數控車削加工中的實用對刀方法探討

賈會會

（江蘇徐州經貿高等職業學校，江蘇 徐州 221004）

作為數控加工時工件坐標系建立過程中的一個具體實施手段，對刀實現了加工坐標原點與編程坐標原點之間相統一，即實現了相關編程者理論及其加工坐標系之間合并統一的過程。通過對刀過程，有效地將相關編程者的想法傳達至數控機床，確保數控車削加工過程能夠以編程及操作人員的目的為依據，完成待加工零件切削的過程。對刀是否正確會對數控車削能否正常加工造成直接的影響，而對刀精確與否也會對待加工零件的精度帶來相當程度的影響。因此，對刀是一門相當重要的基本功，下文重點就數控車削加工過程中對刀的原理、種類、實用方法及操作技巧進行介紹。

1 對刀原理分析

對于傳統數控車床而言，其刀架通常為四工位，也有一些為六工位，如今還有不少車床安裝的是轉塔式刀架，但是，無論對于哪一種，其對刀原理基本都一樣，以四工位刀架為例，對數控刀削加工的對刀原理進行介紹。對于四工位刀架而言，分別對1、2、3、4四把刀進行安裝。因為各個刀具的位置存在一定的偏差，所以進行對刀的過程中，應以首把刀為基準刀的對刀，剩余三把則將基準刀作為標準，然后在碰刀過程中找到同首把刀之間的位置差，之后再將所得差值存入數控機床的系統之內，并在編制程序中將刀補標號寫進去，此時數控機床自動運行過程中即可自動進行刀補值的讀取。對刀過程主要就是實現數控機床上工件坐標系的建立，進行工件坐標系的建立過程中還需通過G代碼方可實現，通常而言，建立工件坐標系較為常用的G代碼包括：G50、G54—G59、G92等。

2 實用對刀種類、方法及其技巧分析

由于數控機床的種類很多，而不同種類的機床其所對應地對刀方法也各不相同，但是一般來說，對刀可分為兩大類，即機內與機外對刀。通常而言，機內對刀更加適合車削類機床的應用，機內對刀根據其原理不同又可分為如下兩種對刀方法，即所謂的對刀儀對刀以及試切法對刀。下文主要就數控車削加工過程中較為常見的對刀法及其操作技巧等相關問題進行探討。

2.1 試切法對刀及其操作技巧

通常而言，試切法對刀無需輔助設備，因此，其在經濟型的數控機床中的應用范圍相當廣泛。進行此對刀法的操作時，應先確保工件在卡盤中安裝完畢。一般來說，機床與工件兩坐標系并不重合。因此，為了便于編程應先建立一個科學合理的工件坐標系，以確保刀具加工時處在此坐標系中。對刀過程中要求將刀尖置于程序所要求起刀點之上。以下為此種對刀方法的主要操作技巧。

（1）數控機床回參考點，并確認其指示燈開啟。

（2）通過模式開關進行所需第一把刀的調用，通常采用的是MDI方式。

（3）通過0FFSET鍵切換至0FFSET／GEOMETRY畫面，需選擇同其刀具相對應的幾何補償號。

（4）模式開關選擇為手動進給的方式。

（5）移動刀具，車一刀工件的外圓，退刀時應確保橫向保持不變，并對X軸坐標值進行記錄。而后，進行工件孔徑值或者外圓直徑的測量，后將X軸坐標值同所測外圓直徑值D的和進行所對應補償X位置的輸入。

（6）相同方法再次進行平斷面的試切，此時，退刀時應確保縱向位置保持不變，并對刀具所對應的幾何補償號進行選擇，后進行z軸坐標值的輸入。

（7）對于所需要的其他相關刀具的補償，應同首把刀具相似，但不要進行切削，僅需稍微進行已加工工件端面的接觸即可，其數據輸入方法同第一把刀的輸入方法一樣。

（8）對各刀具刀尖的圓弧半徑值進行確認，且進行所對應刀具補償號的輸入。

（9）對刀具刀尖圓弧的假想位置進行編號，并進行刀具所對應幾何補償號的輸入。

由于試切法對刀屬于手動對刀的范疇，因而此對刀法的精度主要是由測量直徑尺寸精度來決定的。此對刀方法操作相對簡單，而且精度也相對較高，但是，由于其屬于手動對刀，因而所需時間相對較長。

2.2 對刀儀對刀法及操作技巧

對于機外對刀而言，通常采用對刀儀對刀法，其本質是通過對刀具的假想刀尖點及其同刀具臺基準間所在X和Z兩個軸上的距離，即刀具在X及其Z軸的長度，借助對刀儀可先在機床外對刀具進行預先地校對，這樣校對之后裝機即可進行使用，此法在多種數控車床都較適用。

