淺談數控車床的對刀操作

謝智寶

摘 要：隨著制造技術與計算機技術的發展，當前數控技術在機械加工中得以迅速普及，特別近幾年人工成本上升，讓更多的企業認識到數控技術在自動化加工中發揮的作用。數控車床是最常見的加工設備，在數控車床應用中，高精度、柔性化是它的優勢特點，但要充分發揮這些特點，對刀操作的速度與準確性又起了決定性作用。文章簡要介紹數控車床的對刀原理、對刀操作及其注意事項。

關鍵詞：數控車床；對刀；工件；加工

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）09-0087-01

在介紹對刀操作之前，先明確數控車床加工零件流程：首先，拿到零件圖，分析數控加工工藝，在制定加工工藝時，充分考慮提供的毛坯、現場的設備狀態等實際條件；其次，根據選定的工藝選擇刀具進行安裝，一般在基準刀裝在第一號刀位方便對刀后編程養成好習慣；再次，進行手工編程，一般依據個人習慣固定一個程序頭，好程序頭既可防止調試撞刀，又可提升編程效率；然后，對刀操作，基準刀優先；最后，模擬、試加工，修正刀補，開始批量生產。在以上數控車床加工步驟中，工藝分析、編程動作均可事前編好標準的加工工藝與程序，但對刀環節就完全交給操作者了，這一環節事關加工質量精度問題，同時對刀質量好亦可減少調整時間提高生產效率。

1 對刀原理

數控車床由設備數控系統按照編制好的零件加工程序運行，自動執行程序中刀具運動軌跡，并準確調用不同的刀具來完成切削需要。在加工過程中，刀具與毛坯工件發生交互動作實現切削，而對刀操作就是要告之數控控制系統機床刀具與毛坯工件的相對位置，以便數控系統精確地感知毛坯在機床的位置，實施準確無誤地自動加工，保證精度要求。為理解對刀原理，先確認幾個常見的名詞概念。

①編程原點、加工原點與工件坐標系。編程原點，是編程人員根據加工工件零件圖選定的一個坐標原點。一般把零件的設計基準點或工藝基準點作為程序原點，可簡化計算，因為編程時，需要用此原點來計算運行軌跡中要用到的節點坐標數據。數控車床會依據編制的程序控制刀具的運動軌跡，此運動軌跡的坐標系稱為工件坐標系，其坐標原點稱為加工原點。當毛坯工件裝夾在機床后，編程原點與加工原點重合，即建立了統一的工件坐標系。

②機床原點與機床坐標系，機床原點是指數控車床通電開機執行回零操作后，刀架自動運行到指定的機床位置，這樣可建立統一的位置基準，減少精度誤差，此點自機床出廠后就固定不變，即機床原點，依據此機床原點建立的坐標系稱為機床坐標系。

③不同的工件毛坯裝夾在機床上會有對應的工件坐標系，不同的刀具裝在機床刀架上其刀尖在機床坐標系中有對應的機床坐標。對刀操作即是確定刀具與工件毛坯的相對位置，亦可以說是對兩個坐標系建立相對位置關系。

④刀具與工件的對刀操作是控制刀具的刀位點來實施的。各種車刀都有不同的尺寸大小，在不同的刀具上都要找到刀具的定位基準點，這個點稱為刀位點。刀具的刀位點一般選擇刀尖，一般說刀具的位置，實際上是指此刀尖的位置。試切對刀時，要先在工件上找到對刀點，一般把對刀點設在工件上的加工原點上。對刀的目的是找到工件對刀點（加工原點）在機床坐標系的絕對坐標值，通過測量刀位點與加工原點存在的X向偏移量和Z向偏移量，把此刀具的刀位偏差值輸進數控系統，即完成對刀過程。

2 對刀操作

結合企業加工經驗，廣泛使用的是經濟類數控車床，此類機床最常用的對刀方法是采用試切方法，我們以此來談一下如何熟用對刀操作，掌握對刀技巧（本文實踐中用FANUC Series Oi Mate-TD數控系統為例說明）。值得一提的是，選擇何種對刀方式還需要考慮加工程序開頭的寫法。

