加工中心刀具对刀方法及应用

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绪论：

数控加工操作中的对刀好坏不仅直接影响到加工零件的精度，还会影响数控机床的操作。当工件坐标系确定之后，还要确定刀位点在工件坐标系中的位置。也就是确定工件坐标系与机床坐标系之间的关系，要让刀具在数控程序的控制下使加工对象相对于定位基准有正确的尺寸关系。由于数控机床所用的刀具各种各样，刀具寸也极不统一。在编制加工中心数控程序时，一般不考虑刀具规格及安装位置，加工前由操作者通过对刀将测出的刀具在主轴上的伸出长度及其直径等补偿参数输入数控系统，进行刀具补偿，通常把这一过程称为对刀。对刀的过程牵涉到一系列的步骤，如对刀基本原理、对刀方法的选择和对刀参数的设置等等。在实际操作中往往会出现一些具体的问题，因此通过数控加工中心对刀的基本原理、对刀的方法并结合具体的数控加工中心的操作特点对对刀方法进行了阐述。



一、对刀基本原理

数控加工是通过NC程序精确地、自动地控制刀具，使之相对于工件的运动按照人们预先设计的轨迹或位置进行。程序是在工件坐标系中编写的，编程人员以工件坐标系为基准编写，而刀具加工工件是在数控机床上进行的，如何确定工件坐标系与机床坐标系之间的位置关系，需要通过对刀来完成，具体就是确定刀具的刀位点在工件坐标系中的起始位置，通常把这个位置称为对刀点。

对刀点是刀具相对于工件运动的起点。由于程序段从该点开始执行，所以对刀点又称为“起刀点”或“程序起点”’往往也作为程序的终点。



对刀点的选择原则是：

1.便于数学处理和简化程序编制；

2.在机床上容易找正，在加工中便于检查;

3.引起的加工误差要小. 根据前两条,对于绝对坐标系统的数控机床,对刀点可选择在机床坐标系的原点上,或距机床坐标系原点为某一确定的点上。

4.对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。 要确定对刀点在工件坐标系中的起始位置，则需要首先确定刀位点。刀具刀位点是指刀具在机床上的位置。对于不同的刀具，刀位点选择是不同的。对立铣刀和端面铣刀而言，刀位点为其底面中心；对于球头铣刀，则为球头的球心；对于车刀、镗刀和钻头等刀具来说，则为其刀尖或钻尖。对刀时应使对刀点和刀位点重合。



二、对刀基本方法及应用

对刀方法有好几种，在应用的时候不是千篇一律的，要针对不同情况采用不同的对刀方法灵活使用，这样才能收到好的效果。下面简图要介绍几种常用的对刀方法。



2.1 用对刀探头对刀

每把刀具用对刀探头对好，刀具长度数据会自动记录到刀具列表中。 在设置工件零点时取任意刀具作为基准，把其刀尖移到工件零点位置设置工件零点，此时Z轴方向坐标值要减去作为基准刀的刀长值才为其Z轴工件零点坐标系。

现在很多数控加工中心上都装备了对刀探头，使用对刀探头对刀可免去测量时产生的误差，大大提高对刀精度。 由于使用对刀探头可以自动计算各把刀的刀长和刀宽的差值，并将其存入系统中，在加工另外的零件的时候就只需要设置工件零点Z轴坐标系即可，这样就大大节约了时间。



2.2 用机外对刀仪对刀

用机外对刀仪测量其刀具的长度和半径，然后输入到刀具列表中作为刀具长度补偿值，此时在设置工件零点时也取任意刀具作为基准，把其刀尖移到工件零点位置设置工件零点，此时Z轴方向坐标值要减去作为基准刀的刀长值才为其Z轴工件零点坐标系。