針對數控機床來說，首先必須先就對刀工具臺進行制作，而后進行刀具臺的安裝，以確保此刀具臺刀座尺寸及其聯結結構部位同刀架相應地尺寸及結構均相同，最好連精度也一致。

就對刀儀對刀方法而言，其操作技巧基本是：

（1）把刀具以及刀座均在刀具臺上進行緊固，而后對X向以及Z向手柄進行搖動，以確保投影放大鏡能夠沿此兩方向進行移動，直到假想刀尖點與放大鏡十字線交點重合即停止。

（2）在X同Z向微型讀數器進行X及Z向長度值的讀取，即得到此把刀具所對應的對刀長度。若立即進行此刀具的使用，則需將其同刀座一起進行機床某刀位的安裝，并將其對刀長度進行所對應刀具補償號的輸入即可。若此刀為備用刀具，應對其進行記錄。

此法優點是：在對刀過程中不會占用機床時間，因而，工作效率得到大幅提高，但是因刀具同刀座必須一起進行，因而，刀具、刀座都需進行雙份準備，因而成本相對較高，這多少限制了此種方法的應用，此種方法多在車削加工中心上進行使用。

2.3 ATC對刀法及操作技巧

ATC對刀法即所謂的光學對刀法，屬于機內對刀法，主要是通過機床上的對刀顯微鏡自動進行車刀長度計算的一種對刀方法。通常而言，支架與對刀顯微鏡不使用時需取下，當有需要時，再對其進行主軸箱上的安裝。在對刀時，應先將刀尖手動移至顯微鏡視野之中，而后再借助手動脈沖發生器對刀架進行移動，實現刀鏡內中心點同假想刀尖點之間的重合，然后將光標移至同其相對應刀具補償號上，按下“自動計算”鍵，即可實現此刀在X方向以及Z方向長度的自動計算，并相應地存入其所對應的刀具補償號之中。通常而言，此法適用范圍相當廣，對刀精度也很高，且同對刀不發生接觸，因此，不會對對刀刀尖造成損壞。以下為ATC對刀方法的操作技巧。

（1）首先根據前面所述的光學對刀過程進行基準刀的安裝，也就是對好外圓刀，同時對對刀基準點進行確定。

（2）對刀架控制器上的手動控制按鈕進行按動，將刀架轉出兩個刀位，同時還能留出鏜孔刀所對應的安裝位置。

（3）以所需鏜刀的外形尺寸為依據，結合鏜刀對刀時所處的特殊位置，對此鏜刀同基準刀間的偏移位置進行預先設定，后以此為依據對對刀程序進行設計。

（4）執行上述過程一到三步，待刀架移動至鏜刀對刀位置后即暫停。

（5）將鏜刀安裝于刀架上，安裝時必須保證鏜刀刀位點對準十字中心點。

（6）開啟啟動鍵，對刀程序繼續進行執行，保證刀架能夠準確回到初始對刀位置。

（7）同以上操作過程相似，進行剩余各刀的對刀操作。

通常而言，由于光學對刀儀的品質較高，因而價格相對也較高，需要進行專門地保管，對諸如鏜刀等相關刀具進行對刀的過程相當復雜，甚至有些時候還比不上試切法對刀簡便。另外，由于此法進行對刀主要是通過手動以及目視進行對刀和顯微鏡裝卸等過程，因而每安裝一次都會產生一點誤差，長此以往就會使得對刀精度大大降低。通過此法進行對刀的過程中還需注意的是，凡車削加工過程中以設定偏移量為依據進行對刀的，進行加工之前都必須通過所編程序將原來所設偏移量加進去，待此工步結束后，還需通過此程序減去所加進去的偏移量，以確保對刀執行過程的正確性。

3 結束語

綜上所述，無論所采用的對刀方法為哪一種，其對刀原理均相同，即通過第一把刀進行工件坐標原點的建立，然后以此為基準，找到剩余刀具的位置差，并將其作為刀補值補償。進行數控機床車削加工前，首先應先就相關工藝系統進行調整，以確保對刀的順利完成。此外，對刀操作過程中的關鍵即刀具補償的輸入，必須對環節給予足夠的重視。

在數控車削加工時，必須首先對需要加工的零件進行程序原點的確定，以便于對工件坐標系進行科學地建立。數控機床主要是以待加工零件的加工程序為依據進行控制并最終實現加工過程的。因此，只有所建立的坐標系正確合理，方可準確地描述刀具的運動軌跡，進而保證數控刀削的加工品質。

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