数控车床试切法刀原理与操作Word格式文档下载.docx
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对刀精度的水平影响到零件的加工精度,同时,对刀效率还直接影响数控加工效率。
所谓对刀,其实质就是测量工件坐标系原点与机床坐标系原点之间的偏移距离,并设置程序坐标系原点在
以刀位点为参照的机床坐标系里的坐标值的过程对刀是数控加工中的主要操作和重要技能。
在一定条件下，对刀的精度可以决定零件的加工精度，同时，对刀效率还直接影响数控车床的加工效率。
仅仅知道对刀方法是不够的，还要知道数控系统的各种对刀设置方式，以及这些方式在加工程序中的调用方法，同时要知道各种对刀方式的优缺点、使用条件（下面的论述是以FANUCOiMate数控系统为例）等
第一章为什么要对刀
一般来说，零件的数控加工编程和上机床加工是分开进行的。
数控编程员根据零件的设计图纸，选定一个方便编程的坐标系及其原点，我们称之为程序坐标系和程序原点。
程序原点一般与零件的工艺基准或设计基准重合，因此又称作工件原点。
数控车床通电后，须进行回零（参考点）操作，其目的是建立数控车床进行位置测量、控制、显示的统一基准，该点就是所谓的机床原点，它的位置由机床位置传感器决定。
由于机床回零后，刀具（刀尖）的位置距离机床原点是固定不变的，因此，为便于对刀和加工，可将机床回零后刀尖的位置看作机床原点。
编程员按程序坐标系中的坐标数据编制刀具（刀尖）的运行轨迹。
由于刀尖的初始位置（机床原点）与程序原点存在X向偏移距离和Z向偏移距离，使得实际的刀尖位置与程序指令的位置有同样的偏移距离，因此，须将该距离测量出来并设置进数控系统，使系统据此调整刀尖的运动轨迹。
所谓对刀，其实质就是侧量程序原点与机床原点之间的偏移距离并设置程序原点在以刀尖为参照的机床坐标系里的坐标。
2试切对刀原理
对刀的方法有很多种，按对刀的精度可分为粗略对刀和精确对刀；
按是否采用对刀仪可分为手动对刀和自动对刀；
按是否采用基准刀，又可分为绝对对刀和相对对刀等。
但无论采用哪种对刀方式，都离不开试切对刀，试切对刀是最根本的对刀方法。
试切对刀步骤如下：
①在手动操作方式下，用所选刀具在加工余量范围内试切工件外圆，记下此时显示屏中的X坐标值，记为Xa。
（注意：
数控车床显示和编程的X坐标一般为直径值）。
②将刀具沿＋Z方向退回到工件端面余量处一点（假定为α点）切削端面，记录此时显示屏中的Z坐标值，记为Za。
③测量试切后的工件外圆直径，记为φ。
如果程序原点O设在工件端面（一般必须是已经精加工完毕的端面）与回转中心的交点，则程序原点O在机床坐标系中的坐标为
Xo＝Xa-φ
（1）
Zo＝Za
注意：
公式中的坐标值均为负值。
将Xo、Zo设置进数控系统即完成对刀设置。
程序原点（工件原点）的设置方式
在FANUC数控系统中，有以下几种设置程序原点的方式：
①设置刀具偏移量补偿；
②用G50设置刀具起点；
③用G54~G59设置程序原点；
④用“工件移”设置程序原点。
程序原点设置是对刀不可缺少的组成部分。
每种设置方法有不同的编程使用方式、不同的应用条件和不同的工作效率。
各种设置方式可以组合使用。
（1）设置刀具偏移量补偿车床的刀具补偿包括刀具的“磨损量”补偿参数和“形状”补偿参数，两者之和构成车刀偏移量补偿参数。
试切对刀获得的偏移一般设置在“形状”补偿参数中。
试切对刀并设置刀偏步骤如下：
①用外圆车刀试车-外圆，沿＋Z轴退出并保持X坐标不变。
