數(shù)控加工七種對刀方式詳解！

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(shí)，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(shí)要知道各種對刀方式的優(yōu)缺點(diǎn)、使用條件等。

一、對刀原理

對刀的目的是為了建立工件坐標(biāo)系，直觀的說法是，對刀是確立工件在機(jī)床工作臺(tái)中的位置，實(shí)際上就是求對刀點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。對于數(shù)控車床來說，在加工前首先要選擇對刀點(diǎn)，對刀點(diǎn)是指用數(shù)控機(jī)床加工工件時(shí)，刀具相對于工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)。對刀點(diǎn)既可以設(shè)在工件上（如工件上的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或定位基準(zhǔn)），也可以設(shè)在夾具或機(jī)床上，若設(shè)在夾具或機(jī)床上的某一點(diǎn)，則該點(diǎn)必須與工件的定位基準(zhǔn)保持一定精度的尺寸關(guān)系。

對刀時(shí)，應(yīng)使指刀位點(diǎn)與對刀點(diǎn)重合，所謂刀位點(diǎn)是指刀具的定位基準(zhǔn)點(diǎn)，對于車刀來說，其刀位點(diǎn)是刀尖。對刀的目的是確定對刀點(diǎn)（或工件原點(diǎn)）在機(jī)床坐標(biāo)系中的絕對坐標(biāo)值，測量刀具的刀位偏差值。對刀點(diǎn)找正的準(zhǔn)確度直接影響加工精度。

在實(shí)際加工工件時(shí)，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(jìn)行加工。在使用多把車刀加工時(shí)，在換刀位置不變的情況下，換刀后刀尖點(diǎn)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(shí)，都能保證程序正常運(yùn)行。

為了解決這個(gè)問題，機(jī)床數(shù)控系 統(tǒng)配備了刀具幾何位置補(bǔ)償?shù)墓δ埽玫毒邘缀挝恢醚a(bǔ)償功能，只要事先把每把刀相對于某一預(yù)先選定的基準(zhǔn)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(bǔ)正欄指定組號(hào)里，在加工程序中利用T指令，即可在刀具軌跡中自動(dòng)補(bǔ)償?shù)毒呶恢闷?。刀具位置偏差的測量同樣也需通過對刀操作來實(shí)現(xiàn)。

二、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(dòng)對刀等。本文以數(shù)控銑床為例，介紹幾種常用的對刀方法。

1、試切對刀法

這種方法簡單方便，但會(huì)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(diǎn)（此處與工件坐標(biāo)系原點(diǎn)重合）在工件表面中心位置為例采用雙邊對刀方式。

（1）x，y向?qū)Φ丁?br />
①將工件通過夾具裝在工作臺(tái)上，裝夾時(shí)，工件的四個(gè)側(cè)面都應(yīng)留出對刀的位置。

②啟動(dòng)主軸中速旋轉(zhuǎn)，快速移動(dòng)工作臺(tái)和主軸，讓刀具快速移動(dòng)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(dòng)至接近工件左側(cè)。

③靠近工件時(shí)改用微調(diào)操作（一般用0.01mm）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0.01mm。記下此時(shí)機(jī)床坐標(biāo)系中顯示的坐標(biāo)值，如-240.500。

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(shí)機(jī)床坐標(biāo)系中顯示的坐標(biāo)值，如-340.500。

⑤據(jù)此可得工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中坐標(biāo)值為 ｛-240.500+（-340.500）}/2=-290.500。 ⑥同理可測得工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。

（2）z向?qū)Φ丁?br />
①將刀具快速移至工件上方。

②啟動(dòng)主軸中速旋轉(zhuǎn)，快速移動(dòng)工作臺(tái)和主軸，讓刀具快速移動(dòng)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(dòng)讓刀具端面接近工件上表面。

③靠近工件時(shí)改用微調(diào)操作（一般用0.01mm）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(shí)最好在工件邊緣下刀，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(shí)機(jī)床坐標(biāo)系中的z值，-140.400，則工件坐標(biāo)系原點(diǎn)W在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值為-140.400。

（3）將測得的x，y，z值輸入到機(jī)床工件坐標(biāo)系存儲(chǔ)地址G5*中（一般使用G54～G59代碼存儲(chǔ)對刀參數(shù)）。

（4）進(jìn)入面板輸入模式（MDI），輸入“G5*”，按啟動(dòng)鍵（在自動(dòng)模式下），運(yùn)行G5*使其生效。

（5）檢驗(yàn)對刀是否正確。

2、塞尺、標(biāo)準(zhǔn)芯棒、塊規(guī)對刀法

此法與試切對刀法相似，只是對刀時(shí)主軸不轉(zhuǎn)動(dòng)，在刀具和工件之間加人塞尺（或標(biāo)準(zhǔn)芯棒、塊規(guī)），以塞尺恰好不能自由抽動(dòng)為準(zhǔn)，注意計(jì)算坐標(biāo)時(shí)這樣應(yīng)將塞尺的厚度減去。因?yàn)橹鬏S不需要轉(zhuǎn)動(dòng)切削，這種方法不會(huì)在工件表面留下痕跡，但對刀精度也不夠高。

