數控車床對刀方法研究

蔣偉輔

（南京鐵道職業(yè)技術學院蘇州校區(qū)，江蘇 南京 215137）

數控機床加工前要進行對刀，對刀處理的好壞直接影響到 數控加工的精度與效率。若加工一些精度要求不太高的零件，應采用對刀精度相對低的對刀方法，這樣速度快、加工效率高；對于精度要求高的零件，應采用對刀精度高的對刀方法。下面以 HCNC—I型數控車床型為例，介紹兩種簡捷、實用的對刀方法。

1 對刀方法

1.1 調整刀偏

（1）試靠法。如圖1 所示。

圖1 試靠法

①系統在點動方式下，用基準刀切削工件外徑，沿Z軸退刀，停車，測得工件直徑D0，按F7“X軸清零”，則屏幕上顯示X軸坐標為零。②系統在點動方式下，用基準刀切削工件端面，沿X軸退刀，停車，按F9“Z軸清零”，則屏幕上顯示 Z軸坐標為零。③采用手動方式使基準刀退出。④選擇刀號，以“點動及步進方式，使該刀刀尖接近工件直徑D0處，當刀尖將要接觸直徑時，將進給量調至最低，按“增量選擇”鍵，以機床最小脈沖當量，點動逼近直徑，直至輕微接觸，這時屏幕顯示的X值就是該刀與基準刀之間的偏置值ΔX，退刀；以同樣的方法使刀尖逼近所車削端面，得到ΔZ。⑤將ΔX、ΔZ值輸入到相應刀具編號下面的參數輸入處，回車即可。

（2）試切法。①系統在點動方式下，用基準刀切削工件外徑，沿Z軸退刀，停車，測得工件直徑D0，按 F7“X軸清零”，則屏幕上顯示X軸坐標為零；用基準刀切削工件端面,沿X軸退刀,停車，以所車端面為基準面，按F9“Z軸清零”，則屏幕上顯示Z軸坐標為零。②手動方式退刀，換2#刀車削外徑，記錄屏幕坐標X2，測得工件直徑D2；車削端面，記錄屏幕坐標Z2，測得所車端面與基準準面的距離L2。③重復步驟2)，得到 X3、D3、Z3、L3；X4、D4、Z4、L4(若刀架裝四把刀)。 ④計算刀偏。若系統設置為直徑編程，且1#刀為基準刀，則2#刀的刀偏量計算為：ΔX2=X2+(D0—D2);ΔZ2=Z2+L2;3#、4# 刀的刀偏量計算方法與此相同。⑤將計算所得偏置值輸入到相應刀具編號下面的參數輸入處，回車即可。

1.2 確定對 (起)刀點

對（起）刀點為刀具相對于工件運動的起點，用來確定機床坐標系與工件坐標系之間的關系。在華中HCNC—I型車削系統中，對刀點一般通過G92 Xα Zβ設置，α、β為對刀點在工件坐標系中的坐標值,如X60 Z15。①系統在手動方式下換上基準刀。②在MDI方式下運行一句：G91 G00 Xα—D0，Zβ一L，刀位點即位于對刀點上，按“循環(huán)起動”即開始加工。注：以工件右端面為工件原點時L為0，以工件左端面為工件原點時L為工件長度。

2 應用實例

如圖2 所示復合軸工件(毛坯：Ф45×120)，以工件右端面為工件原點，用四把刀對毛坯加工：90偏刀車外圓及右端面，切斷刀切槽，圓弧車刀車圓弧面，螺紋刀車右端螺紋，最后用切斷刀切斷。為實現精確對刀，采用試切法對刀，按如下步驟進行。

圖2 復合軸工件

（1）刀具偏置量的設定。由操作者在CRT/MDI面板上用“刀具偏置”功能鍵輸入至刀具補償寄存器內，其中每個刀具補償號，都對應有一組偏置量：X、Z軸偏置值，刀尖圓弧半徑值R和刀尖位置號T，如表1所示。表中的X軸、Z軸刀具偏置量的設定方法是：轉位選定90偏刀(04號刀)作為基準刀，在點動或步進工件方式下，用04號刀車削工件外徑，測得D0=44mm，按F7“X軸清零”，齊端面，以該端面為基準面，按F9“Z軸清零”，退刀；轉位選定01號刀，手動方式進刀車外徑，測得 D1=43.55mm，記錄 CRT上顯示的 X1=6.67mm，車端面，測得L1=2.3mm，記錄CRT上顯示坐標Z1=2.02mm；轉位選定02號刀，手動方式進刀車外徑，測得D2=43.05mm，記錄CRT上顯示的X2=-10.29mm以“點動”及步進方式，使該刀刀尖接近工件直徑與端面交點處，當刀尖將要接觸直徑時，將進給量調至最低，按“增量選擇”鍵，以機床最小脈沖當量，點動逼近直徑處，直至輕微接觸，記錄CRT上顯示坐標Z2=2．76mm。以同樣的方法對 03號刀，得到 D3=42.8mm，X3=-7.66mm，L3=-6.58mm。

計算刀偏：

補償號 X軸 Y軸 R T 01（切刀槽） 7.12 4.32 0.4 01 02（圓弧刀） -9.34 2.76 0.5 02 03（螺紋?。?-6.46 -6.58 0.3 03 04（90°偏刀） 0 0 0.1 04

（2）確定對(起)刀點。如圖2 所示，選定對刀點為工件毛坯外一點A(60，15)，在點動或步進工件方式下，換基準刀04號刀，在 MD I方式下運行一句G91 G00 X1 6 Z15，刀位點即位于對刀點上，按“循環(huán)起動”即開始加工。

3 對刀分析

上面介紹了兩種對刀方法。第一種方法的基準刀在對準基準A時，很明顯，采用的是準確定位的方式。即基準刀對A點是準確的，但后續(xù)刀對準基準點 A時，由于采用的是直接觀察的方式，還是存在對刀誤差。其誤差取決于機床本身的精度及刀具與工件的接觸精度。降低對刀誤差的方法是；對刀時將棒料端面、外圓車去一次，并仔細測量棒料直徑、伸出卡盤長度；降低進給速度，使每把刀的刀尖輕微碰到棒料的程度盡可能一致。由于數控機床本身的精度一般都很高，所以該方法的對刀精度還是比較高的。第二種方法的基準刀在對準基準點時．采用與第一種方法相同即準確定位的方式。后續(xù)刀對基準點A點時，采用的是精確方法。但誤差還是有的，主要是測量誤差，即測量 D2、L 2、D3、L3、D4、L4 時所引起的誤差等。無疑，第一種方法用時最少，第二種方法用時最長最麻煩，但兩者的對刀精度的差異是明顯的，第二種方法的對刀精度是最高的。

總之，第一種方法簡捷、高效，但精度較低；第二種方法較繁瑣、用時長，但精度高，而且兩種方法并不是完全獨立使用的，有時需要兩者結合起來使用，例如在加工圖2 的綜合件時。

4 結語

試切(靠)法實質是使每把刀的刀尖與端面、外圓母線的交點接觸，利用這一交點為基準，算出各把刀的刀偏量。對刀誤差不可能完全消除，而且刀具在使用一定時間后會磨損，這些都會影響零件的加工精度。所以當試加工后發(fā)現工件尺寸不符合要求時，可根據零件實測尺寸進行刀偏量調整。