數(shù)控車床對(duì)刀方法分析及應(yīng)用

吳舒風(fēng)，邵吉林

浙江凱達(dá)機(jī)床股份有限公司，浙江 諸暨 311800

在數(shù)控加工時(shí)，要根據(jù)零件的圖紙進(jìn)行工藝分析，同時(shí)要確定工件的編程原點(diǎn)和加工元件，方便建立工件坐標(biāo)系，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，就必須把所在的位置告訴數(shù)控機(jī)床也就是數(shù)控系統(tǒng)，即建立機(jī)床坐標(biāo)系和工件之間的聯(lián)系，我們稱這一過(guò)程為對(duì)刀。對(duì)刀是數(shù)控機(jī)床在加工零件前的準(zhǔn)備工作，其精度的好壞將直接影響到工件加工的準(zhǔn)確性和可靠性，對(duì)數(shù)控加工效率有著很重要的影響。

1 概述

實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，零件的數(shù)控加工編程和機(jī)床加工時(shí)分開進(jìn)行，數(shù)控編程人員要根據(jù)零件設(shè)計(jì)圖紙，選定一個(gè)方便的坐標(biāo)系和原點(diǎn)，在選擇機(jī)床坐標(biāo)系時(shí)要注意選擇合適的參考點(diǎn)作為原點(diǎn)。建立合適的坐標(biāo)系是為了對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行位置檢測(cè)、控制、顯示等工作，即當(dāng)數(shù)控程序執(zhí)行命令時(shí)，要根據(jù)機(jī)床的坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值為標(biāo)準(zhǔn)。但是在數(shù)控加工過(guò)程中，所加工的零件都具有一定的形狀和尺寸，就只需要在工件上建立一個(gè)工件坐標(biāo)系，其中工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)都選擇在工件右端面的中點(diǎn)，在編制加工程序時(shí)，就可以以工件坐標(biāo)系為基準(zhǔn)進(jìn)行編制。當(dāng)數(shù)控機(jī)床在執(zhí)行命令時(shí)，系統(tǒng)可以讀取機(jī)床的參考坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，然后根據(jù)程序中的工件坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行工件的加工；但是在實(shí)際加工過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，如工件夾裝到卡盤上時(shí)，系統(tǒng)無(wú)法知道工件原點(diǎn)在什么位置，只有通過(guò)試切對(duì)刀操作，并經(jīng)過(guò)系統(tǒng)計(jì)算，才能確定工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的地址。

2 數(shù)控車床的坐標(biāo)系統(tǒng)

對(duì)于數(shù)控機(jī)床的對(duì)刀，可以分為機(jī)床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系，這兩個(gè)坐標(biāo)系有著一定的區(qū)別和聯(lián)系，在數(shù)控加工過(guò)程中，首先要確定坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置，然后根據(jù)原點(diǎn)的位置確定所需要的坐標(biāo)系。

2.1 機(jī)床坐標(biāo)系

在數(shù)控機(jī)床上，以機(jī)床原點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)建立起來(lái)的X、Y軸直角坐標(biāo)系，稱為機(jī)床坐標(biāo)系。對(duì)于機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)在機(jī)床裝配調(diào)試階段就已經(jīng)去頂，是數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)參考點(diǎn)，為便于機(jī)床使用者操作，機(jī)床參考點(diǎn)和機(jī)械原點(diǎn)的位置關(guān)系是固定的，一般設(shè)置在道具運(yùn)動(dòng)的X、Z正向最大極限位置。當(dāng)機(jī)床通電開始工作時(shí)，首先必須進(jìn)行機(jī)床回零操作，讓道具運(yùn)動(dòng)到機(jī)床的參考點(diǎn)，這個(gè)位置一般由機(jī)械擋塊確定，有的系統(tǒng)可以由參考設(shè)置。通過(guò)機(jī)床回零，可以準(zhǔn)確的確立機(jī)床坐標(biāo)系。為了保證機(jī)床坐標(biāo)系的準(zhǔn)確性，在出廠前，安裝調(diào)試人員就以確定了機(jī)床參考點(diǎn)和機(jī)械原點(diǎn)的位置，不允許用戶隨意變動(dòng)。

