淺談數(shù)控機(jī)床的對(duì)刀

一、數(shù)控機(jī)床對(duì)刀的意義和原理

數(shù)控機(jī)床的對(duì)刀是加工前必需的準(zhǔn)備工作。對(duì)刀的目的是為了建立工件坐標(biāo)系，就是確定工件在機(jī)床工作臺(tái)中的位置，實(shí)際上就是求對(duì)刀點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。對(duì)刀要精確、快捷。

CJK6032A數(shù)控機(jī)床有4把不同的車(chē)刀。在對(duì)刀時(shí)，選擇其中的一把作為標(biāo)準(zhǔn)刀（例如外圓車(chē)刀），其他3把刀只需輸入它們相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)刀在X軸、Z軸方向上的位置差，即刀具偏置值即可，在編程時(shí)不用考慮它們的實(shí)際長(zhǎng)度。

二、對(duì)刀的方法和步驟

在機(jī)床上裝夾好工件后，開(kāi)啟機(jī)床和計(jì)算機(jī)，進(jìn)入華中I型車(chē)削數(shù)控系統(tǒng)，然后按下面的步驟操作：

第一步，選擇回零功能，機(jī)床回參考點(diǎn)M，建立機(jī)床坐標(biāo)系；

第二步，選擇工件上一已知點(diǎn)A（一般為外圓右端面上一點(diǎn)），開(kāi)啟主軸正轉(zhuǎn)，換上標(biāo)準(zhǔn)刀（1號(hào)外圓車(chē)刀），用步進(jìn)和點(diǎn)動(dòng)功能使刀具趨近于A點(diǎn)，并剛好切削為止，記錄下A點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系下的X軸和Z軸坐標(biāo)X（A1）和Z（A1）；

第三步，退出刀具，停止主軸，測(cè)出A點(diǎn)工件直徑D（A），則工件原點(diǎn)O在機(jī)床坐標(biāo)下坐標(biāo)為：X（O）=X（A1）-D（A）；Z（O）=Z（A1）；

第四步，設(shè)對(duì)刀點(diǎn)P在工件坐標(biāo)系下坐標(biāo)為（XP，ZP），則P點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系下坐標(biāo)為：X|P=XO+XP Z|P=XO+ZP；

第五步，用步進(jìn)和點(diǎn)動(dòng)功能使刀具精確定位在P點(diǎn)。

數(shù)控機(jī)床的操作功能中，對(duì)刀比較難操作，并且要求相當(dāng)高。隨著機(jī)床技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)、CAD／CAM和自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)刀將會(huì)更快捷、更精確。數(shù)控機(jī)床將是未來(lái)機(jī)械加工業(yè)的主要加工工具，柔性制造系統(tǒng)（FMS）和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）A將是工業(yè)生產(chǎn)的重要組織形式。

三、數(shù)控車(chē)試切對(duì)刀法的原理及對(duì)刀思路

深入理解數(shù)控車(chē)床的對(duì)刀原理，對(duì)于操作者保持清晰的對(duì)刀思路、熟練掌握對(duì)刀操作以及提出新的對(duì)刀方法都具有指導(dǎo)意義。對(duì)刀的實(shí)質(zhì)，是確定隨編程而變化的工件坐標(biāo)系的程序原點(diǎn)在唯一的機(jī)床坐標(biāo)系中的位置。對(duì)刀的主要工作是獲得基準(zhǔn)刀程序起點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)，確定非基準(zhǔn)刀相對(duì)于基準(zhǔn)刀的刀偏置。本文作以下約定來(lái)說(shuō)明試切法對(duì)刀的原理與思路：使用華中教學(xué)型系統(tǒng)以工件右端面中心為程序原點(diǎn)，用G92指令設(shè)定工件坐標(biāo)系；直徑編程，程序起點(diǎn)H的工件坐標(biāo)為（100，50）；刀架上裝4把刀，1號(hào)刀為90°外圓粗車(chē)刀，2號(hào)基準(zhǔn)刀為90°外圓精車(chē)刀，3號(hào)刀為切斷刀，4號(hào)刀為60°三角螺紋刀。

基準(zhǔn)刀按照“手動(dòng)試切工件的外圓與端面，分別記錄顯示器（CRT）顯示試切點(diǎn)A的X軸、Z軸機(jī)床坐標(biāo)→推出程序原點(diǎn)O的機(jī)床坐標(biāo)→推出程序起點(diǎn)H的機(jī)床坐標(biāo)”的思路對(duì)刀。這樣建立的工件坐標(biāo)系是以基準(zhǔn)刀的刀尖位置建立的工件坐標(biāo)系。

如圖1所示，由于各刀裝夾在刀架的X、Z方向的伸長(zhǎng)和位置不同，當(dāng)非基準(zhǔn)刀轉(zhuǎn)位到加工位置時(shí)，刀尖位置B相對(duì)于A點(diǎn)就有偏置，原來(lái)建立的工件坐標(biāo)系就不再適用了。此外，每把刀具在使用過(guò)程中還會(huì)出現(xiàn)不同程度的磨損，因此各刀的刀偏置和磨損值需要進(jìn)行補(bǔ)償。獲得各刀刀偏置的基本原理是：各刀均對(duì)準(zhǔn)工件上某一基準(zhǔn)點(diǎn)，由于CRT顯示的機(jī)床坐標(biāo)不同，因此將非基準(zhǔn)刀在該點(diǎn)處的機(jī)床坐標(biāo)通過(guò)人工計(jì)算或系統(tǒng)軟件計(jì)算減去基準(zhǔn)刀在同樣點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)，就得到了各非基準(zhǔn)刀的刀偏置。

受多種因素的影響，手動(dòng)試切對(duì)刀法的對(duì)刀精度十分有限，故將這一階段的對(duì)刀稱為粗略對(duì)刀。為得到更加準(zhǔn)確的結(jié)果，加工前在零件加工余量范圍內(nèi)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的自動(dòng)試切程序，按照“自動(dòng)試切→測(cè)量→誤差補(bǔ)償”的思路，反復(fù)修調(diào)基準(zhǔn)刀的程序起點(diǎn)位置和非基準(zhǔn)刀的刀偏置，使程序加工指令值與實(shí)際測(cè)量值的誤差達(dá)到精度要求，將這一階段的對(duì)刀稱為精確對(duì)刀。由于保證基準(zhǔn)刀程序起點(diǎn)處于精確位置是得到準(zhǔn)確的非基準(zhǔn)刀的刀偏置的前提，因此一般修正了前者再修正后者。綜合這兩個(gè)階段的對(duì)刀，試切法對(duì)刀的基本操作流程如下：用基準(zhǔn)刀手動(dòng)試切得到對(duì)刀基準(zhǔn)點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)→人工計(jì)算或自動(dòng)獲得各非基準(zhǔn)刀的刀偏置→基準(zhǔn)刀處于大概的程序起點(diǎn)位置→基準(zhǔn)刀反復(fù)調(diào)用試切程序，測(cè)量尺寸后，以步進(jìn)或MDI方式移動(dòng)刀架進(jìn)行誤差補(bǔ)償，修正其程序起點(diǎn)的位置→非基準(zhǔn)刀反復(fù)調(diào)用試切程序，在原刀偏置的基礎(chǔ)上修正刀偏置→基準(zhǔn)刀處于準(zhǔn)確的程序起點(diǎn)不動(dòng)。

上述各種對(duì)刀方法，簡(jiǎn)便、實(shí)用、有效，能滿足數(shù)控車(chē)技能考證和工業(yè)生產(chǎn)的精度要求。

（作者單位：許昌市高級(jí)技工學(xué)校）