淺談《數(shù)控車床編程與加工技術(shù)》教學(xué)中的對(duì)刀技術(shù)

寧波市鄞州職業(yè)高級(jí)中學(xué) 周魯江

1 教學(xué)現(xiàn)狀分析

學(xué)生在零件加工時(shí)刀具經(jīng)常撞上零件、做出來的零件尺寸偏大或者偏小、效率低等等。這些問題當(dāng)中，零件尺寸偏大或者偏小，使得零件不符合生產(chǎn)練習(xí)要求，得分偏低。刀具撞上零件，小則刀具和零件都損壞，大則機(jī)床損壞以及人員受傷。刀具刀片損壞，增加了不少成本。機(jī)床維修也需要時(shí)間，導(dǎo)致幾個(gè)學(xué)生共用一臺(tái)機(jī)床，無法正常上課，嚴(yán)重影響上課的效率。

2 對(duì)刀技術(shù)是關(guān)鍵

所謂對(duì)刀，其實(shí)質(zhì)就是側(cè)量程序原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)之間的偏移距離并設(shè)置程序原點(diǎn)在以刀尖為參照的機(jī)床坐標(biāo)系里的坐標(biāo)。零件尺寸誤差是難免的，但是在觀察中發(fā)現(xiàn)，很多同學(xué)做出來的零件尺寸偏差大，是因?yàn)閷?duì)刀時(shí)太隨意，未仔細(xì)對(duì)刀，讀數(shù)誤差太大，導(dǎo)致后面零件加工出來后尺寸偏差較大。撞刀事件的發(fā)生，除個(gè)別程序輸錯(cuò)外，其它都是因?yàn)槲窗凑绽蠋熕谭椒ㄈ?duì)刀，才導(dǎo)致撞刀事件的發(fā)生。表面看是學(xué)生不夠細(xì)心，操作不夠熟練，其實(shí)在與他們交流之后發(fā)現(xiàn)，很多人對(duì)與對(duì)刀原理不了解，不明白這樣操作的原理，才導(dǎo)致撞刀事故的發(fā)生。

3 對(duì)刀原理是前提

要正確掌握對(duì)刀技術(shù)，必須先來了解下數(shù)控車床的工作原理，參見圖1所示。

圖1

數(shù)控車床它是一種高精度的機(jī)床，刀架移動(dòng)的速度、距離都是精密控制的，根據(jù)它所接收到的指令、數(shù)據(jù)做相應(yīng)的動(dòng)作，假如你輸入的指令是Z軸方向移動(dòng)50mm，它就移動(dòng)50mm的距離。

如果現(xiàn)在要將毛坯零件的一頭加工成Φ40X60mm的圓柱體，怎么樣確保刀具行進(jìn)的軌跡剛好加工出Φ40X60mm的圓柱體呢？機(jī)床具有記憶功能，每次機(jī)床開機(jī)的時(shí)候，它都會(huì)記得上次使用時(shí)的參考點(diǎn)或者說是基準(zhǔn)點(diǎn)，輸入指令G00 X10 Z10，刀架移動(dòng)的位置跟上次的位置是一樣的，但是刀具伸出的位置不一樣，導(dǎo)致加工時(shí)的關(guān)鍵部位——刀尖位置不同。刀具裝在刀架上，每次裝夾的位置都不一樣，裝夾零件時(shí)，伸出的長度又不相同，所以用相同的程序、不同的裝夾方法，是加工不出相同的零件的。因此在這里需要重新設(shè)定這個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)來限制刀具的位置，保證刀具行進(jìn)位置與所要求的加工零件表面軌跡重合。

那怎么去設(shè)定這個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)呢？這里要分清2個(gè)原點(diǎn)。根據(jù)圖紙把程序編寫出來，在這個(gè)過程中有一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，就是要選定一個(gè)方便編程的坐標(biāo)系及其原點(diǎn)，我們稱之為程序坐標(biāo)系和程序原點(diǎn)。程序原點(diǎn)一般選擇在零件端面與零件軸線的交點(diǎn)，如圖2所示。