2.2 工件坐標(biāo)系

為了測(cè)量工件坐標(biāo)系原點(diǎn)與機(jī)床在參考點(diǎn)上時(shí)的刀具基準(zhǔn)點(diǎn)之間的距離，就需要設(shè)置工件坐標(biāo)系，與機(jī)床坐標(biāo)系一樣，首先要確定參考原點(diǎn)，一般選擇與編程原點(diǎn)重合，建立了工件坐標(biāo)系就設(shè)定了工件坐標(biāo)原點(diǎn)和機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)之間的距離關(guān)系，有時(shí)為了編程和計(jì)算方便，我們可以把工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)設(shè)立在工件的左端面或右端面，如果再考慮對(duì)刀和安全退刀等問(wèn)題，可以將程序中的零點(diǎn)設(shè)置在工件右端面的回轉(zhuǎn)中心上，這樣，在程序中只要Z＞0，就能保證刀尖位于工件之外，可以保證刀具的安全退出；從理論上講，將編程原點(diǎn)設(shè)置在任何位置都是合適的，但是在實(shí)際操作中，為了操作方便，減少工藝標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之間的誤差，盡量將工件原點(diǎn)選擇在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)點(diǎn)上。

2.3 機(jī)床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系之間的關(guān)系

機(jī)床坐標(biāo)系是機(jī)床唯一的基準(zhǔn)，我們只需要確定隨編程而變化的工件坐標(biāo)系的程序原點(diǎn)在唯一的機(jī)械坐標(biāo)系中的位置，獲得基準(zhǔn)刀程序起點(diǎn)的機(jī)械坐標(biāo)和確定非基準(zhǔn)刀的刀偏值就可以順利加工了，這通常在接下來(lái)的對(duì)刀過(guò)程中完成。

3 常見的對(duì)刀方法

在數(shù)控機(jī)床加工生產(chǎn)中，對(duì)刀的方法有很多種，歸納起來(lái)有3類：

1）找正法對(duì)刀。這種方法是采用通用量具通過(guò)直接或間接的方法來(lái)找到刀具相對(duì)工件的正確位置。實(shí)踐中具體方法有多種：（1）可以通過(guò)如游標(biāo)卡尺等量具直接測(cè)量刀具與工件定位基準(zhǔn)點(diǎn)之間的距離，去頂?shù)毒呦鄬?duì)工件的位置，這種方法操作簡(jiǎn)單，容易理解但是對(duì)刀的精度較差；（2）也可以將刀具刀位點(diǎn)與夾具至對(duì)刀尺寸，其對(duì)刀精度直接取決于刀位點(diǎn)與工件定位基準(zhǔn)對(duì)齊的精度；也可將工件加工面先試切一刀，測(cè)出工件尺寸，間接算出對(duì)刀尺寸，然后刀具移至對(duì)刀尺寸位置，這種方法對(duì)刀精度相對(duì)較高。

2）專用對(duì)刀儀對(duì)刀。這種方法是借助專門的對(duì)刀儀器來(lái)找準(zhǔn)刀具刀位點(diǎn)相對(duì)工件的位置，這種方法需配置對(duì)刀儀等輔助設(shè)備，成本較高，裝卸刀具比較費(fèi)力，但是可以提高對(duì)刀的效率和對(duì)刀的精度，一般用于精度要求較高的數(shù)控機(jī)床對(duì)刀。

3）自動(dòng)對(duì)刀。這種方法是利用CNC裝置的刀具進(jìn)行功能檢測(cè)，自動(dòng)精確的檢測(cè)出刀具在各個(gè)坐標(biāo)方向的長(zhǎng)度，并自動(dòng)修正刀具補(bǔ)償值，采用這種方法進(jìn)行對(duì)刀，可以提高對(duì)刀的效率和精度，安裝自動(dòng)對(duì)刀系統(tǒng)，一般成本較高，并且CNC裝置應(yīng)具有刀具自動(dòng)檢測(cè)輔助功能，一般只用于高檔型數(shù)控機(jī)床的對(duì)刀。

4 結(jié)論

對(duì)刀是數(shù)控車床加工零件前必做的準(zhǔn)備工作，因此對(duì)刀時(shí)應(yīng)高度重視，按照操作步驟嚴(yán)格進(jìn)行，謹(jǐn)慎操作。再加上數(shù)控車床所用刀具種類繁多，各種刀具尺寸不同，在對(duì)刀時(shí)還應(yīng)根據(jù)實(shí)際加工情況選擇合適的對(duì)刀方法，設(shè)置好對(duì)刀參數(shù)，確定程序指令，以準(zhǔn)確把握車削精度，加工出高質(zhì)量的產(chǎn)品。

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