2.1 直接用刀具試切對刀

此對刀方法適用于沒有用G50、G54-59之類語句設定工件坐標系的程序。

①先用外圓車刀車一刀外圓，X向不動，Z向退刀，在“刀補/形狀”界面，光標移至對應刀號，直接輸入X值（外圓直徑），按“測量”軟鍵；

②再用外圓車刀車一刀端面，Z向不動，X向退刀，在“刀補/形狀”界面，光標移至對應刀號，直接輸入“Z0”，按“測量”軟鍵。

③其他刀都可按此方法操作。

2.2 用G54-G59工件坐標系對刀

此對刀方法適用于使用了G54-G59工件坐標系的程序。

①基準刀對刀，車一刀外圓，X向不動，Z方向退刀。

②測量外圓X值，假設X=58.3 mm。

③切換至“刀補/形狀”界面，按“工件坐標系”軟鍵，移動光標至程序中對應坐標系，假設是用G56，那么光標移至G56，在“錄入”方式下，輸入“X58.3”，按“測量”軟鍵。

④車一刀端面，在X方向退出，注意Z方向不變。

⑤切換至“刀補/形狀”界面，按“工件坐標系”軟鍵，移動光標至程序中對應G56工件坐標系，在“錄入”方式下，輸入“Z0”，按“測量”軟鍵。

⑥其他刀的操作如下：用刀尖碰外圓，在“刀補/形狀”界面，光標移至對應刀號，輸入“X58.3”，按“測量”軟鍵；用左側刀尖碰端面，在“刀補/形狀”界面，光標移至對應刀號，輸入“Z0”，按“測量”軟鍵，按此操作對其他刀對刀。

2.3 用G50設置零點進行對刀

此對刀方法適用于程序頭使用了G50的程序。

①用外圓車刀先試車一段外園，X向不動，Z方向退刀，測量外圓直徑，假設X=58.3 mm。

②切換至“錄入”方式，輸入G50 X58.3，按“啟動”鍵，把當前點X坐標設為58.3。

③再用外圓車刀車一刀端面，Z向不動，X向退刀。切換至“錄入”方式，輸入G50 Z0，按“啟動”鍵，把當前點Z坐標設為0。

④在“錄入”方式，輸入G0 X150 Z150，按“啟動”鍵，刀具離開工件定好起點位置。

⑤其他刀的操作可參考本文2.2第6點操作。編程時，注意此法的程序開頭為G50 X150 Z150 ……，程序結尾為G00 X150 Z150，用此結構程序目的是為了讓運行起點和終點一致，這樣才能保證重復加工不亂刀。

3 有關對刀操作的注意事項

①對刀之前確認機床上電后或鎖機床試運行后已經進行過回零操作。

②對刀輸入數據后最好確認一下數值再按輸入鍵，以防止無效錄入動作。

③首件加工前，可以在“刀補/磨損”界面，先輸入加工余量，試車之后再修正磨損量，這樣容易保證加工精度。

④在“刀補/磨損”界面輸入偏差值，有兩個方式即“+輸入”或“輸入”，但要注意兩者的區別。前者是相對值，后者是絕對值，無論采取哪種模式輸入，建議只選擇一種輸入按鍵習慣，以減少出錯概率。

⑤對刀沒有把握時可在試運行時用以下方法驗證對刀正確性，防止撞刀：快速倍率撥到25%或以下的檔位；一手指放在暫停按鈕上；一手指按下循環啟動，車刀在離工件2～10 mm左右的距離時，及時按下暫停；觀察刀尖與工件的距離是否與程序中顯示的待走量差別較大，如果估計差別不大，則對刀準確；反之，對刀出錯，需重新對刀。

⑥單段運行程序時，在編輯模式下，移動光標至需要運行的程序段，一般是精車程序段，光標需要移至精車前換刀定位的語句，防止未執行刀補發生撞刀問題。

4 結 語

在制造行業的發展中，呈現出小批量快速響應的趨勢，為適應需求，數控加工企業必須提高換型生產速度，盡可能地減少對刀調整時間。本文中，我們淺析了對刀的原理、常見的試切對刀方法操作，以及對刀注意事項。希望通過以上簡要介紹對讀者有所幫助，相信讀者再結合實際加以運用理解，必能提高對刀操作速度與準確度，組建高技能團隊，增強企業的競爭力。

參考文獻：

[1] 崔兆華.數控車工（中級）[M].北京：機械工業出版社，2006.

[2] 李愛敏，吳志強.數控加工編程與操作[M].北京：清華大學出版社，2010.