②测量外圆直径，记为φ。
③按“OFSETSET”（偏移设置）键→进入“形状”补偿参数设定界面→将光标移到与刀位号相对应的位置后，输人Xφ（注意：
此处的φ代表直径值，而不是一符号，以下同），按“测量”键，系统自动按公式
（1）计算出X方向刀具偏移量。
注意：
也可在对应位置处直接输人经计算或从显示屏得到的数值，按“输人”键设置。
④用外圆车刀试车工件端面，沿＋X轴退出并保持Z坐标不变。
⑤按“OFSETSET”键→进人“形状”补偿参数设定界面→将光标移到与刀位号相对应的位置后，输人Zo，按“测量”键，系统自动按公式
（1）计算出Z方向刀具偏移量。
同样也可以自行“输入”偏移量。
⑥设置的刀具偏移量在数控程序中用T代码调用。
这种方式具有易懂、操作简单、编程与对刀可以完全分开进行等优点。
同时，在各种组合设置方式中都会用到刀偏设置，因此在对刀中应用最为普遍。
（2）用G50设置刀具起点
①用外圆车刀试车一段外圆，沿＋Z轴退至端面余量内的一点（假定为a点）。
③选择“MDI”（手动指令输入）模式，输人GO1U一φF0.3，切端面到中心（程序原点）。
④选择“MDI”模式，输人G50X0ZO,按“启动”按钮。
把刀尖当前位置设为机床坐标系中的坐标（0,0），此时程序原点与机床原点重合。
⑤选择“MDI”模式，输入GOX1502200，使刀尖移动到起刀点。
该点为刀具离开工件、便于换刀的任意位置，此处假设为b点，坐标为（1.50、200）。
⑥加工程序的开头必须是G50X1502200，即把刀尖所在位置设为机床坐标系的坐标（150,200）。
此时刀尖的程序坐标（150，200）与刀尖的机床坐标（150，200）在同一位置，程序原点仍与机床原点重合。
⑦当用G50X1502200设置刀具起点坐标时，基准刀程序起点位置和终点位置必须相同，即在程序结束前，需用指令GOX1502200使基准刀具回到同一点，才能保证重复加工不乱刀。
⑧若用第二参考点G30，并在数控系统的参数里将第二参考点设为起刀点位置，能保证重复加工不乱刀，此时程序开头为：
G30UOWO;
G50X150Z200。
⑨若不用上述③、④、⑤步骤中的GO1U~φF0.3、G50XOZO.GOX1502200指令来获得起刀点位置，也可用下述公式计算指定起刀点在机床坐标系（显示屏）中的坐标：
Xb=Xa-φ＋150
（2）
Zb=Za+200
然后用点动或脉冲操作，使刀尖移动到（Xb，Zb）位置。
运行程序前要先将基准刀移到设定的位置。
在用G50设置刀具的起点时，一般要将该刀的刀偏值设为零。
此方式的缺点是起刀点位置要在加工程序中设置，且操作较为复杂。
但它提供了用手工精确调整起刀点的操作方式，有的人对此比较喜欢。
（3）用G54~G59设置程序原点
①试切和测量步骤同前述一样。
②按“OFSETSET”键，进人“坐标系”设置，移动光标到相应位置，输入程序原点的坐标值，按“测量”或“输入”键进行设置。
如图4所示。
③在加工程序里调用，例如：
G55X100Z5...。
G54为默认调用。
若设置和使用了刀偏补偿，最好将G54~G59的各个参数设为0，以免重复出错。
对于多刀加工，可将基准刀的偏移值设置在G54~G59的其中之一，将基准刀的刀偏补偿设为零，而将其它刀的刀偏补偿设为其相对于基准刀的偏移量。
这种方式适用于批量生产且工件在卡盘上有固定装夹位置的加工。
铣削加工用得较多。
执行G54~G59指令相当于将机床原点移到程序原点。
（4）用“工件移”设置程序原点
