數(shù)控車床對(duì)刀方法在DASEN-3i 系統(tǒng)中的應(yīng)用

高云天 王學(xué)輝

（1、北華大學(xué)工程訓(xùn)練中心，吉林 吉林 132021 2、中鋼集團(tuán)吉林機(jī)電設(shè)備有限公司，吉林 吉林 132021）

對(duì)刀操作是數(shù)控加工中的主要操作和重要技能。對(duì)刀的準(zhǔn)確性決定了零件的加工精度，同時(shí)，對(duì)刀速度還直接影響數(shù)控加工效率。筆者通過實(shí)踐探索，結(jié)合教學(xué)與加工實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)DASEN-3i 系統(tǒng)將試切對(duì)刀方法予以小結(jié)，供大家參考。

1 數(shù)控車床的對(duì)刀原理

對(duì)刀，就是在數(shù)控車床進(jìn)行切削加工之前需要確定每一把刀具的刀位點(diǎn)在工件坐標(biāo)系和數(shù)控車床坐標(biāo)系中的位置，也就是求刀偏值。

利用數(shù)控機(jī)床加工零件，在工件坐標(biāo)系尚未建立之前，數(shù)控機(jī)床僅僅能識(shí)別機(jī)床坐標(biāo)系，而編程者從方便取值的角度出發(fā)，其程序的編制并不是建立在機(jī)床坐標(biāo)系上;當(dāng)把工件裝夾到機(jī)床上時(shí)，數(shù)控機(jī)床也就是數(shù)控系統(tǒng)并不知道工件在什么位置;要想完成零件加工就需要把工件所在的位置告訴數(shù)控機(jī)床也就是數(shù)控系統(tǒng)，即建立機(jī)床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系之間的聯(lián)系。這個(gè)建立聯(lián)系的過程就是對(duì)刀操作。

1.1 數(shù)控車床坐標(biāo)系--是指以機(jī)床原點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)所建立的坐標(biāo)系。數(shù)控車床的機(jī)床原點(diǎn)通常取在卡盤前端面與主軸中心線交點(diǎn)處（如圖1 中O 點(diǎn)）。

1.2 數(shù)控車床參考點(diǎn)--是指刀架上某一固定點(diǎn)，即對(duì)刀參考點(diǎn)T 退離距機(jī)床原點(diǎn)O 最遠(yuǎn)的一個(gè)固定點(diǎn)R 點(diǎn)。該R 點(diǎn)在機(jī)床出廠時(shí)已調(diào)試好，并將數(shù)據(jù)輸入到數(shù)控系統(tǒng)中。因此機(jī)床參考點(diǎn)R 對(duì)機(jī)床原點(diǎn)O的坐標(biāo)是一個(gè)已知數(shù)（如圖1）。開機(jī)之后，必先使數(shù)控車床進(jìn)行"回零"操作，就是使刀架上對(duì)刀參考點(diǎn)T 與機(jī)床參考點(diǎn)R 重合。此時(shí)CRT 屏幕上顯示值X=0.000 Z=0.000。

1.3 工件坐標(biāo)系（又稱為編程坐標(biāo)系）--是指以工件原點(diǎn)（或稱編程原點(diǎn)）為坐標(biāo)原點(diǎn)所建立的坐標(biāo)系。編程坐標(biāo)系，供編程用，是人為設(shè)置的。工件原點(diǎn)可以是工件上任意點(diǎn)，但為了編程，方便數(shù)值計(jì)算，一般數(shù)控車床編程原點(diǎn)選工件右端面或左端面與中心線交點(diǎn)作為工件原點(diǎn)（如圖1 中Op 點(diǎn)）。圖1 中XpOpZp 為工件坐標(biāo)系。

1.4 起刀點(diǎn)B（又稱程序起點(diǎn)）--即刀具刀位點(diǎn)A （圖1 中車刀的刀位點(diǎn)為刀尖A 點(diǎn)）相對(duì)工件原點(diǎn)Op的位置，即刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)。圖1 中B 點(diǎn)與A 點(diǎn)重合。工件坐標(biāo)系的建立實(shí)際上是確定刀具起刀點(diǎn)相對(duì)于工件原點(diǎn)的坐標(biāo)值的過程。

當(dāng)工件坐標(biāo)系建立以后，并未與機(jī)床坐標(biāo)系發(fā)生任何聯(lián)系，此時(shí)，兩者仍然相互獨(dú)立，數(shù)控系統(tǒng)既不知道工件在機(jī)床中的位置，也不知道刀具刀位點(diǎn)A 在機(jī)床中的位置，即無法按所編程序正確加工，因此加工之前，必須確定刀具刀位點(diǎn)A 與機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)O 之間的關(guān)系，通常過用刀方法來實(shí)現(xiàn)。

