數(shù)控加工中對刀的研究及其精準(zhǔn)技巧分析

孟華峰

（泰州機電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 泰州 225300）

數(shù)控加工中對刀的研究及其精準(zhǔn)技巧分析

孟華峰

（泰州機電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 泰州 225300）

在數(shù)控加工中，對刀是一項非常重要的工作，合格的對刀操作不但能確保工件的加工質(zhì)量，還能保持刀具與數(shù)控機床的安全距離。論文從分析數(shù)控加工中對刀技術(shù)的重要性入手，從機床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系、對刀操作的基本內(nèi)容、關(guān)于對刀點位置的確定等三個方面探討了數(shù)控加工中刀具對刀的基本原理，緊接著對尋邊器的對刀策略及其操作、利用杠桿百分表進(jìn)行對刀的策略及其操作這兩種對刀精準(zhǔn)技巧進(jìn)行詳細(xì)具體的研究。

數(shù)控技術(shù)；對刀原理；精準(zhǔn)技巧

數(shù)控技術(shù)作為機械制造工業(yè)集成生產(chǎn)實現(xiàn)其自動化、柔性化的一種基礎(chǔ)工藝，自我國改革開放以來，就得到長足的發(fā)展，這極大地促進(jìn)了我國的機械制造技術(shù)、計算機技術(shù)、現(xiàn)代信息處理以及光機電一體化等高新技術(shù)的發(fā)展，對機械工業(yè)制造生產(chǎn)方式的改進(jìn)以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化等有著極為深遠(yuǎn)的影響。

在數(shù)控加工過程中，確定工件的坐標(biāo)系后，我們還應(yīng)該通過確定刀位點在工件的坐標(biāo)系中具體的位置來明確工件的坐標(biāo)系和機床的坐標(biāo)系的相對位置關(guān)系，即我們通常說的對刀。在機械制造與機械加工行業(yè)中，要實現(xiàn)高效率、高精度、功能齊全、過程穩(wěn)定的數(shù)控加工，我們就一定要注重對刀操作。當(dāng)然，對刀操作是一個復(fù)雜的過程，牽涉到很多具體的實際操作問題。對刀處理出現(xiàn)問題，不但會對數(shù)控加工中零件的精度產(chǎn)生影響，還會使加工過程面臨刀具和數(shù)控機床發(fā)生碰撞的潛在危險。為此，論文將重點探討對刀的基本原理，并簡單介紹幾種常見的對刀精準(zhǔn)技巧。

一、數(shù)控加工中對刀的基本原理

我們在數(shù)控加工機床上進(jìn)行刀具加工，要通過對刀來具體確定工件的坐標(biāo)系中刀具刀位點的起始位置，也就是我們通常所說的對刀點或者起刀點；再通過定位裝夾來確定機床坐標(biāo)系中工件的具體位置。論文將從以下幾個方面去具體探討對刀的基本原理：

（一）機床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系

機床坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點就是數(shù)控機床的機械原點，這個原點是機床制造過程中就調(diào)整好的原點，用戶一般沒有變動的權(quán)限。每一次數(shù)控機床進(jìn)行開關(guān)機、斷電、故障維護以及圖形模擬之后，我們都應(yīng)該在機床坐標(biāo)系中手動回零，使得刀架和工作臺能返回機床的機械原點，機床坐標(biāo)系恢復(fù)正常狀態(tài)。

所謂的工件的坐標(biāo)系就是編程坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點是工件的原點或者程序的原點，這個原點是人為設(shè)置的，可以根據(jù)實際的情況選取工件上的任意一點。在工件原點的具體選取過程中，一定要與零件的定位基準(zhǔn)保持一定的尺寸聯(lián)系，以確保機床的坐標(biāo)系與工件的坐標(biāo)系能保持密切的關(guān)系。

（二）對刀操作的基本內(nèi)容

具體地講，對刀操作主要包括以下幾個步驟：

1.確定刀具上的刀位點、對刀點，并將兩者重合。（1）刀具的刀位點是一個基準(zhǔn)點，刀位點的相對運動形成編程軌跡。（2）對刀點則是指零件加工時，刀位點與工件發(fā)生相對運動的起點。選擇對刀點，一方面要注意該點的數(shù)學(xué)處理是否方便、程序編制是否簡便；另一方面要確定該點在機床上容易找正、在加工時方便檢查；同時還要確保該點的設(shè)置只會引起較小的誤差。

一般來說，程序原點的選取取決于零件的設(shè)計基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)，例如數(shù)控車床的工件原點就多設(shè)置在工件右端面和中心線的交點處；數(shù)控銑床則可以選擇兩個垂直邊的交點或者上表面的中心點作為工件原點；那些以孔定位的零件，也可以選擇孔的中心來做工件。對刀時，應(yīng)該使刀位點與對刀點重合。

2.以數(shù)控機床的機床參考點就是一個固定的基準(zhǔn)點，使編程原點和機床參考點之間存在某種固定的聯(lián)系，在機床每開始一項新的工作之前先進(jìn)行手動的參考點回歸，使各個坐標(biāo)軸回零，重新建立起機床坐標(biāo)系。

3.輸入數(shù)控代碼指令，確定刀位點和工件坐標(biāo)系的位置。在數(shù)控機床中，要確定工件坐標(biāo)系中對刀點的起始位置，就要首先確定刀位點的位置。