①通过试切工件外圆、端面，测量直径，根据公式
（1）计算出程序原点（工件原点）的X坐标，记录显示屏显示的原点Z坐标。
②按“OFSETSET”键，进入“工件移”设置，将光标移到对应位置，分别输入得到的X.Z坐标值，按机床MDI键盘上的“INPUT”键进行设置。
如图5所示。
③使X、Z轴回机床原点（参考点），建立程序原点坐标。
“工件移”设置亦相当于将机床原点移到程序原点（工件原点）。
对于单刀加工，如果设置了“工件移”，最好将其刀偏补偿设为0，以防重复出错；
对于多刀加工，“工件移”中的数值为基准刀的偏移值，将其它刀具相对于基准刀的偏移值设置在相应的刀偏补偿中。
4多刀对刀
FANUC数控系统多刀对刀的组合设置方式有：
①绝对对刀；
②基准刀G50＋相对刀偏；
③基准刀“工件移”＋相对刀偏；
④基准刀G54~G59＋相对刀偏。
（1）绝对对刀所谓绝对对刀即是用每把刀在加工余量范围内进行试切对刀，将得到的偏移值设置在相应刀号的偏置补偿中。
这种方式思路清晰，操作简单，各个偏移值不互相关联，因而调整起来也相对简单，所以在实际加工中得到广泛应用。
（2）相对对刀所谓相对对刀即是选定一把基准刀，用基准刀进行试切对刀，将基准刀的偏移用G50,“工件移”或G54~G59来设置，将基准刀的刀偏补偿设为零，而将其它刀具相对于基准刀的偏移值设置在各自的刀偏补偿中。
下面介绍如何获得其它刀相对基准刀的刀偏值。
①当用基准刀试切完外圆，沿Z轴退到a点时，按显示器下方的“相对”软键，使显示屏显示机床运动的相对坐标。
②选择“MDI”方式，按"
SHIFT"
换档键，按"
XU"
选择U，这时U坐标在闪烁，按“ORIGIN”置零，如图6所示。
同样将w坐标置零。
③换其它刀，将刀尖对准a点，显示屏上的U坐标、W坐标即为该刀相对于基准刀的刀偏值。
此外，还可用对刃仪测定相对刀偏值。
5精确对刀
从理论上说，上述通过试切、测量、计算；
得到的对刀数据应是准确的，但实际上由于机床的定位精度、重复精度、操作方式等多种因素的影响，使得手动试切对刀的对刃精度是有限的，因此还须精确对刀。
所谓精确对刀，就是在零件加工余量范围内设计简单的自动试切程序，通过“自动试切→测量→误差补偿”的思路，反复修调偏移量、或基准刀的程序起点位置和非基准刀的力偏置，使程序加工指令值与实际测量值的误差达到精度要求。
由于保证基准刀程序起点处于精确位置是得到准确的非基准刀刀偏置的前提，因此一般修正了前者后再修正后者。
精确对刀偏移量的修正公式为：
记:
δ=理论值（程序指令值）-实际值（测量值），则
xo2=xo1＋δx（3）
Zo2=Zo1-δZ
第二章数控机床对刀方法
车床分有对刀器和没有对刀器,但是对刀原理都一样,先说没有对刀器的吧.
车床本身有个机械原点,你对刀时一般要试切的啊,比如车外径一刀后Z向退出,测量车件的外径是多少,然后在G画面里找到你所用刀号把光标移到X输入X...按测量机床就知道这个刀位上的刀尖位置了,内径一样,Z向就简单了,把每把刀都在Z向碰一个地方然后测量Z0就可以了.
这样所有刀都有了记录,确定加工零点在工件移里面（offshift）,可以任意一把刀决定工件原点.
这样对刀要记住对刀前要先读刀.
有个比较方便的方法,就是用夹头对刀,我们知道夹头外径,刀具去碰了输入外径就可以,对内径时可以拿一量块用手压在夹头上对,同样输入夹头外径就可以了.
如果有对刀器就方便多了,对刀器就相当于一个固定的对刀试切工件,刀具碰了就记录进去位置了.
所以如果是多种类小批量加工最好买带对刀器的.节约时间.
