數控車床對刀方法分析及應用

吳舒風，邵吉林

浙江凱達機床股份有限公司，浙江 諸暨 311800

在數控加工時，要根據零件的圖紙進行工藝分析，同時要確定工件的編程原點和加工元件，方便建立工件坐標系，編程者從方便取值的角度出發，其程序的編制并不是建立在機床坐標系上，當把工件裝夾到機床上時，數控機床也就是數控系統并不知道工件在什么位置，要想完成零件加工，就必須把所在的位置告訴數控機床也就是數控系統，即建立機床坐標系和工件之間的聯系，我們稱這一過程為對刀。對刀是數控機床在加工零件前的準備工作，其精度的好壞將直接影響到工件加工的準確性和可靠性，對數控加工效率有著很重要的影響。

1 概述

實際生產過程中，零件的數控加工編程和機床加工時分開進行，數控編程人員要根據零件設計圖紙，選定一個方便的坐標系和原點，在選擇機床坐標系時要注意選擇合適的參考點作為原點。建立合適的坐標系是為了對數控機床進行位置檢測、控制、顯示等工作，即當數控程序執行命令時，要根據機床的坐標系中的坐標值為標準。但是在數控加工過程中，所加工的零件都具有一定的形狀和尺寸，就只需要在工件上建立一個工件坐標系，其中工件坐標系的原點都選擇在工件右端面的中點，在編制加工程序時，就可以以工件坐標系為基準進行編制。當數控機床在執行命令時，系統可以讀取機床的參考坐標系中的坐標值，然后根據程序中的工件坐標數據進行工件的加工；但是在實際加工過程中，會出現各種各樣的問題，如工件夾裝到卡盤上時，系統無法知道工件原點在什么位置，只有通過試切對刀操作，并經過系統計算，才能確定工件坐標系的原點在機床坐標系中的地址。

2 數控車床的坐標系統

對于數控機床的對刀，可以分為機床坐標系和工件坐標系，這兩個坐標系有著一定的區別和聯系，在數控加工過程中，首先要確定坐標系原點的位置，然后根據原點的位置確定所需要的坐標系。

2.1 機床坐標系

在數控機床上，以機床原點作為坐標原點建立起來的X、Y軸直角坐標系，稱為機床坐標系。對于機床坐標系的原點在機床裝配調試階段就已經去頂，是數控機床進行加工運動的基礎參考點，為便于機床使用者操作，機床參考點和機械原點的位置關系是固定的，一般設置在道具運動的X、Z正向最大極限位置。當機床通電開始工作時，首先必須進行機床回零操作，讓道具運動到機床的參考點，這個位置一般由機械擋塊確定，有的系統可以由參考設置。通過機床回零，可以準確的確立機床坐標系。為了保證機床坐標系的準確性，在出廠前，安裝調試人員就以確定了機床參考點和機械原點的位置，不允許用戶隨意變動。

2.2 工件坐標系

為了測量工件坐標系原點與機床在參考點上時的刀具基準點之間的距離，就需要設置工件坐標系，與機床坐標系一樣，首先要確定參考原點，一般選擇與編程原點重合，建立了工件坐標系就設定了工件坐標原點和機床坐標系原點之間的距離關系，有時為了編程和計算方便，我們可以把工件坐標系的原點設立在工件的左端面或右端面，如果再考慮對刀和安全退刀等問題，可以將程序中的零點設置在工件右端面的回轉中心上，這樣，在程序中只要Z＞0，就能保證刀尖位于工件之外，可以保證刀具的安全退出；從理論上講，將編程原點設置在任何位置都是合適的，但是在實際操作中，為了操作方便，減少工藝標準與設計標準之間的誤差，盡量將工件原點選擇在設計基準點上。

2.3 機床坐標系和工件坐標系之間的關系

機床坐標系是機床唯一的基準，我們只需要確定隨編程而變化的工件坐標系的程序原點在唯一的機械坐標系中的位置，獲得基準刀程序起點的機械坐標和確定非基準刀的刀偏值就可以順利加工了，這通常在接下來的對刀過程中完成。

3 常見的對刀方法

在數控機床加工生產中，對刀的方法有很多種，歸納起來有3類：

1）找正法對刀。這種方法是采用通用量具通過直接或間接的方法來找到刀具相對工件的正確位置。實踐中具體方法有多種：（1）可以通過如游標卡尺等量具直接測量刀具與工件定位基準點之間的距離，去頂刀具相對工件的位置，這種方法操作簡單，容易理解但是對刀的精度較差；（2）也可以將刀具刀位點與夾具至對刀尺寸，其對刀精度直接取決于刀位點與工件定位基準對齊的精度；也可將工件加工面先試切一刀，測出工件尺寸，間接算出對刀尺寸，然后刀具移至對刀尺寸位置，這種方法對刀精度相對較高。

2）專用對刀儀對刀。這種方法是借助專門的對刀儀器來找準刀具刀位點相對工件的位置，這種方法需配置對刀儀等輔助設備，成本較高，裝卸刀具比較費力，但是可以提高對刀的效率和對刀的精度，一般用于精度要求較高的數控機床對刀。

3）自動對刀。這種方法是利用CNC裝置的刀具進行功能檢測，自動精確的檢測出刀具在各個坐標方向的長度，并自動修正刀具補償值，采用這種方法進行對刀，可以提高對刀的效率和精度，安裝自動對刀系統，一般成本較高，并且CNC裝置應具有刀具自動檢測輔助功能，一般只用于高檔型數控機床的對刀。

4 結論

對刀是數控車床加工零件前必做的準備工作，因此對刀時應高度重視，按照操作步驟嚴格進行，謹慎操作。再加上數控車床所用刀具種類繁多，各種刀具尺寸不同，在對刀時還應根據實際加工情況選擇合適的對刀方法，設置好對刀參數，確定程序指令，以準確把握車削精度，加工出高質量的產品。

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