加工中心對(duì)刀誤差的研究

摘要：加工中心加工零件，最重要的第一步就是對(duì)刀。對(duì)刀的精準(zhǔn)是零件完美加工的開始，所以對(duì)刀在數(shù)控加工中占到了舉足輕重的地位。

關(guān)鍵詞：加工中心、對(duì)刀

1.背景

對(duì)刀，目的在于確定程序原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置，是加工一個(gè)零件的第一步驟，也是加工任何零件的必要步驟，因此它對(duì)零件的最終成型起到了相當(dāng)大的作用。而對(duì)刀時(shí)的微小誤差往往會(huì)造成最終零件的很大誤差，此誤差受到對(duì)刀時(shí)的誤差值與刀具移動(dòng)時(shí)受操作系統(tǒng)的進(jìn)給比例值影響。雖然誤差在某種程度內(nèi)是允許產(chǎn)生的，也是不可避免的，但減少誤差卻是一個(gè)優(yōu)秀操作人員必備的能力。

2.對(duì)刀的原理

對(duì)刀的準(zhǔn)確程度直接影響加工精度，因此，對(duì)刀方法一定要與零件加工精度要求相適應(yīng)。當(dāng)零件加工精度要求較高時(shí)可采用千分表。對(duì)刀時(shí)一般以機(jī)床主軸軸線與端面的交點(diǎn)為刀位點(diǎn)，即假設(shè)基準(zhǔn)刀的刀長(zhǎng)為0，其他刀的長(zhǎng)度就是其刀補(bǔ)值，故無論采用哪種刀具對(duì)刀，結(jié)果都是機(jī)床主軸軸線與端面的交點(diǎn)與對(duì)刀點(diǎn)重合，利用機(jī)床的坐標(biāo)顯示確定對(duì)刀點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置，從而確定工件坐標(biāo)系在機(jī)床坐標(biāo)系內(nèi)的位置。再利用對(duì)刀儀確定其他刀的長(zhǎng)度，就解決了工件坐標(biāo)系確定問題和多刀加工時(shí)的刀補(bǔ)確定問題。

3.對(duì)刀誤差產(chǎn)生的原因

對(duì)刀的操作中難免為出現(xiàn)誤差，那怎么來降低這些誤差呢？首先我們必須了解產(chǎn)生誤差的原因。

3.1.當(dāng)用試切法對(duì)刀時(shí)，對(duì)刀誤差主要來源于試切工件之后的測(cè)量誤差和操作過程中目測(cè)產(chǎn)生的誤差。

3.2.當(dāng)使用對(duì)刀儀和自動(dòng)對(duì)刀時(shí)，誤差主要未源于儀器的制造、安裝和測(cè)量誤差，另外使用儀器的技巧欠佳也會(huì)造成誤差。

3.3.測(cè)量刀具時(shí)是在靜態(tài)下進(jìn)行的，而加工過程是動(dòng)態(tài)的，同時(shí)要受到切削力和振動(dòng)外力的影響，使得加工出來的尺寸和預(yù)調(diào)尺寸不一致。此項(xiàng)誤差的大小決定于刀具的質(zhì)量和動(dòng)態(tài)剛度。

3.4.在對(duì)刀過程中，大多時(shí)候要執(zhí)行“機(jī)床回參考點(diǎn)”的操作，在此過程中可能會(huì)發(fā)生零點(diǎn)漂移而導(dǎo)致回零誤差，從而產(chǎn)生對(duì)刀誤差。

3.5.機(jī)床內(nèi)部都有測(cè)量裝置，最小度量單位的大小也與誤差有關(guān)。一般說來，最小度量單位大的測(cè)量裝置其誤差就大，最小度量單位小的測(cè)量裝置其誤差就小。

4.降低對(duì)刀誤差的措施

4.1.當(dāng)用試切法對(duì)刀時(shí)，操作要細(xì)心。對(duì)刀后還要根據(jù)刀具所加工零件的實(shí)際尺寸和編程尺寸之間的誤差來修正刀具補(bǔ)償值，還要考慮機(jī)床重復(fù)定位精度對(duì)對(duì)刀精度的影響以及刀位點(diǎn)的安裝高度對(duì)對(duì)刀精度的影響。