我以前用的MAZAK车床,我换一个新工件从停机到新工件开始批量加工中间时间一般只要10到15分钟就可以了.（包括换刀具软爪试切）
数控车床基本坐标关系及几种对刀方法比较
在数控车床的操作与编程过程中，弄清楚基本坐标关系和对刀原理是两个非常重要的环节。
这对我们更好地理解机床的加工原理，以及在处理加工过程中修改尺寸偏差有很大的帮助。
第一节基本坐标关系
一般来讲，通常使用的有两个坐标系：
一个是机械坐标系；
另外一个是工件坐标系，也叫做程序坐标系。
两者之间的关系可用图1来表示。
图1机械坐标系与工件坐标系的关系
在机床的机械坐标系中设有一个固定的参考点（假设为（X，Z））。
这个参考点的作用主要是用来给机床本身一个定位。
因为每次开机后无论刀架停留在哪个位置，系统都把当前位置设定为（0，0），这样势必造成基准的不统一，所以每次开机的第一步操作为参考点回归（有的称为回零点），也就是通过确定（X，Z）来确定原点（0，0）。
为了计算和编程方便，我们通常将程序原点设定在工件右端面的回转中心上，尽量使编程基准与设计、装配基准重合。
机械坐标系是机床唯一的基准，所以必须要弄清楚程序原点在机械坐标系中的位置。
这通常在接下来的对刀过程中完成。
第二节对刀方法
1.试切法对刀
试切法对刀是实际中应用的最多的一种对刀方法。
下面以采用MITSUBISHI50L数控系统的RFCZ12车床为例，来介绍具体操作方法。
工件和刀具装夹完毕，驱动主轴旋转，移动刀架至工件试切一段外圆。
然后保持X坐标不变移动Z轴刀具离开工件，测量出该段外圆的直径。
将其输入到相应的刀具参数中的刀长中，系统会自动用刀具当前X坐标减去试切出的那段外圆直径，即得到工件坐标系X原点的位置。
再移动刀具试切工件一端端面，在相应刀具参数中的刀宽中输入Z0，系统会自动将此时刀具的Z坐标减去刚才输入的数值，即得工件坐标系Z原点的位置。
例如，2#刀刀架在X为150.0车出的外圆直径为25.0，那么使用该把刀具切削时的程序原点X值为150.0-25.0=125.0；
刀架在Z为180.0时切的端面为0，那么使用该把刀具切削时的程序原点Z值为180.0-0=180.0。
分别将（125.0，180.0）存入到2#刀具参数刀长中的X与Z中，在程序中使用T0202就可以成功建立出工件坐标系。
事实上，找工件原点在机械坐标系中的位置并不是求该点的实际位置，而是找刀尖点到达（0，0）时刀架的位置。
采用这种方法对刀一般不使用标准刀，在加工之前需要将所要用刀的刀具全部都对好。
2.对刀仪自动对刀
现在很多车床上都装备了对刀仪，使用对刀仪对刀可免去测量时产生的误差，大大提高对刀精度。
由于使用对刀仪可以自动计算各把刀的刀长与刀宽的差值，并将其存入系统中，在加工另外的零件的时候就只需要对标准刀，这样就大大节约了时间。
需要注意的是使用对刀仪对刀一般都设有标准刀具，在对刀的时候先对标准刀。
下面以采用FANUC0T系统的日本WASINOLJ-10MC车削中心为例介绍对刀仪工作原理及使用方法。
对刀仪工作原理如图3所示。
刀尖随刀架向已设定好位置的对刀仪位置检测点移动并与之接触，直到内部电路接通发出电信号（通常我们可以听到嘀嘀声并且有指示灯显示）。
在2#刀尖接触到a点时将刀具所在点的X坐标存入到图2所示G02的X中，将刀尖接触到b点时刀具所在点的Z坐标存入到G02的Z中。
其他刀具的对刀按照相同的方法操作。
事实上，在上一步的操作中只对好了X的零点以及该刀具相对于标准刀在X方向与Z方向的差值，在更换工件加工时再对Z零点即可。
由于对刀仪在机械坐标系中的位置总是一定的，所以在更换工件后，只需要用标准刀对Z坐标原点就可以了。
操作时提起Z轴功能测量按钮“Z-axisshiftmeasure”，CRT出现如图4所示的界面。