對(duì)于數(shù)控機(jī)床來說，它本身也有個(gè)原點(diǎn)叫做機(jī)床原點(diǎn)。如果機(jī)床已經(jīng)使用過了，那么它的原點(diǎn)就是上次對(duì)刀時(shí)所設(shè)定的原點(diǎn)。但是因?yàn)榈毒邠Q過了，這個(gè)原點(diǎn)已不能參考了。當(dāng)數(shù)控車床通電后，須進(jìn)行回零操作，其目的是建立數(shù)控車床進(jìn)行位置統(tǒng)一基準(zhǔn)，該點(diǎn)就是機(jī)床原點(diǎn)。由于機(jī)床回零后，刀具的刀尖處距離機(jī)床原點(diǎn)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是機(jī)床原點(diǎn)。

在圖2中，O是程序原點(diǎn)，O’是機(jī)床回零后以刀尖位置為參照的機(jī)床原點(diǎn)。

圖2

我們?cè)诰幊痰臅r(shí)候是按程序坐標(biāo)系中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)編制刀具（刀尖）的運(yùn)行軌跡。由于刀尖的初始位置，也就是機(jī)床原點(diǎn)與程序原點(diǎn)存在X向偏移距離和Z向偏移距離，使得實(shí)際的刀尖位置與程序指令的位置有同樣的偏移距離，因此，必須將這兩偏移距離消除掉，這樣才能保證實(shí)際刀尖加工移動(dòng)的位置與程序指令的位置相同，從而得到對(duì)應(yīng)的零件。

4 對(duì)刀步驟要合理

對(duì)刀的方法有很多種，試切對(duì)刀是最根本的對(duì)刀方法。下面以實(shí)訓(xùn)工廠的數(shù)控車床——廣數(shù)980TD為例，說明對(duì)刀步驟。

試切法對(duì)刀步驟如下：

①零件及刀具裝夾，主軸正轉(zhuǎn)600r/min；

②刀架移動(dòng)，沿著X軸方向車平零件端面；

③刀具沿著+X軸方向退出到安全位置；

④在編輯模式下，選擇刀補(bǔ)，將光標(biāo)移動(dòng)到與刀位號(hào)相對(duì)應(yīng)的位置后(如：T01，一號(hào)刀具)，輸人Z0；

⑤移動(dòng)刀架，車削零件外圓，然后沿＋Z軸方向退出到安全位置并保持X坐標(biāo)不變；

⑥主軸停轉(zhuǎn)，用游標(biāo)卡尺測量外圓直徑，將讀數(shù)輸入到刀補(bǔ)，XA（讀數(shù)）；

⑦檢查對(duì)刀是否準(zhǔn)確，輸入程序：

G99 T0101 M03 S500；

G00 XB（毛坯零件直徑）Z5；

G00 X100 Z100；

M30；

按下復(fù)位鍵，使下光標(biāo)移到程序起點(diǎn)處。

為了安全，先設(shè)置快速倍率為25%。自動(dòng)模式下，按單段鍵，循環(huán)啟動(dòng)鍵，程序開始單段運(yùn)行，然后再繼續(xù)按循環(huán)啟動(dòng)鍵，直到刀具靠近零件，觀察刀尖與零件的距離，目測距離端面5mm左右，說明對(duì)刀正確，反之對(duì)刀出錯(cuò)，重新對(duì)刀。

這種方式具有易懂、操作簡單、編程與對(duì)刀可以完全分開進(jìn)行等優(yōu)點(diǎn)。但在實(shí)際教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生往往犯同樣的錯(cuò)誤，即刀具沿著X軸或者Z軸方向退出的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)改變Z坐標(biāo)或者X坐標(biāo)，這樣就使得對(duì)刀不準(zhǔn)確，嚴(yán)重的就會(huì)撞上零件。

5 結(jié)語

小課堂，大智慧?！稊?shù)控車床編程與加工技術(shù)》的對(duì)刀技術(shù)不但要講清操作過程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，更要強(qiáng)調(diào)其中的細(xì)節(jié)，并讓學(xué)生明白這樣操作的原理，只有知道了原理，才不會(huì)機(jī)械性操作、盲目操作。在此基礎(chǔ)上，督促學(xué)生多加練習(xí)，真正掌握對(duì)刀這門項(xiàng)技能，掌握加工精髓，提高教學(xué)效果與效率。

[1]浙江省教育廳職成教教研室.數(shù)控車床編程與加工技術(shù)[M].高等教育出版社,2011．

[2]謝智寶.淺談數(shù)控車床對(duì)刀操作[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā),2015,09期．