4.2.當(dāng)使用儀器對(duì)刀時(shí)，要注意儀器的制造、安裝和測(cè)量精度。要掌握使用儀器的正確方法。

4.3.選擇刀具時(shí)要注意刀具的質(zhì)量和動(dòng)態(tài)剛度。

4.4.定期檢查數(shù)控機(jī)床零點(diǎn)漂移情況，注意及時(shí)調(diào)整機(jī)床。

5.降低對(duì)刀誤差的方法

5.1.工件原點(diǎn)在工件兩垂直邊交點(diǎn)上時(shí)采用碰刀方式對(duì)刀

5.1.1.在加工精度不高時(shí)，可以采用碰觸式對(duì)刀。方法是利用中速旋轉(zhuǎn)的銑刀先沿X或Y方向側(cè)邊進(jìn)行輕微碰觸（最好是有摩擦聲而沒切屑），機(jī)床相對(duì)坐標(biāo)歸零，再+Z方向退離工件，到另一邊輕微觸碰，再退離，移至中間位置，該值輸入系統(tǒng)0點(diǎn)偏置寄存器中，XY方向相同操作。這種方法操作簡(jiǎn)單，但會(huì)給工件表面留下痕跡，且對(duì)刀精度不高。這種方法又稱為雙邊對(duì)刀法：

工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)值X0、Y0

X0=（X1+X2）/2 Y0=（Y1+Y2）/2

5.1.2.在加工精度較高時(shí)，可以采用標(biāo)準(zhǔn)塊對(duì)刀。在工件與刀具之間加入標(biāo)準(zhǔn)塊或者塞尺進(jìn)行對(duì)刀，輸入刀具補(bǔ)償時(shí)要將標(biāo)準(zhǔn)塊或者塞尺的厚度計(jì)算進(jìn)去。這種方法操作復(fù)雜，需要仔細(xì)細(xì)心，但不會(huì)對(duì)工件表面留下痕跡，對(duì)刀精度較高。如圖1所示：

圖1 標(biāo)準(zhǔn)塊對(duì)刀法

5.2工件原點(diǎn)在孔中心時(shí)采用杠桿百分表（或千分表）對(duì)刀

5.2.1.用磁性表座將杠桿百分表吸在機(jī)床主軸端面上，并利用手動(dòng)使主軸低速旋轉(zhuǎn)。

5.2.2.手動(dòng)操作使旋轉(zhuǎn)的表頭依XYZ的順序逐漸靠近孔壁。

5.2.3.移動(dòng)Z軸，是表頭壓住被測(cè)表面，指針轉(zhuǎn)動(dòng)約0.1mm。

5.2.4.逐步降低手動(dòng)發(fā)生器的XY移動(dòng)量，使表頭旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，指針跳動(dòng)量在允許誤差值之內(nèi)，如0.02mm，可認(rèn)為主軸旋轉(zhuǎn)中心與被測(cè)孔中心重合。

5.2.5.記住此機(jī)床坐標(biāo)系的XY值，即為G54指令坐標(biāo)系的偏置值。

對(duì)刀方法如圖2所示：

應(yīng)用此方法的對(duì)刀孔最好是經(jīng)過鏜加工的孔，僅粗加工的孔不宜采用。這種方法雖然麻煩，耗時(shí)較長(zhǎng)，但制造零件的重中之重是保證它的合格率，這種方法最大的優(yōu)點(diǎn)就是對(duì)刀精度較高，對(duì)被測(cè)孔的精度也較高。

6.結(jié)尾

總而言之，對(duì)刀雖然在實(shí)際操作中占用的時(shí)間比很少，但卻是至關(guān)重要的，畢竟一個(gè)完美的工件在制作的開頭就需要盡善盡美。在操作熟練地前提下，細(xì)心的做好每一個(gè)步驟，就會(huì)做出一個(gè)合格的工件！ 本文闡述的對(duì)刀方法可能隨著科技的飛速進(jìn)步還不夠先進(jìn)，那么在以后的工作中，筆者還將繼續(xù)總結(jié)先進(jìn)的對(duì)刀方法。

參考文獻(xiàn)：[1] 王隆太 《機(jī)械CAD/CAM技術(shù)》 機(jī)械工業(yè)出版社

[1] 宋天麟 《數(shù)控機(jī)床及其使用與維修》 東南大學(xué)出版社