工技術(shù)諸環(huán)節(jié)中的重要一環(huán)。由于數(shù)控機(jī)床的種類(lèi)很多，其對(duì)刀操作的難點(diǎn)各異，因此各類(lèi)數(shù)控機(jī)床的對(duì)刀操作應(yīng)當(dāng)分別學(xué)習(xí)，不能一概而論。1 數(shù)控車(chē)床的對(duì)刀對(duì)刀是數(shù)控加工中比較復(fù)雜的工藝準(zhǔn)備工作之一,對(duì)刀操作的精確程度將直接影響到加工程序的編制及工件的尺寸精度。對(duì)刀也是數(shù)控加工中的主要操作內(nèi)容之一，在數(shù)控加工程序執(zhí)行前，調(diào)整每把刀的刀位點(diǎn)使其盡量重合

3、于某一基準(zhǔn)點(diǎn)上的操作過(guò)程都叫對(duì)刀。數(shù)控車(chē)床的常用的對(duì)刀方法有兩種：試切對(duì)刀法和光學(xué)對(duì)刀法。其中，光學(xué)對(duì)刀法是一種非接觸式設(shè)定基準(zhǔn)重合原理而進(jìn)行的對(duì)刀方法,其定位基準(zhǔn)通常由光學(xué)顯微鏡(或投影放大鏡）上的十字基準(zhǔn)刻線交點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種對(duì)刀方法比試切對(duì)刀法精度要高，但需購(gòu)置對(duì)刀輔助設(shè)備,成本較高。因此光學(xué)對(duì)刀法一般用于數(shù)控加工精度要求更高一些的場(chǎng)合，例如航天或軍工生產(chǎn)。試切對(duì)刀法是一種接觸式設(shè)定基準(zhǔn)重合原理對(duì)刀的方法。它的操作包括試切工件表層-測(cè)量工件尺寸-輸入刀具位置補(bǔ)償值三個(gè)步驟。該方法由于直接測(cè)量工件尺寸,所以可得到更加準(zhǔn)確和可靠的結(jié)果。通常，使用普通的千分尺和游標(biāo)卡尺作測(cè)量工具,其尺寸精度值能

4、夠精確到0.0mm，估讀值可達(dá)0.005mm-0。0mm左右，對(duì)于一般的數(shù)控加工這樣的尺寸精度已經(jīng)夠用了。因此，試切對(duì)刀法是一種應(yīng)用最為普及的數(shù)控加工對(duì)刀方法。2 試切對(duì)刀的原理和方法.1 試切對(duì)刀的原理數(shù)控車(chē)床的試切對(duì)刀就是使車(chē)刀的刀位點(diǎn)與程序的原點(diǎn)重合，而程序的原點(diǎn)就是工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)，從這一方面來(lái)說(shuō)試切對(duì)刀是建立了車(chē)刀與工件坐標(biāo)系之間的嚴(yán)格位置關(guān)系。但試切對(duì)刀的作用還不僅如此，從另一方面說(shuō)，試切對(duì)刀輸入位置補(bǔ)償值的操作過(guò)程,是數(shù)控車(chē)床的機(jī)床坐標(biāo)系下各點(diǎn)的坐標(biāo)值按照工件坐標(biāo)系原點(diǎn)重新賦值的過(guò)程。也就是說(shuō)試切對(duì)刀是機(jī)床坐標(biāo)系向工件坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。只有這樣在執(zhí)行程序時(shí)車(chē)刀的刀位點(diǎn)才能準(zhǔn)確地沿著工

5、件坐標(biāo)系所規(guī)劃好的走刀路線依次切除掉工件毛坯上多余的材料，最終形成工件的表面輪廓.因此，數(shù)控車(chē)床試切對(duì)刀的實(shí)質(zhì)可以總結(jié)為：使參與數(shù)控加工的工件、刀具和機(jī)床三者實(shí)現(xiàn)了在工件坐標(biāo)系下的嚴(yán)格統(tǒng)一.2.2 試切對(duì)刀的方法根據(jù)現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的成熟程度，數(shù)控車(chē)床試切對(duì)刀大概包括如下幾種方法。(1)使用G50或G92指令對(duì)刀。通過(guò)設(shè)置刀具起點(diǎn)相對(duì)工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)值來(lái)設(shè)定工件坐標(biāo)系。（2)使用G54/55/G56/57/58G59指令對(duì)刀。使用現(xiàn)代數(shù)控車(chē)床提供的存儲(chǔ)型零點(diǎn)偏置模式建立坐標(biāo)系，它是將對(duì)刀特定點(diǎn)的當(dāng)前機(jī)床坐標(biāo)輸入到數(shù)控系統(tǒng)零點(diǎn)偏置的存儲(chǔ)單元中，從而得到刀具當(dāng)前刀位點(diǎn)的工件編程坐標(biāo)。(）使用絕

