數(shù)控車對(duì)刀方法及實(shí)施

張冬梅

山東鋁業(yè)職業(yè)學(xué)院機(jī)械系，山東淄博 255065

數(shù)控車床對(duì)刀是加工中的重要技能，對(duì)刀的準(zhǔn)確性決定了零件的加工精度，對(duì)刀效率直接影響零件的加工效率，對(duì)刀對(duì)機(jī)床加工操作非常重要。

數(shù)控車床開機(jī)后，必須進(jìn)行回零（參考點(diǎn)）操作，其目的是建立數(shù)控車床進(jìn)行位置測量、控制、顯示的統(tǒng)一基準(zhǔn)，也就是刀具回到機(jī)床原點(diǎn)，機(jī)床原點(diǎn)通常在刀具的最大正行程處，它的位置由機(jī)床位置傳感器決定。機(jī)床回零后，刀具（刀尖）的位置與機(jī)床原點(diǎn)的距離是固定不變的，因此，為便于對(duì)刀和加工，可將機(jī)床回零后刀尖的位置看作機(jī)床原點(diǎn)。對(duì)刀就是在數(shù)控機(jī)床的機(jī)床坐標(biāo)系中建立工件坐標(biāo)系，并使工件坐標(biāo)系原點(diǎn)與編程原點(diǎn)重合的操作過程。通過試切或非接觸方法測量出機(jī)床坐標(biāo)系中的刀尖編程點(diǎn)距加工原點(diǎn)X和Z方向的距離，并把數(shù)值設(shè)置到機(jī)床參數(shù)中，通過程序調(diào)用，建立工件坐標(biāo)系，程序中基點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)值就是以建立的工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)為原點(diǎn)的，加工出零件的輪廓。

數(shù)控車床上對(duì)刀方法很多，工作中常用試切法，下面介紹FANUC-0I數(shù)控車床常用對(duì)刀方法。

1 測量、輸入刀具偏移量方式

1）用所選刀具試切工件外圓，X向?qū)Φ?。手?dòng)操作模式下，試切外圓，X方向保持不動(dòng)，刀具沿Z軸方向退出，用游標(biāo)卡尺測量切出外圓的直徑值α，點(diǎn)擊“OFFSETSETING”鍵進(jìn)入形狀補(bǔ)償參數(shù)設(shè)定界面，光標(biāo)移至刀補(bǔ)X位置，輸入Xα，點(diǎn)軟鍵[測量]，數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出當(dāng)前刀尖在機(jī)床坐標(biāo)系中X方向的坐標(biāo)，X方向完成對(duì)刀。

2）用所選刀具切削端面，Z向?qū)Φ丁Ｊ謩?dòng)操作模式下，刀具切削工件端面至中心。然后Z方向保持不動(dòng)，刀具沿X方向退出。進(jìn)入形狀補(bǔ)償參數(shù)設(shè)定界面，將光標(biāo)移到刀具補(bǔ)償Z坐標(biāo)相應(yīng)的位置，輸入Z0，按[測量]軟鍵，對(duì)應(yīng)的刀具偏移量自動(dòng)輸入，對(duì)刀完成。此種方法是把加工原點(diǎn)設(shè)在工件右端面的圓心上，是一般軸類零件常用的方法。如果是左右對(duì)稱零件，需把加工原點(diǎn)設(shè)在工件的對(duì)稱中心，則輸入Zβ，β為零件軸向長度的一半。

然后根據(jù)刀具的幾何尺寸和安裝位置輸入刀尖圓弧半徑R和刀位號(hào)T的值，例如：一號(hào)刀，刀尖圓弧半徑R=0.8mm，將光標(biāo)移至R下方1號(hào)刀對(duì)應(yīng)的位置，鍵入0.8，在T對(duì)應(yīng)位置輸入刀位號(hào)，按“INPUT”輸入，即可用來加工。

2 工件調(diào)頭后的Z向?qū)Φ?/h2>

工件調(diào)頭后的加工必須保證零件加工后的總體長度，因此必須進(jìn)行二次對(duì)刀，X向同前面對(duì)刀方式相同，Z向?qū)Φ恫襟E如下：

切削工件端面至中心，Z方向保持不動(dòng)，按X正向按鈕，刀具退出。測量工件毛坯Z向總長度記為Z1，工件要求總長度為Z，長度差為Δ=Z1-Z，執(zhí)行程序之前必須先要把O點(diǎn)設(shè)置為加工原點(diǎn)（見圖1），進(jìn)入形狀補(bǔ)償參數(shù)設(shè)定界面，將光標(biāo)移到Z坐標(biāo)位置，輸入ZΔ，（Δ即為刀尖當(dāng)前位置在新建工件坐標(biāo)中的Z坐標(biāo)值），按[測量]軟鍵，對(duì)應(yīng)的刀具偏移量自動(dòng)輸入。