2 常見的對(duì)刀方法

在數(shù)控加工中，對(duì)刀的基本方法有三種:試切對(duì)刀、機(jī)外對(duì)刀儀對(duì)刀和自動(dòng)對(duì)刀。

2.1 試切對(duì)刀

由于試切對(duì)刀法不需要任何的輔助設(shè)備，所以被廣泛地用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床中。其基本原理是通過每一把刀具對(duì)同一工件的試切削，分別測(cè)量出其切削部位的直徑和軸向偏移，分別計(jì)算出各刀具刀尖在X 軸和Z 軸的相對(duì)尺寸，從而確定各刀具的刀補(bǔ)量。試切對(duì)刀時(shí)工件被安裝在卡盤上。機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系一般不重合。對(duì)刀的目的就是要將刀尖對(duì)準(zhǔn)編程原點(diǎn)（加工原點(diǎn)）。以工件右端面中心為編程原點(diǎn)，具體對(duì)刀步驟如下：

（1）在電動(dòng)四工位刀架上裝四把車刀:1號(hào)刀為90 °外圓精車刀、2號(hào)刀為90 °外圓粗車刀、3號(hào)刀為切斷刀、4號(hào)刀為60 °螺紋刀。開機(jī)后先進(jìn)行手動(dòng)機(jī)床回參考點(diǎn)操作，然后將一工件毛坯夾持于三爪卡盤上，啟動(dòng)車床主軸S=800，按下數(shù)控面板TOOLPARAM 鍵，選中"刀長(zhǎng)"以手動(dòng)方式進(jìn)行對(duì)刀。

（2）將1號(hào)車刀刀尖輕輕切削工件外圓（如圖2--a），然后X 向不動(dòng)，Z 向退出車刀，停下主軸，用游標(biāo)卡尺測(cè)的工件右端直徑 32.16，然后在刀補(bǔ)表中記下（1）X（32.16），按 INPUT鍵確認(rèn)，即完成了1號(hào)刀X 軸方向的對(duì)刀操作；將1號(hào)車刀刀尖輕輕切削工件右端面，然后Z向不動(dòng)，X 向退出車刀，可以不停主軸記下（1）Z（0），按INPUT 鍵確認(rèn)，即完成了1號(hào)刀Z軸方向的對(duì)刀操作。

（3）退刀換2號(hào)，將刀尖分別輕輕接觸工件的右端部外表面和右端面，在刀補(bǔ)表中分別記下（2）X（32.16）；（2）Z（0），即完成了粗車刀的對(duì)到操作。用同樣的方法可以完成切斷刀的對(duì)刀操作。對(duì)刀時(shí)使每把刀接觸工件的程度盡可能統(tǒng)一，可有效提高試切對(duì)刀的精度。

（4）在對(duì)60 °螺紋刀Z 軸時(shí)，由于螺紋刀的刀尖不能接觸到工件的右端面，只要保證工件的右端面與螺紋刀的中心線在一條直線上即可。

2.2 機(jī)外對(duì)刀儀對(duì)刀

機(jī)外對(duì)刀的本質(zhì)是測(cè)量出刀具假想刀尖點(diǎn)到刀具臺(tái)基準(zhǔn)之間X 及Z 方向的距離。利用機(jī)外對(duì)刀儀可將刀具預(yù)先在機(jī)床外校對(duì)好，以便裝上機(jī)床后將對(duì)刀長(zhǎng)度輸入相應(yīng)刀具補(bǔ)償號(hào)即可以使用.如圖3 所示。

2.3 自動(dòng)對(duì)刀

自動(dòng)對(duì)刀是通過刀尖檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，刀尖以設(shè)定的速度向接觸式傳感器接近，當(dāng)?shù)都馀c傳感器接觸并發(fā)出信號(hào)，數(shù)控系統(tǒng)立即記下該瞬間的坐標(biāo)值，并自動(dòng)修正刀具補(bǔ)償值。自動(dòng)對(duì)刀過程，如圖4 所示。

3 結(jié)論

上述各種對(duì)刀方法，是筆者在深入理解對(duì)刀原理并結(jié)合DASEN 系統(tǒng)的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的全面總結(jié)，所有方法均已通過實(shí)踐驗(yàn)證。教學(xué)實(shí)踐表明，試切對(duì)刀方法簡(jiǎn)便、實(shí)用、有效，能滿足數(shù)控車技能考證和工業(yè)生產(chǎn)的精度要求。不僅適合DASEN-3i 系統(tǒng)教學(xué)型數(shù)控車床，也適合生產(chǎn)型數(shù)控車床，具有一定的推廣價(jià)值。

[1]耿德旭.先進(jìn)制造技術(shù)實(shí)習(xí)教材[M].吉林：吉林大學(xué)出版社，2007.12

[2]李健龍.數(shù)控車床的對(duì)刀方法及其應(yīng)用[J].《裝備制造技術(shù)》，2007，（5）

[3]陳光明，吳洪彬.數(shù)控車床的對(duì)刀原理及對(duì)刀方法[J].《機(jī)床與液壓》，2003，（3）