數控加工中對設置對刀點、刀位點和換刀點的研究

賀占紅 李 毅

摘 要：數控加工中的工藝設計是十分重要的環節。它關系到所編制零件加工程序的正確性與合理性。編制程序時，如何正確地選擇“對刀點”、“刀位點”和“換刀點”的位置在數控加工中顯得尤為重要。

關鍵詞：數控加工；對刀點；刀位點；換刀點；設置；效率

數控加工中的工藝設計是十分重要的環節。它關系到所編制零件加工程序的正確性與合理性。由于數控加工過程是在加工程序的控制下自動進行的，因此對加工程序的正確性與合理性要求極高，不能有絲毫差錯，否則加工不出合格零件。正因為如此，在編寫程序前，編程人員必須對加工過程、工藝路線、刀具、切削用量等進行正確、合理的確定和選擇。數控機床與普通機床的工藝處理雖然基本相同，但又有其特點。一般說來，數控加工的工序內容要比普通機床加工內容復雜。從編程來看，加工程序的編制要比普通機床編制工藝過程復雜。因為有較多的本來可由操作者靈活掌握隨時調整的事情，在數控加工中都變成了必須事先選定和安排好的事情，這樣才能保證加工的正確性。數控編程中的工藝處理主要包括數控加工的合理性分析、零件的工藝性分析、工藝過程和工藝路線的確定、零件安裝方法的確定、選擇刀具和確定切削用量等。

其中在編制程序時，如何正確地選擇“對刀點”、“刀位點”和“換刀點”的位置尤為重要。

一 “對刀點”概念與設置

對刀點是指程序起點處刀具位置點。刀具究竟從什么位置開始移動到指定的位置呢？ 所以在程序執行的一開始，必須確定刀具在工件坐標系下開始運動的位置，這一位置即為程序執行時刀具相對于工件運動的起點，所以稱程序起始點或起刀點。此起始點一般通過對刀來確定，所以，該點又稱對刀點。

對刀的目的是確定編程原點在機床坐標中的位置。對刀點可以選擇在零件上的某一點，也可以選擇在零件外（如夾具或機床上）的某一點，應選擇在機床上容易找正，加工中便于檢查，編程時便于數值計算的地方。所選擇的對刀點必須與零件的定位基準有一定的坐標尺寸關系，如圖1-1所示。當對刀精度要求較高時，對刀點應盡量選在零件的設計基準或工藝基準上。例如以孔定位的零件，選用孔的中心作為對刀點較合適。在利用相對坐標系編程的數控機床上，對刀點可選在零件中心孔上或垂直平面的交線上。在絕對坐標系編程的數控機床上，對刀點可選在機床坐標系的原點或距原點為確定值的點上。在安裝零件時，零件坐標系與機床坐標系要有確定的尺寸關系。

在編制程序時，要正確選擇對刀點的位置。對刀點設置原則是：便于數值處理和簡化程序編制。易于找正并在加工過程中便于檢查；引起的加工誤差小。對刀點可以設置在加工零件上，也可以設置在夾具上或機床上，為了提高零件的加工精度，對刀點應盡量設置在零件的設計基準或工藝基誰上。實際操作機床時，可通過手工對刀操作把刀具的刀位點放到對刀點上，即“刀位點”與“對刀點”的重合。

二 刀位點概念

所謂 “刀位點”是指刀具的定位基準點，車刀的刀位點為刀尖或刀尖圓弧中心。平底立銑刀是刀具軸線與刀具底面的交點；球頭銑刀是球頭的球心，鉆頭是鉆尖等。用手動對刀操作，對刀精度較低，且效率低。而有些工廠采用光學對刀鏡、對刀儀、自動對刀裝置等，以減少對刀時間，提高對刀精度。加工過程中需要換刀時，應規定換刀點。所謂“換刀點”是指刀架轉動換刀時的位置，換刀點應設在工件或夾具的外部，以換刀時不碰工件及其它部件為準，如圖1-2所示。

三 換刀點的概念與設置

換刀點是指加工過程中需要換刀時刀具的相對位置點。帶有多刀加工的數控機床，在加工過程中如需換刀，編程時要設置一個換刀點。換刀點是轉換刀位置的基準點。換刀點應選在零件的外部，如圖1-1所示，以避免加工過程中換刀時劃傷工件或夾具。

特別是數控車加工過程中更換刀具是自動完成的，如果每次都返回機床參考點換刀，不僅會增加空行程的時間，而且還會增大機床的磨損，因此需要設置一個刀架換刀的位置，并將該位置稱作換刀點。換刀點應選在最安全的位置，即換刀時刀架或刀盤上的任何刀具不能與工件發生碰撞的位置。數控車削加工程序中自動換刀采用刀具功能指令Txxxx，而且要使刀架先回到換刀點，然后再換刀。

四 研究結論

1 對刀點應選擇在機床上容易找正，加工中便于檢查，編程時便于數值計算的地方。所選擇的對刀點必須與零件的定位基準有一定的坐標尺寸關系，在實際操作機床時，可通過手工對刀操作把刀具的刀位點放到對刀點上，即“刀位點”與“對刀點”的重合。

2 換刀點應選在零件的外部最安全的位置，即換刀時刀架或刀盤上的任何刀具不能與工件發生碰撞的位置，同時在可能的情況下應盡可能的靠近工件以保證加工效率。

3 實際加工中還應根據工件的批量及機床的情況等等來綜合考慮“對刀點”、“刀位點”和“換刀點”的位置的選擇，切忌不可盲目的教條主義。■

參考文獻

[1] 魏杰《數控機床編程與操作》電子工業出版社2012-07

[2] 楊琳《數控車床加工工藝與編程》中國勞動社會保障出版社2009-06

[3]《數控機床編程與操作》北京理工大學出版社2010-11