数控车床对刀的原理及方法文档格式.docx

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刀具位置偏差的测量同样也需通过对刀操作来实现。

生产厂家在制造数控车床，必须建立位置测量、控制、显示的统一基准点，该基准点就是机床坐标系原点，也就是机床机械回零后所处的位置。

数控机床所配置的伺服电机有绝对编码器和相对编码器两种，绝对编码器的开机不用回零，系统断电后记忆机床位置，机床零点由参数设定。

相对编码器的开机必须回零，机床零点由机床位置传感器确定。

编程员按工件坐标系中的坐标数据编制的刀具运行轨迹程序，必须在机床坐标系中加工，由于机床原点与工件原点存在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，使系统据此调整刀具的运动轨迹，才能加工出符合零件图纸的工件。

这个过程就是对刀，所谓对刀其实质就是测量工件原点与机床原点之间的偏移距离，设置工件原点在以刀尖为参照的机床坐标系里的坐标。

二、对刀方法

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。

1.数控车床试车对刀方法

图1

（1）如图1，夹持工件，换需要对的刀具到刀架当前位。

。

图2

（2）如图2，在手动操作方式下，启动主轴，用当前刀具在加工余量范围内试切工件外圆，车的长度必须能够方便测量，X轴不要移动，沿Z的正方向退出来，停主轴，测量所车的外圆尺寸Xa，如图3。

图3

（3）按“OFS/SET”键如图4，按刀偏如图5，将光标移到与刀具号相对应的位置后，输入“Xa”，如图6，按操作面板上的“刀具测量”，再按显示器下面的软键“测量”，在对应的刀补位上生成对应

刀补值。

图4

注意：

刀具补偿包括“磨损”和“形状”补偿两部分，刀偏分形状和磨损，刀尖的位置放在形状里，尺寸的调整和刀具的磨耗放在磨损里。

两者之和构成车刀偏移量补偿参数。

如图5显示。

图5

图6

（4）如图7在手动方式下，再用该把刀去平工件端面，平完端面后，沿X正方向退出来，Z方向不动，停主轴，测量工件原点到工件端面的距离Lz。

图7

（5）同（3）一样。

按“OFS/SET”键，进入“形状”补偿设定界面，将光标移到与刀位号相对应的位置后，输入“Lz”，按操作面板上的“刀具测量”，再按显示器下面的软键“测量”，在对应的刀补位上生成准确的刀补值。

（6）当前刀具对刀完毕好，换程序中需要用到的其他刀具，重复

（1）到（5）过程，生成相应的刀补。

加工中心对刀

对刀的实质是确定程序原点在机床坐标系中的位置。

对刀存在误差，对刀误差在某种程度内是允许产生的，也是不可避免的，但却可以尽量减少。

对刀的准确程度直接影响加工精度，因此，对刀方法一定要与零件加工精度要求相适应。

当零件加工精度要求过高时可采用千分表。

对刀时一般以机床主轴轴线与断面的交点为刀位点，即假设基准刀的刀长为0，其他刀的长度就是其刀补值，故无论采用哪种刀具对刀，结果都是机床主轴轴线与端面的交点与对刀点重合，利用机床的坐标显示确定对刀点在机床坐标系中的位置，从而确定工件坐标系在机床坐标系内的位置。

再利用对刀仪确定其他刀的长度，就解决了工件坐标系确定问题和多刀加工时的刀补确定问题。

2.对刀方法

在数控加工中，对刀的基本方法有试切法、对刀仪对刀和自动对刀等。

本文以数控铣床为例，介绍几种常用的对刀方法。

2．1试切对刀法

这种方法简单方便，但会在工件表面留下切削痕迹，且对刀精度较低。

如图1所示，以对刀点在工件表面中心位置为例采用双边对刀方式。

图1

1）将工件通过夹具装在工作台上，装夹时，工件的四个侧面都应留出对刀的位置。

2）启动主轴中速旋转，快速移动工作台和主轴，让刀具快速移动到靠近工件左侧有一定安全距离的位置，然后降低速度移动至接近工件左侧。

3）靠近工件时改用微调操作（一般用0．01mm）来靠近，让刀具慢慢接近工件左侧，使刀具恰好接触到工件左侧表面（观察，听切削声音、看切痕、看切屑，只要出现一种情况即表示刀具接触到工件），再回退0．01mm。

或者显示页面切换到相对坐标显示页面，将X坐标值清零。

4）沿z正方向退刀，至工件表面以上，用同样方法接近工件右侧，记下此时相对坐标系中显示的坐标值，如－340．500。

5）据此可得工件坐标系原点在机床坐标系中坐标值为-340.5/2=-170.25。

然后向左移动机床到相对坐标显示为-170.25，此时主轴中心在工件坐标系X0的位置。

6）在OFFSET页面，在相应的工件坐标页面G54-G59中输入X0，按软键测量，即可生成X的工件原点坐标值，此值与此时的机械坐标值一样。

7）同理可测得Y工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标值。

Z向对刀。

1）将刀具快速移至工件上方。

2）启动主轴中速旋转，快速移动工作台和主轴，让刀具快速移动到靠近工件上表面有一定安全距离的位置，然后降低速度移动让刀具端面接近工件上表面。

3）靠近工件时改用微调操作（一般用0．01mm）来靠近，让刀具端面慢慢接近工件表面（注意刀具特别是立铣刀时最好在工件边缘下刀，刀的端面接触工件表面的面积小于半圆，尽量不要使立铣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，再将轴再抬高，记下此时机床坐标系中的z值，－140．400，则工件坐标系原点W在机床坐标系中的坐标值为－140．400。