一般而言，為了確保對刀的精度，我們會將對刀點盡量設(shè)置在工件零件的設(shè)計基準(zhǔn)或者工藝基準(zhǔn)之上，例如工件的坐標(biāo)系原點，但是也要視工件坐標(biāo)系的具體情況而定。在數(shù)控機床中，我們可以選擇零件的中心孔或者兩個垂直平面的交線作為相對坐標(biāo)系統(tǒng)數(shù)控機床的對刀點；選擇機床坐標(biāo)系的原點或者距離機床坐標(biāo)原點為某一個確定值的點作為絕對坐標(biāo)系統(tǒng)數(shù)控機床的對刀點。

二、數(shù)控加工中對刀的精準(zhǔn)技巧

隨著科學(xué)技術(shù)和模具制造工藝的進(jìn)一步發(fā)展，企業(yè)在數(shù)控加工中運用越來越多的對刀儀器來實現(xiàn)數(shù)控機床對刀操作的高效率和高精度，對于一些需要通過復(fù)雜對刀的工件也有了更多的精準(zhǔn)技巧創(chuàng)新。下面，筆者將主要介紹兩種數(shù)控加工中對刀的精準(zhǔn)技巧。

（一）關(guān)于尋邊器的對刀策略及其操作

在運用尋邊器進(jìn)行具體的對刀操作中，使用較為普遍的有偏心式尋邊器對刀、迥轉(zhuǎn)式尋邊器對刀、電子式尋邊器對刀等，其中，現(xiàn)代企業(yè)中使用最多的是電子式尋邊器對刀。

使用尋邊器進(jìn)行對刀操作，首先應(yīng)該設(shè)置工件的坐標(biāo)系數(shù)值。①用夾具將工件固定在機床的工作臺上。②將對刀尋邊器安裝在主軸上，并手動夾緊刀夾頭。③將屏幕切換到相對的坐標(biāo)系顯示狀態(tài)。④用手輪迅速移動工作臺與主軸，使用尋邊器探頭確定工件在X方向、Y方向上的坐標(biāo)點。⑤工件的坐標(biāo)系中X、Y顯示數(shù)值均為零，作為工作坐標(biāo)系的原點。其次，輸入工件的坐標(biāo)系數(shù)值。記錄下上一步中找到的工作坐標(biāo)系原點所處機械坐標(biāo)系中的具體位置，作為工件的坐標(biāo)系數(shù)值，并輸入尋邊器，完成對刀操作。

采用尋邊器進(jìn)行對刀，可以實現(xiàn)精度較高、范圍較廣的對刀，不過因為比較容易發(fā)生撞刀事故，對其具體的操作過程要求非常嚴(yán)格。在尋邊器對刀過程中一定要注意以下幾點：①要弄清楚工件的導(dǎo)電性能，必要時可以用手去輕輕轉(zhuǎn)動主軸。②在運用探頭測量坐標(biāo)點時，探頭接近工件一定要通過改變微調(diào)的進(jìn)給量來提高對刀的精度，以此來保證探頭在指示燈變亮前能緩慢地接觸工件的被測部分。③對刀時要特別注意移動的方向，避免撞刀現(xiàn)象的發(fā)生。④對刀數(shù)據(jù)的存儲一定要與相關(guān)程序相對應(yīng)，避免出現(xiàn)調(diào)用錯誤。

（二）利用杠桿百分表進(jìn)行對刀的策略及其操作

在機械制造和加工行業(yè)中，使用杠桿百分表這種計量器具來進(jìn)行對刀操作也是非常普遍的。杠桿百分表主要是通過與機床和儀表等其他的測量裝置配套使用，對零件的尺寸、工件的形狀以及位置誤差等進(jìn)行高精度的測量。具體的操作過程就是:運用指示表檢定儀進(jìn)行正、反向的檢定，再將其行程內(nèi)兩個受檢點的誤差讀數(shù)中的最大值減去最小值，確定具體的對刀數(shù)據(jù)，進(jìn)

實際操作中主要運用到的杠桿百分表儀器有機械的百分表檢定儀、半自動的光柵式指示表檢定儀以及全自動的指示表檢定儀。運用杠桿百分表來進(jìn)行對刀操作，一方面要把百分表的示值誤差與回程誤差控制在一定的范圍之內(nèi)；另一方面也要注意測量力的均勻以及儀器的保養(yǎng)，不均的測量力與磨損的儀器均能引起百分表的變形誤差；同時一定要對準(zhǔn)被測工件和讀數(shù)裝置，盡量避免對準(zhǔn)誤差和分辨誤差。

杠桿百分表進(jìn)行對刀測量時，應(yīng)該充分識別和考慮諸如測量軟件、使用環(huán)境等能影響對刀結(jié)果的可靠性因素，并嚴(yán)格遵守可靠性原則，采用精度較高的測量設(shè)備進(jìn)行測量，實現(xiàn)精準(zhǔn)對刀。

三、結(jié)語

由上文的分析可知，對刀操作的具體原理就是通過刀位點來確定刀具在機床中的具體位置，對刀點來確定工件坐標(biāo)系和機床坐標(biāo)系的相對位置，再使兩點重合就可以完成對刀操作。

由于數(shù)控機床具體的操作中會使用到種類多樣、尺寸不一的刀具，對刀操作在數(shù)控加工時起著非常重要的作用。因此，我們一定要掌握對刀加工原理與要領(lǐng)，明確對刀操作的具體目的，再根據(jù)具體的實際情況，選擇合適的對刀方法、確定正確的程序指令、設(shè)置科學(xué)合理的對刀參數(shù)與刀具補償值，以期通過精確的對刀來實現(xiàn)數(shù)控加工程序編制的簡化，保證工件的加工質(zhì)量，提高零件的加工效率。

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1673-0046（2010）10-0171-02