6、對(duì)型刀具位置補(bǔ)償方式對(duì)刀.數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)對(duì)刀可以直接獲得每把刀具的刀位點(diǎn)相對(duì)于工件編程坐標(biāo)原點(diǎn)的機(jī)床絕對(duì)坐標(biāo)，并將此坐標(biāo)直接輸入到數(shù)控系統(tǒng)的刀具位置存儲(chǔ)單元中，在程序中調(diào)用帶有刀具位置補(bǔ)償號(hào)的刀具功能指令后,即建立起工件的編程坐標(biāo)系.（4)使用相對(duì)補(bǔ)償法對(duì)刀。此種對(duì)刀方法是先確定一把刀作基準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)）刀,并設(shè)定一個(gè)對(duì)刀基準(zhǔn)點(diǎn),把基準(zhǔn)刀的刀補(bǔ)值設(shè)為零，然后使每把刀的刀尖與這一基準(zhǔn)點(diǎn)接觸，利用這一點(diǎn)為基準(zhǔn)，測(cè)出各把刀與基準(zhǔn)刀的X、軸的偏置值。這樣就得出每把刀的刀偏量，并把此值輸入到數(shù)控系統(tǒng)當(dāng)中。以上四種方法都需要試切工件,有的還需要進(jìn)行一些簡(jiǎn)單計(jì)算。通過(guò)實(shí)際操作對(duì)比可知,第三種對(duì)刀方法最為簡(jiǎn)便，因此，

7、以下關(guān)于數(shù)控車(chē)床試切對(duì)刀精度控制方法的討論主要針對(duì)第三種方法展開(kāi)。數(shù)控車(chē)床試切對(duì)刀精度控制數(shù)控車(chē)床試切對(duì)刀的操作過(guò)程包括試切工件表層、測(cè)量工件尺寸和輸入刀具位置補(bǔ)償值三個(gè)步驟。其中，測(cè)量工件尺寸要求操作者要有過(guò)硬的測(cè)量技術(shù),而輸入刀具位置補(bǔ)償值則要求輸入數(shù)據(jù)的正確無(wú)誤。這兩個(gè)部分沒(méi)有隱含的概念問(wèn)題,只要多練習(xí)操作基本功就能夠把握。而試切工件表層這一操作步驟僅靠勤加練習(xí)是無(wú)法完全掌握的，下面針對(duì)試切工件表層中幾個(gè)不同的操作內(nèi)容，以及在實(shí)際加工過(guò)程中為提高數(shù)控加工精度應(yīng)采取的一些措施和需注意的問(wèn)題，進(jìn)行分析和論述。 X軸方向的試切對(duì)刀在X軸方向?qū)Φ稌r(shí),首先應(yīng)注意的是試切工件表層所使用的進(jìn)給速度f(wàn)、

8、背吃刀量a和切削速度v取值應(yīng)與程序中的精切程序段所使用的f、和v各自相同或相近。原因是f和都會(huì)引起工件尺寸精度的變化,而v則會(huì)引起工件表面粗糙度的變化。當(dāng)兩者各自相同時(shí),工件最終的尺寸精度最好,表面粗糙度最為符合。（1)通過(guò)f對(duì)理論粗糙度的影響規(guī)律可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)和一定時(shí)f的增大會(huì)使殘留面積的高度R增大,當(dāng)且刀位點(diǎn)不變時(shí)，一定會(huì)引起波峰點(diǎn)的位置變化，如圖1所示。由于測(cè)量工件尺寸的被測(cè)點(diǎn)肯定是波峰點(diǎn)，根據(jù)殘留面積高度R的計(jì)算公式：=/（ctg)，當(dāng)f增大時(shí)必然會(huì)引起尺寸精度的變化。一般，如果試切外圓柱表面時(shí)所選擇的f值大而精切時(shí)所使用的值小，則工件的最終尺寸將減小。反之，則會(huì)使工件最終尺寸增大。圖1

9、 殘留面積高度及其波峰點(diǎn)示意圖()a值主要通過(guò)對(duì)切削力的影響來(lái)影響工件的尺寸精度.由于工藝系統(tǒng)的剛性是一定的，所以當(dāng)a值大時(shí)徑向切削力就大,而大的徑向切削力會(huì)使車(chē)刀的徑向“讓刀”量增大。因此，如果試切工件時(shí)所使用的a值與精切時(shí)的值不同肯定會(huì)引起工件徑向尺寸的變化。當(dāng)使用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工細(xì)長(zhǎng)工件且工件材料硬度較高時(shí),a值的選取一定要更加重視。(3）v值對(duì)工件的表面粗糙度影響不容忽視。數(shù)控車(chē)削獲得好的表面粗糙度的方法就是“高速精車(chē)”。當(dāng)工件材料刀具材料等切削條件一定時(shí)，過(guò)高的切削速度會(huì)使刀具磨損加劇，而過(guò)低的切削速度又會(huì)使表面粗糙度變差。現(xiàn)在數(shù)控車(chē)的精切線速度已經(jīng)達(dá)到（120180）m/min.

