淺談數(shù)控車床的對刀操作

謝智寶

摘 要：隨著制造技術(shù)與計算機技術(shù)的發(fā)展，當前數(shù)控技術(shù)在機械加工中得以迅速普及，特別近幾年人工成本上升，讓更多的企業(yè)認識到數(shù)控技術(shù)在自動化加工中發(fā)揮的作用。數(shù)控車床是最常見的加工設(shè)備，在數(shù)控車床應(yīng)用中，高精度、柔性化是它的優(yōu)勢特點，但要充分發(fā)揮這些特點，對刀操作的速度與準確性又起了決定性作用。文章簡要介紹數(shù)控車床的對刀原理、對刀操作及其注意事項。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；對刀；工件；加工

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）09-0087-01

在介紹對刀操作之前，先明確數(shù)控車床加工零件流程：首先，拿到零件圖，分析數(shù)控加工工藝，在制定加工工藝時，充分考慮提供的毛坯、現(xiàn)場的設(shè)備狀態(tài)等實際條件；其次，根據(jù)選定的工藝選擇刀具進行安裝，一般在基準刀裝在第一號刀位方便對刀后編程養(yǎng)成好習(xí)慣；再次，進行手工編程，一般依據(jù)個人習(xí)慣固定一個程序頭，好程序頭既可防止調(diào)試撞刀，又可提升編程效率；然后，對刀操作，基準刀優(yōu)先；最后，模擬、試加工，修正刀補，開始批量生產(chǎn)。在以上數(shù)控車床加工步驟中，工藝分析、編程動作均可事前編好標準的加工工藝與程序，但對刀環(huán)節(jié)就完全交給操作者了，這一環(huán)節(jié)事關(guān)加工質(zhì)量精度問題，同時對刀質(zhì)量好亦可減少調(diào)整時間提高生產(chǎn)效率。

1 對刀原理

數(shù)控車床由設(shè)備數(shù)控系統(tǒng)按照編制好的零件加工程序運行，自動執(zhí)行程序中刀具運動軌跡，并準確調(diào)用不同的刀具來完成切削需要。在加工過程中，刀具與毛坯工件發(fā)生交互動作實現(xiàn)切削，而對刀操作就是要告之數(shù)控控制系統(tǒng)機床刀具與毛坯工件的相對位置，以便數(shù)控系統(tǒng)精確地感知毛坯在機床的位置，實施準確無誤地自動加工，保證精度要求。為理解對刀原理，先確認幾個常見的名詞概念。

①編程原點、加工原點與工件坐標系。編程原點，是編程人員根據(jù)加工工件零件圖選定的一個坐標原點。一般把零件的設(shè)計基準點或工藝基準點作為程序原點，可簡化計算，因為編程時，需要用此原點來計算運行軌跡中要用到的節(jié)點坐標數(shù)據(jù)。數(shù)控車床會依據(jù)編制的程序控制刀具的運動軌跡，此運動軌跡的坐標系稱為工件坐標系，其坐標原點稱為加工原點。當毛坯工件裝夾在機床后，編程原點與加工原點重合，即建立了統(tǒng)一的工件坐標系。

②機床原點與機床坐標系，機床原點是指數(shù)控車床通電開機執(zhí)行回零操作后，刀架自動運行到指定的機床位置，這樣可建立統(tǒng)一的位置基準，減少精度誤差，此點自機床出廠后就固定不變，即機床原點，依據(jù)此機床原點建立的坐標系稱為機床坐標系。

③不同的工件毛坯裝夾在機床上會有對應(yīng)的工件坐標系，不同的刀具裝在機床刀架上其刀尖在機床坐標系中有對應(yīng)的機床坐標。對刀操作即是確定刀具與工件毛坯的相對位置，亦可以說是對兩個坐標系建立相對位置關(guān)系。

④刀具與工件的對刀操作是控制刀具的刀位點來實施的。各種車刀都有不同的尺寸大小，在不同的刀具上都要找到刀具的定位基準點，這個點稱為刀位點。刀具的刀位點一般選擇刀尖，一般說刀具的位置，實際上是指此刀尖的位置。試切對刀時，要先在工件上找到對刀點，一般把對刀點設(shè)在工件上的加工原點上。對刀的目的是找到工件對刀點（加工原點）在機床坐標系的絕對坐標值，通過測量刀位點與加工原點存在的X向偏移量和Z向偏移量，把此刀具的刀位偏差值輸進數(shù)控系統(tǒng)，即完成對刀過程。

2 對刀操作

結(jié)合企業(yè)加工經(jīng)驗，廣泛使用的是經(jīng)濟類數(shù)控車床，此類機床最常用的對刀方法是采用試切方法，我們以此來談一下如何熟用對刀操作，掌握對刀技巧（本文實踐中用FANUC Series Oi Mate-TD數(shù)控系統(tǒng)為例說明）。值得一提的是，選擇何種對刀方式還需要考慮加工程序開頭的寫法。