图4对刀数值界面
手动移动刀架的X、Z轴，使标准刀具接近工件Z向的右端面，试切工件端面，按下“POSITIONRECORDER”按钮，系统会自动记录刀具切削点在工件坐标系中Z向的位置，并将其他刀具与标准刀在Z方向的差值与这个值相加从而得到相应刀具的Z原点，其数值显示在WORKSHIFT工作画面上，如图5所示。
Fanuc系统数控车床对刀及编程指令介绍
Fanuc系统数控车床设置工件零点常用方法
一，直接用刀具试切对刀
1.用外园车刀先试车一外园，记住当前X坐标，测量外园直径后，用X坐标减外园直径，所的值输入offset界面的几何形状X值里。
2.用外园车刀先试车一外园端面，记住当前Z坐标，输入offset界面的几何形状Z值里。
二，用G50设置工件零点
1.用外园车刀先试车一外园，测量外园直径后，把刀沿Z轴正方向退点，切端面到中心（X轴坐标减去直径值）。
2.选择MDI方式，输入G50X0Z0，启动START键，把当前点设为零点。
3.选择MDI方式，输入G0X150Z150，使刀具离开工件进刀加工。
4.这时程序开头：
G50X150Z150…….。
5.注意：
用G50X150Z150，你起点和终点必须一致即X150Z150，这样才能保证重复加工不乱刀。
6.如用第二参考点G30，即能保证重复加工不乱刀，这时程序开头G30U0W0G50X150Z150
7.在FANUC系统里，第二参考点的位置在参数里设置，在Yhcnc软件里，按鼠标右键出现对话框，按鼠标左键确认即可。
第三节用工件移设置工件零点
1.在FANUC0-TD系统的Offset里，有一工件移界面，可输入零点偏移值。
2.用外园车刀先试切工件端面，这时Z坐标的位置如：
Z200，直接输入到偏移值里。
3.选择“Ref”回参考点方式，按X、Z轴回参考点，这时工件零点坐标系即建立。
4.注意：
这个零点一直保持，只有从新设置偏移值Z0，才清除。
四，用G54-G59设置工件零点
1.用外园车刀先试车一外园，测量外园直径后，把刀沿Z轴正方向退点，切端面到中心。
2.把当前的X和Z轴坐标直接输入到G54----G59里,程序直接调用如:
G54X50Z50……。
3.注意:
可用G53指令清除G54-----G59工件坐标系。
FANUC系统确定工件坐标系有三种方法。
第一种是：
通过对刀将刀偏值写入参数从而获得工件坐标系。
这种方法操作简单，可靠性好，他通过刀偏与机械坐标系紧密的联系在一起，只要不断电、不改变刀偏值，工件坐标系就会存在且不会变，即使断电，重启后回参考点，工件坐标系还在原来的位置。
第二种是：
用G50设定坐标系，对刀后将刀移动到G50设定的位置才能加工。
对到时先对基准刀，其他刀的刀偏都是相对于基准刀的。
第三种方法是MDI参数，运用G54~G59可以设定六个坐标系，这种坐标系是相对于参考点不变的，与刀具无关。
这种方法适用于批量生产且工件在卡盘上有固定装夹位置的加工。
航天数控系统的工件坐标系建立是通过G92Xazb（类似于FANUC的G50）语句设定刀具当前所在位置的坐标值来确定。
加工前需要先对刀，对到实现对的是基准刀，对刀后将显示坐标清零，对其他刀时将显示的坐标值写入相应刀补参数。
然后测量出对刀直径Фd，将刀移动到坐标显示X=a-dZ=b的位置，就可以运行程序了（此种方法的编程坐标系原点在工件右端面中心）。
在加工过程中按复位或急停健，可以再回到设定的G92起点继续加工。
但如果出意外如：
X或Z轴无伺服、跟踪出错、断电等情况发生，系统只能重启，重其后设定的工件坐标系将消失，需要重新对刀。
如果是批量生产，加工完一件后回G92起点继续加工下一件，在操作过程中稍有失误，就可能修改工件坐标系，需重新对刀。
鉴于这种情况，我们就想办法将工件坐标系固定在机床上。