10、因此試切工件表層時(shí)可以由低到高用不同的v試切，并且觀察表面粗糙度的變化，當(dāng)達(dá)到所需要的表面粗糙度時(shí),就固定此v作為精切時(shí)的線速度.當(dāng)工件外徑有多級(jí)，且各級(jí)外徑尺寸差異很大，或者還有內(nèi)孔和斷面時(shí)，為達(dá)到各個(gè)表面粗糙度都合適，使用恒線速度切削而不用恒轉(zhuǎn)速切削，這樣做把握性比較大。另外,當(dāng)工件為鍛件毛坯、鑄件毛坯或者毛坯表面極不規(guī)則時(shí)，向的試切對(duì)刀應(yīng)當(dāng)兩次試切工件表層或三次試切工件表層，而最后一次試切應(yīng)遵循、a和v與程序中精切程序段f、a和v各自相同或相近的原則。原因是用多次切削以消除毛坯余量不均勻所帶來(lái)的表面形狀的不規(guī)則狀況，從而避免造成測(cè)量出現(xiàn)誤差，防止由此而產(chǎn)生的尺寸精度偏差. Z軸方向試切對(duì)

11、刀軸方向試切對(duì)刀時(shí)，重點(diǎn)應(yīng)考慮按“入體原則”將Z=0的平面設(shè)置在試切平面里0。2m03mm處，這樣做可避免機(jī)床Z向重復(fù)定位誤差所造成的尺寸偏差，使工件Z向尺寸最為精確.(數(shù)控車(chē)床的Z向重復(fù)定位誤差一般最少也在。005m）以上兩點(diǎn)主要是針對(duì)各類(lèi)精車(chē)刀而談的,當(dāng)工件尺寸公差越小、表面粗糙度要求越精、單件生產(chǎn)時(shí),以上兩點(diǎn)越顯重要。 切槽刀和螺紋刀的試切對(duì)刀在數(shù)控車(chē)床上使用切槽刀、螺紋刀完成加工時(shí),試切對(duì)刀應(yīng)首先保證這兩種刀的主刀刃安裝要“準(zhǔn)確到位”。即切槽刀的主刀刃要么平行于Z軸，要么平行于X軸.而螺紋刀的左右兩條主刀刃要么對(duì)稱(chēng)與軸,要么對(duì)稱(chēng)與Z軸。操作上可用對(duì)刀樣板或萬(wàn)能角度尺來(lái)調(diào)整主刀刃的位置，

12、待主刀刃調(diào)整到位后,再進(jìn)行X軸和Z軸方向的對(duì)刀操作。顯然，在數(shù)控車(chē)加工中若使用多種刀共同完成切削時(shí)，除了應(yīng)根據(jù)各種刀具的特點(diǎn)完成各自的試切對(duì)刀外，還要注意各刀的刀位點(diǎn)的一致性,只有各刀的刀位點(diǎn)都與工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的重合度高，將來(lái)加工出的工件的尺寸精度才能好。結(jié)語(yǔ)數(shù)控車(chē)床試切對(duì)刀是數(shù)控加工中一個(gè)實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)環(huán)節(jié),同時(shí)又是一個(gè)關(guān)系加工精度好壞的關(guān)鍵步驟。做好試切對(duì)刀,一定要從道理上認(rèn)清它的實(shí)質(zhì)和作用，建立起立體思維概念。在操作層面上，則要把握好試切對(duì)刀的每一個(gè)環(huán)節(jié)，從測(cè)量用具的使用，到刀具安裝調(diào)整，再到數(shù)據(jù)輸入規(guī)范，每一招每一式都要認(rèn)真訓(xùn)練.只要處理好了這一個(gè)個(gè)技術(shù)細(xì)節(jié),數(shù)控加工精度將會(huì)得到可靠

13、的保證。參考文獻(xiàn)：【】張偉。數(shù)控機(jī)床操作與編程實(shí)踐教程。浙江大學(xué)出版社。2007?！?】倪春杰。數(shù)控機(jī)床技能鑒定培訓(xùn)教程。化學(xué)工業(yè)出版社.2009.【3】王吉林?，F(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)習(xí)教程。機(jī)械工業(yè)出版社.209.【4】余英良。數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)。高等教育出版社。2007【】王平.數(shù)控機(jī)床與編程使用教程.化學(xué)工業(yè)出版社。8。A Studo Accrac Cotrol MehdaboutToolsettinofCC Lathe Yifan LIU (Sco ofMechnical EngineingndAutomio， Shandong YingcVotionl Tecnoo Colege， in， handog ,0104)Aba： he moer anufacturig inCia to promotethe ise of en CC ahiing tehnology， CCmaching accurac i one the cr of moe CC mahiing ehnoogy,as wel a a eteral te i aufcin This article focuss on e bac theor andmethods abut l-settig f C