2.1 直接用刀具試切對刀

此對刀方法適用于沒有用G50、G54-59之類語句設(shè)定工件坐標系的程序。

①先用外圓車刀車一刀外圓，X向不動，Z向退刀，在“刀補/形狀”界面，光標移至對應(yīng)刀號，直接輸入X值（外圓直徑），按“測量”軟鍵；

②再用外圓車刀車一刀端面，Z向不動，X向退刀，在“刀補/形狀”界面，光標移至對應(yīng)刀號，直接輸入“Z0”，按“測量”軟鍵。

③其他刀都可按此方法操作。

2.2 用G54-G59工件坐標系對刀

此對刀方法適用于使用了G54-G59工件坐標系的程序。

①基準刀對刀，車一刀外圓，X向不動，Z方向退刀。

②測量外圓X值，假設(shè)X=58.3 mm。

③切換至“刀補/形狀”界面，按“工件坐標系”軟鍵，移動光標至程序中對應(yīng)坐標系，假設(shè)是用G56，那么光標移至G56，在“錄入”方式下，輸入“X58.3”，按“測量”軟鍵。

④車一刀端面，在X方向退出，注意Z方向不變。

⑤切換至“刀補/形狀”界面，按“工件坐標系”軟鍵，移動光標至程序中對應(yīng)G56工件坐標系，在“錄入”方式下，輸入“Z0”，按“測量”軟鍵。

⑥其他刀的操作如下：用刀尖碰外圓，在“刀補/形狀”界面，光標移至對應(yīng)刀號，輸入“X58.3”，按“測量”軟鍵；用左側(cè)刀尖碰端面，在“刀補/形狀”界面，光標移至對應(yīng)刀號，輸入“Z0”，按“測量”軟鍵，按此操作對其他刀對刀。

2.3 用G50設(shè)置零點進行對刀

此對刀方法適用于程序頭使用了G50的程序。

①用外圓車刀先試車一段外園，X向不動，Z方向退刀，測量外圓直徑，假設(shè)X=58.3 mm。

②切換至“錄入”方式，輸入G50 X58.3，按“啟動”鍵，把當前點X坐標設(shè)為58.3。

③再用外圓車刀車一刀端面，Z向不動，X向退刀。切換至“錄入”方式，輸入G50 Z0，按“啟動”鍵，把當前點Z坐標設(shè)為0。

④在“錄入”方式，輸入G0 X150 Z150，按“啟動”鍵，刀具離開工件定好起點位置。

⑤其他刀的操作可參考本文2.2第6點操作。編程時，注意此法的程序開頭為G50 X150 Z150 ……，程序結(jié)尾為G00 X150 Z150，用此結(jié)構(gòu)程序目的是為了讓運行起點和終點一致，這樣才能保證重復(fù)加工不亂刀。

3 有關(guān)對刀操作的注意事項

①對刀之前確認機床上電后或鎖機床試運行后已經(jīng)進行過回零操作。

②對刀輸入數(shù)據(jù)后最好確認一下數(shù)值再按輸入鍵，以防止無效錄入動作。

③首件加工前，可以在“刀補/磨損”界面，先輸入加工余量，試車之后再修正磨損量，這樣容易保證加工精度。

④在“刀補/磨損”界面輸入偏差值，有兩個方式即“+輸入”或“輸入”，但要注意兩者的區(qū)別。前者是相對值，后者是絕對值，無論采取哪種模式輸入，建議只選擇一種輸入按鍵習(xí)慣，以減少出錯概率。

⑤對刀沒有把握時可在試運行時用以下方法驗證對刀正確性，防止撞刀：快速倍率撥到25%或以下的檔位；一手指放在暫停按鈕上；一手指按下循環(huán)啟動，車刀在離工件2～10 mm左右的距離時，及時按下暫停；觀察刀尖與工件的距離是否與程序中顯示的待走量差別較大，如果估計差別不大，則對刀準確；反之，對刀出錯，需重新對刀。

⑥單段運行程序時，在編輯模式下，移動光標至需要運行的程序段，一般是精車程序段，光標需要移至精車前換刀定位的語句，防止未執(zhí)行刀補發(fā)生撞刀問題。

4 結(jié) 語

在制造行業(yè)的發(fā)展中，呈現(xiàn)出小批量快速響應(yīng)的趨勢，為適應(yīng)需求，數(shù)控加工企業(yè)必須提高換型生產(chǎn)速度，盡可能地減少對刀調(diào)整時間。本文中，我們淺析了對刀的原理、常見的試切對刀方法操作，以及對刀注意事項。希望通過以上簡要介紹對讀者有所幫助，相信讀者再結(jié)合實際加以運用理解，必能提高對刀操作速度與準確度，組建高技能團隊，增強企業(yè)的競爭力。

參考文獻：

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[2] 李愛敏，吳志強.數(shù)控加工編程與操作[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.