3 G92設(shè)定工件坐標(biāo)系

1）用外圓車刀先試車一外圓，測量外圓直徑后，把刀具沿Z軸正方向退出，主軸停轉(zhuǎn)。記下此時(shí)刀具的在機(jī)床坐標(biāo)系中的絕對(duì)坐標(biāo)值X1，同時(shí)測量外圓直徑D。

2）切端面到中心，X不動(dòng)，沿Z向退出，記下此時(shí)刀具在機(jī)床坐標(biāo)系中的絕對(duì)坐標(biāo)值Z1；

3）選擇起刀點(diǎn)。起刀點(diǎn)的位置應(yīng)選在工件之外，如果起刀點(diǎn)設(shè)在距離右端面中心X向50mm，Z向50mm處，則起刀點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的的位置X=X1-D+100.0(直徑編程)，Z=Z1+50.0；

4）調(diào)整刀具到起到點(diǎn)。用G92設(shè)定的工件坐標(biāo)系執(zhí)行程序前必須將刀具調(diào)至起到點(diǎn)位置，方法如下：先在手動(dòng)狀態(tài)下移動(dòng)刀具到接近起刀點(diǎn)位置，再用手輪通過調(diào)節(jié)倍率達(dá)到精確位置；

5）這時(shí)程序開頭必須是：G92 X100.0 Z50.0

說明：（1）在執(zhí)行此指令之前必須先進(jìn)行對(duì)刀，通過調(diào)整機(jī)床，將刀尖放在程序所要求的起刀點(diǎn)位置上；（2）執(zhí)行G92指令不會(huì)使機(jī)床產(chǎn)生任何移動(dòng)，只是讓系統(tǒng)內(nèi)部用新的坐標(biāo)值取代舊的坐標(biāo)值，從而建立新的坐標(biāo)系。

當(dāng)用試切法對(duì)刀時(shí)，對(duì)刀誤差主要來源于試切工件之后的測量誤差和操作過程中目測產(chǎn)生的誤差。減小對(duì)刀誤差的主要措施有：態(tài)度要嚴(yán)謹(jǐn)，操作要仔細(xì)，讀數(shù)要準(zhǔn)確；加工時(shí)考慮機(jī)床重復(fù)定位精度對(duì)對(duì)刀精度的影響以及刀位點(diǎn)的安裝高度對(duì)對(duì)刀精度的影響；對(duì)刀后還要根據(jù)刀具所加工零件的實(shí)際尺寸和編程尺寸之間的誤差來修正刀具補(bǔ)償值。

數(shù)控車床有多種控制系統(tǒng)，對(duì)刀方式有手動(dòng)對(duì)刀、機(jī)外對(duì)刀儀對(duì)刀和自動(dòng)對(duì)刀等。手動(dòng)對(duì)刀采用“試切-測量-調(diào)整”的模式，簡單經(jīng)濟(jì)，占用機(jī)床時(shí)間較長，誤差較大。使用對(duì)刀儀可以自動(dòng)計(jì)算各把刀的刀長與標(biāo)準(zhǔn)刀的差值，并將其存入系統(tǒng)中，在加工另外的零件的時(shí)候就只需要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)刀，大大節(jié)約了工作輔助時(shí)間，并且使用對(duì)刀儀對(duì)刀可免去測量時(shí)產(chǎn)生的誤差，大大提高了對(duì)刀精度。自動(dòng)對(duì)刀則是通過刀尖檢測系統(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)時(shí)，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。機(jī)外對(duì)刀儀對(duì)刀和自動(dòng)對(duì)刀雖然輸入?yún)?shù)的原理與手動(dòng)對(duì)刀相似，但測量的原理與方式各不相同，自動(dòng)化程度高，提高了工作效率。

每一種對(duì)刀方法都有其自身的優(yōu)缺點(diǎn)，操作者可以根據(jù)自己的實(shí)際需要，靈活運(yùn)用，這樣會(huì)使整個(gè)對(duì)刀工作即簡單，又能保證加工質(zhì)量，還大大節(jié)省輔助時(shí)間，有效地提高生產(chǎn)效率。

[1]BEIJING-FANUC Series0i-TC操作說明書.

[2]顧京.數(shù)控機(jī)床加工程序編制[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[3]王建平.數(shù)控加工的對(duì)刀方法與技巧[J].長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2003(4).