3、采用尋邊器、偏心棒和軸設(shè)定器等工具對刀法

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(shí)必須小心，讓其鋼球部位與工件輕微接觸，同時(shí)被加工工件必須是良導(dǎo)體，定位基準(zhǔn)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。

4、轉(zhuǎn)移（間接）對刀法

加工一個(gè)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(shí)零點(diǎn)被加工掉，無法直接找回零點(diǎn)，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(shí)候可采用間接找零的方法。

（1）對第一把刀。

①對第一把刀的時(shí)仍然先用試切法、塞尺法等。記下此時(shí)工件原點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)z1。第一把刀加工完后，停轉(zhuǎn)主軸。

②把對刀器放在機(jī)床工作臺(tái)平整臺(tái)面上（如虎鉗大表面）。 ③在手輪模式下，利用手搖移動(dòng)工作臺(tái)至適合位置，向下移動(dòng)主軸，用刀的底端壓對刀器的頂部，表盤指針轉(zhuǎn)動(dòng)，最好在一圈以內(nèi)，記下此時(shí)軸設(shè)定器的示數(shù)并將相對坐標(biāo)軸清零。

④確抬高主軸，取下第一把刀。

（2）對第二把刀。

①裝上第二把刀。

②在手輪模式下，向下移動(dòng)主軸，用刀的底端壓對刀器的頂部，表盤指針轉(zhuǎn)動(dòng)，指針指向與第一把刀相同的示數(shù)A位置。

③記錄此時(shí)軸相對坐標(biāo)對應(yīng)的數(shù)值z0（帶正負(fù)號(hào)）。

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(biāo)數(shù)據(jù)加上z0 （帶正負(fù)號(hào)），得到一個(gè)新的坐標(biāo)。

⑥這個(gè)新的坐標(biāo)就是要找的第二把刀對應(yīng)的工件原點(diǎn)的機(jī)床實(shí)際坐標(biāo)，將它輸人到第二把刀的 G5*工作坐標(biāo)中，這樣，就設(shè)定好第二把刀的零點(diǎn)。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(jìn)二號(hào)刀的長度參數(shù)里，使用第二把刀加工時(shí)調(diào)用刀長補(bǔ)正G43H02即可。

5、頂尖對刀法

（1）x，y向?qū)Φ丁?br />
①將工件通過夾具裝在機(jī)床工作臺(tái)上，換上頂尖。

②快速移動(dòng)工作臺(tái)和主軸，讓頂尖移動(dòng)到近工件的上方，尋找工件畫線的中心點(diǎn)，降低速度移動(dòng)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(diǎn)，直到頂尖尖點(diǎn)對準(zhǔn)工件畫線的中心點(diǎn)，記下此時(shí)機(jī)床坐標(biāo)系中的x， y坐標(biāo)值。

（2）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(biāo)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丁?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(dòng)工作臺(tái)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(dòng)約0.1mm）用手慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)主軸，使百分表的觸頭沿著工件的圓周面轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察百分表指針的便移情況，慢慢移動(dòng)工作臺(tái)的軸和軸，多次反復(fù)后，待轉(zhuǎn)動(dòng)主軸時(shí)百分表的指針基本在同一位置（表頭轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，其指針的跳動(dòng)量在允許的對刀誤差內(nèi)，如0.02mm），這時(shí)可認(rèn)為主軸的中心就是軸和軸的原點(diǎn)。

（2）卸下百分表裝上銑刀，用其他對刀方法如試切法、塞尺法等得到z軸坐標(biāo)值。

7、專用對刀器對刀法 傳統(tǒng)對刀方法有安全性差（如塞尺對刀，硬碰硬刀尖易撞壞）占用機(jī)時(shí)多（如試切需反復(fù)切量幾次），人為帶來的隨機(jī)性誤差大等缺點(diǎn)，已經(jīng)適應(yīng)不了數(shù)控加工的節(jié)奏，更不利于發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的功能。用專用對刀器對刀有對刀精度高、效率高、安全性好等優(yōu)點(diǎn)，把繁瑣的靠經(jīng)驗(yàn)保證的對刀工作簡單化了，保證了數(shù)控機(jī)床的高效高精度特點(diǎn)的發(fā)揮，已成為數(shù)控加工機(jī)上解決刀具對刀不可或缺的一種專用工具。

審核編輯：劉清