c）将测得的x，y，z值输入到机床工件坐标系存储地址G5*中（一般使用G54～G59代码存储对刀参数）。

d）进入面板输入模式（MDI），输入“G5*”，按启动键（在自动模式下），运行G5*使其生效。

e）检验对刀是否正确。

2．2塞尺、标准芯棒、块规对刀法

此法与试切对刀法相似，只是对刀时主轴不转动，在刀具和工件之间加人塞尺（或标准芯棒、块规），以塞尺恰好不能自由抽动为准，注意计算坐标时这样应将塞尺的厚度减去。

因为主轴不需要转动切削，这种方法不会在工件表面留下痕迹，但对刀精度也不够高。

2．3采用寻边器、偏心棒和轴设定器等具对刀法

操作步骤与采用试切对刀法相似，只是将刀具换成寻边器或偏心棒。

这是最常用的方法。

效率高，能保证对刀精度。

使用寻边器时必须小心，让其钢球部位与工件轻微接

触，同时被加工工件必须是良导体，定位基准面有较

好的表面粗糙度。

z轴设定器一般用于转移（间接）对

刀法。

2．4转移（间接）对刀法

加工一个工件常常需要用到不止一把刀，第二把刀的

长度与第一把刀的装刀长度不一样，需要重新对零，但

有时零点被加工掉，无法直接找回零点，或不容许破坏

已加工好的表面，还有某些刀具或场合不好直接对刀，这

时候可采用间接找零的方法。

a）对第一把刀。

1）对第一把刀的时仍然先用试切法、塞尺法等。

记

下此时工件原点的机床坐标z1。

第一把刀加工完后，停

转主轴。

2）把对刀器放在机床工作台平整台面上（如虎钳大

表面）。

3）在手轮模式下，利用手摇移动工作台至适合位

置，向下移动主轴，用刀的底端压对刀器的顶部，表盘指

针转动，最好在一圈以内，记下此时轴设定器的示数并

将相对坐标轴清零。

4）确抬高主轴，取下第一把刀。

b）对第二把刀。

1）装上第二把刀。

2）在手轮模式下，向下移动主轴，用刀的底端压对刀器的顶部，表盘指针转动，指针指向与第一把刀相同

的示数A位置。

3）记录此时轴相对坐标对应的数值z0（带正负号）。

4）抬高主轴，移走对刀器。

5）将原来第一把刀的G5*里的z1坐标数据加上z0（带正负号），得到一个新的坐标。

6）这个新的坐标就是要找的第二把刀对应的工件原点的机床实际坐标，将它输人到第二把刀的G5*工作坐

标中，这样，就设定好第二把刀的零点。

其余刀与第二把刀的对刀方法相同。

注:

如果几把刀使用同一G5*，则步骤5），6）改为把z0存进二号刀的长度参数里，使用第二把刀加工时调用刀长补正G43H02即可。

2．5顶尖对刀法

a）x，y向对刀。

1）将工件通过夹具装在机床工作台上，换上顶尖。

2）快速移动工作台和主轴，让顶尖移动到近工件的上方，寻找工件画线的中心点，降低速度移动让顶尖接

近它。

3）改用微调操作，让顶尖慢慢接近工件画线的中心点，直到顶尖尖点对准工件画线的中心点，记下此时机

床坐标系中的x，y坐标值。

b）卸下顶尖，装上铣刀，用其他对刀方法如试切法、塞尺法等得到z轴坐标值。

6百分表（或千分表）对刀法（一般用于圆形工件的对刀）

1）x，y向对刀。

将百分表的安装杆装在刀柄上，或将百分表的磁性座吸在主轴套筒上，移动工作台使主轴中心线（即刀具中心）大约移到工件中心，调节磁性座上伸缩杆的长度和角度，使百分表的触头接触工件的圆周面，（指针转动约0.1mm）用手慢慢转动主轴，使百分表的触头沿着工件的圆周面转动，观察百分表指针的便移情况，慢慢移动工作台的轴和轴，多次反复后，待转动主轴时百分表的指针基本在同一位置（表头转动一周时，其指针的跳动量在允许的对刀误差内，如0.02mm），这时可认为主轴的中心就是轴和轴的原点。

2）卸下百分表装上铣刀，用其他对刀方法如试切法、塞尺法等得到z轴坐标值。

2．6专用对刀器对刀法

传统对刀方法有安全性差（如塞尺对刀，硬碰硬刀尖易撞坏）占用机时多（如试切需反复切量几次），人为带来的随机性误差大等缺点，已经适应不了数控加工的节奏，更不利于发挥数控机床的功能。

用专用对刀器对刀有对刀精度高、效率高、安全性好等优点，把繁琐的靠经验保证的对刀工作简单化了，保证了数控机床的高效高精度特点的发挥，已成为数控加工机上解决刀具对刀不可或缺的一种专用工具。