机外对刀是指刀具在安装之前事先在对刀仪上进行预调整和测量出实际尺寸值，然后将所测数据输入到相应寄存器。 目前对刀仪种类很多，有直接接触式测量和光屏投影放大测量，从读数方法看，有圆盘刻度或游标读数，也有用光学读数的或数字显示器读数的，目前还有用计算机显示和打印输出测量值的对刀仪（如德国的目的。ZOLLER对刀仪、瑞士的TPR3 对刀仪等），对刀时刀具放在对刀仪的刀座上，用光学（或其它接触测量仪） 测出刀位点相对刀具定位基准的偏差值。如图1所示就是显示器读数的对刀仪，将刀具安装在刀座上后调整X或Z，如图2所示使百分表指针对到零，就可在显示器上看到刀具直径和长度上的数据， 采用机外对刀仪对刀可以大大节省机床的对刀时间，提高数控机床的使用效率。





2.3 用对刀器对刀

用任意一把刀具作为基准刀，在某一固定位置把此刀的刀具长度补偿数值设为某一固定数据（ 最好设为0），其他的刀具长度补偿数值以此刀为基准相对于基准刀的固定位置长短，在基准刀的固定数据上加减。在设置工件零点时，把基准刀具刀尖移到工件零点位置设置工件零点，此时Z轴方向坐标值就为工件的Z轴零点坐标系值。使用时先将对刀器、工作台及工装表面等擦净，先校正基准刀，如图3所示当基准刀向下压到对刀器测量面时，对刀器指示灯会亮，这时把机床显示屏上相对坐标Z方向清零，设定基准刀刀具长度补偿数值为0，再将所需要用的刀具依次在对刀器上同对基准刀方法一样对刀，与基准刀相比较长短来设定该刀的刀具长度补偿数值，然后将所得到数值输入到所对应刀具号的长度补偿位置即可。




在设定坐标系时（即在设置工件零点时），把基准刀刀尖移到工件零点位置，此时Z轴方向坐标值就为工件的Z轴零点坐标系值，表4 为该工件的Z轴零点坐标系G54，



2.4 试切法对刀

在没有上述方法的时候，试切法对刀也是实用的一种对刀方法，此方法比较简单，其具体操作方法：先将工件坐标系的 Z 值输为 0 ， 然后把工件和刀具装夹完毕，驱动主轴旋转，如图4所示把所需要的刀具移至工件零点上，然后把机械坐标系Z轴数据写输入到相应刀具的长度补偿值代码中。以下是NKR前轮毂在加工中心上钻内外五孔的程序和试切对刀法.

O5000（NKR）

M66

G40 G80

N1

M6 T1

G90 G0 G54 X101.60 Y0 M13

G43 H1 Z160 T7 S1500

G98 G81 R-43.0 Z-68.1 F280

X31.396 Y96.627

X-82.196 Y59.719

X-82.196 Y-59.719

X31.396 Y-96.627

G0 Z160

M9

M5 G80

N2

M6 T7

G90 G0 G54 X101.60 Y0 M13

G43 H7 Z160 T2 S 1600

G98 G76 Z-65.0 R-43.0 F320

X31.396 Y96.627

X-82.196 Y59.719

X-82.196 Y-59.719

X31.396 Y-96.627

M9

M5G80

N3

M6T2

G90 G0 G54 X68.0 Y0 M13

G43 H2 Z160 T3 S1600

G98 G81 R3.0 Z-27.8 F480

X21.013 Y64.672

X-55.013 Y39.969

X-55.013 Y-39.969

X21.013 Y-64.672

M09

G80 M5

N4

M6 T3

G0 G90 G54 X68.0 Y0 M13

G43 H3 Z160 T1 S800

M29

G98 G84 R3.0 Z-20.0 F1000

X21.013 Y64.672

X-55.013 Y39.969

X-55.013 Y-39.969

X21.013 Y-64.672

M9

G80 M5

G90 G0X-167.0 Y378.0

M67

M30

%





结论：

通过对刀及刀具补偿，使编程中的数值按工件坐标系及零件标注尺寸来确定，其目的就是通过数控系统内的刀具轨迹自动偏移补偿计算功能，来简化数控加工程序的编制，使得编程时不必考虑各把刀具的尺寸与其安装位置，最终加工出合格的零件。 以上是根据多年的数控加工中心编程与操作中积累的一些经验与体会，介绍了在数控加工中心操作中的一些对刀方法，所述内容皆经过实际操作验证。