我们发现机床的刀补值有16个，可以利用，于是我们试验了几种方法。
第一种方法：
在对基准刀时，将显示的参考点偏差值写入9号刀补，将对刀直径的反数写入8号刀补的X值。
系统重启后，将刀具移动到参考点，通过运行一个程序来使刀具回到工件G92起点，程序如下：
N001G92X0Z0;
N002G00T19;
N003G92X0Z0;
N004G00X100Z100;
N005G00T18;
N006G92X100Z100;
N007M30;
程序运行到第四句还正常，运行第五句时，刀具应该向X的负向移动，但却异常的向X、Z的正向移动，结果失败。
分析原因怀疑是同一程序调一个刀位的两个刀补所至。
第二种方法：
在对基准刀时，将显示的与参考点偏差的Z值写入9号刀补的Z值，将显示的X值与对刀直径的反数之和写入9好刀补的X值。
系统重启后，将刀具移至参考点，运行如下程序：
N003G00X100Z100;
N004M30;
程序运行后成功的将刀具移至工件G92起点。
但在运行工件程序时，刀具应先向X、Z的负向移动，却又异常的向X、Z的正向移动，结果又失败。
分析原因怀疑是系统运行完一个程序后，运行的刀补还在内存当中，没有清空，运行下一个程序时它先要作消除刀补的移动。
第三种方法：
用第二种方法的程序将刀具移至工件G92起点后，重启系统，不会参考点直接加工，试验后能够加工。
但这不符合机床操作规程，结论是能行但不可行。
第四种方法：
在对刀时，将显示的与参考点偏差值个加上100后写入其对应刀补，每一把刀都如此，这样每一把刀的刀补就都是相对于参考点的，加工程序的G92起点设为X100Z100，试验后可行。
这种方法的缺点是每一次加工的起点都是参考点，刀具移动距离较长，但由于这是G00快速移动，还可以接受。
第五种方法：
在对基准刀时将显示的与参考点偏差及对刀直径都记录下来，系统一旦重启，可以手动的将刀具移动到G92起点位置。
这种方法麻烦一些，但还可行。
数铣对刀
一:
对刀方法可用Z轴设定器来对刀,Z轴设定器有一定高度,所以对刀后补正值要考虑Z轴设定器高度.
二:
刀具切削补正,就是用铣刀在加工件上的基准面上对刀,靠近工件时将Z轴放慢,我一般用0.01MM来靠近,刀具切削工件0.01MM后,我将Z轴再抬高0.01MM,既是我要的值,如果你不想工件基准面有痕迹,那你就用第一种方法了.
除此之外你要将Z轴的数值输入相应的长度补正代码H.注意Z轴的数值有正有负系统不同各有区别!
重要的是一定要把数值正确输入!
!
另一方法，用的辅助工具是塞尺，避免损坏工件表面和主轴端面。
在没有对刀仪的情况下，直接测量刀具的长度：
首先将主轴端面（没装刀具）直接接触工件表面（间隙用塞尺测量，下同），这样可以设定工件坐标系，同时设定了Z方向的零平面；
然后只管换刀具，刀尖都在同一零平面测量（或者用高度游标卡尺测量），这样测量出的是刀具的长度值（正值），分别输入不同的长度补偿号；
至于半径补偿，只要搞懂刀具的刀位点和左右半径补偿方向就可以直接在半径补偿值里输入数据就可以了。
可能因各人的工作方法不同,对于对刀的操作也各不想同,但有一点是完全相同的那就是对刀的工作原理.
对刀的精确度也会直接影响加工的精确度.如果工件的表面要求不是很高,可用试切的方法对刀,相反的话可用塞尺或块规,此时要注意避免损坏刀尖.
判断刀具与工件基准面是否接触的电工方法
用一个万用表，设置在测量最小电阻档，一个表棒接工件基准面，另一个表棒接刀具，慢慢的下降刀具，当电阻值突然变小时，刀具已经接触了工件基准面，此时的测量结果就是刀补值。
或者，在工件的基准面上，放一块已知厚度的绝缘膜，膜上放一个量块，万用
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