數(shù)控機(jī)床的對(duì)刀原理及對(duì)刀方法分析

摘 要：在應(yīng)用數(shù)控機(jī)床時(shí)對(duì)刀操作是重中之重，其操作效果，直接決定零件加工的精度和數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行效率，本文基于理論實(shí)踐，先分析數(shù)控機(jī)床的對(duì)刀原理，然后提出幾種常用的對(duì)刀方法，僅供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；對(duì)刀原理；對(duì)刀方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.045

0 引言

大量實(shí)例表明，對(duì)刀操作是否科學(xué)合理，對(duì)整個(gè)數(shù)控機(jī)床的機(jī)械加工的效率有重要意義，同時(shí)也是提高機(jī)械零部件加工精度的主要途徑，但我國對(duì)此方面的研究還不夠深入，因此，本文基于理論實(shí)踐，對(duì)數(shù)控機(jī)床的對(duì)刀原理及對(duì)刀方法做了如下分析。

1 數(shù)控機(jī)床對(duì)刀原理

對(duì)刀操作具有很強(qiáng)技術(shù)性和專業(yè)性，對(duì)刀人員要清楚掌握對(duì)刀的基礎(chǔ)原理，并在對(duì)刀過程中，時(shí)刻保持清晰的思路，熟練掌握對(duì)刀操作要領(lǐng)。總而言之，對(duì)刀的主要目的是建立工件直角坐標(biāo)系，確定工件在機(jī)床工作平臺(tái)的實(shí)際位置，確保刀具保持在數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)上。就數(shù)控機(jī)床而言，在進(jìn)行加工前，要先確定對(duì)刀點(diǎn)，即在采用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)，刀具為工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)。對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)計(jì)在工件基準(zhǔn)面上，也可以設(shè)計(jì)在夾具或者數(shù)控機(jī)床上。如果設(shè)計(jì)在數(shù)控機(jī)床上，則對(duì)刀點(diǎn)需要和工件的定位基準(zhǔn)保持一定的精度，才能滿足實(shí)際要求。

在進(jìn)行對(duì)刀操作時(shí)，要盡量刀位點(diǎn)和對(duì)刀位置相互重合，刀位點(diǎn)指的是數(shù)控機(jī)床上刀具的定位基準(zhǔn)點(diǎn)，就刀具運(yùn)行的軌跡而言，刀位點(diǎn)就是刀具的刀尖。開展對(duì)刀操作的主要目的是確定對(duì)刀點(diǎn)在數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)中的絕對(duì)坐標(biāo)值。而對(duì)刀點(diǎn)找正的準(zhǔn)確度直接決定了整個(gè)數(shù)控機(jī)床加工的精度，需要高度重視。數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行機(jī)械零部件加工時(shí)，一把刀具通常情況下不能滿足加工的實(shí)際需求，需要采用多把刀具進(jìn)行加工，才能有效提升加工的精度。而如果使用多把刀具，需要換刀的位置時(shí)刻保持不變，但不同規(guī)格的刀具刀尖也不盡相同，在換刀時(shí)難免會(huì)發(fā)生不同程度的位移，此時(shí)就要求不同刀具在不同起始位置進(jìn)行加工時(shí)，相關(guān)程序都能正常運(yùn)行[1]。為達(dá)到這一目的，在每個(gè)數(shù)控機(jī)床中都配置了刀具幾何位置補(bǔ)償?shù)墓δ埽瑥亩ＷC加工的精度。具體操作方法為：先把每把刀相對(duì)于某一預(yù)先選定的基準(zhǔn)刀的位置偏差都精細(xì)的測量出來，然后在控制系統(tǒng)中輸入相關(guān)參數(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)誤差補(bǔ)償。在加工工序中利用T指令，就可以在刀具運(yùn)行軌跡中自動(dòng)補(bǔ)償?shù)毒叩钠钗恢茫朔N偏差也需要通過對(duì)刀來實(shí)現(xiàn)。

2 數(shù)控機(jī)床中常用的對(duì)刀方法

不同型號(hào)的數(shù)控機(jī)床，其對(duì)刀方法也不盡相同，在選擇對(duì)刀方法時(shí)可以參閱說明書中的內(nèi)容，選擇與之相適的對(duì)刀方法。通過開展對(duì)刀操作，把測量到的偏差計(jì)算出來，然后輸入到CNC系統(tǒng)中，通過CNC系統(tǒng)可以自動(dòng)換算出刀具的偏差量，通過調(diào)整數(shù)控機(jī)床運(yùn)行編程，就可以實(shí)現(xiàn)誤差控制，提升加工精度，常用的對(duì)刀操作有以下幾種：

2.1 試切法對(duì)刀

把待加工的工件加緊處理，卡在三爪盤上，對(duì)加工工件的直徑進(jìn)行測量，進(jìn)入對(duì)刀狀態(tài)，然后每把刀的刀尖一次輕微的接觸待加工工件的端面，觸及端面是CRT動(dòng)態(tài)坐標(biāo)和外圓的動(dòng)態(tài)坐標(biāo)，把測量的直徑和相關(guān)坐標(biāo)共同輸入CNC系統(tǒng)中就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)刀操作。此種對(duì)刀方法的本質(zhì)就是把刀的刀尖和端面、外圓母線的交點(diǎn)進(jìn)行接觸，并以此點(diǎn)為基準(zhǔn)，詳細(xì)計(jì)算出各把刀的刀偏量。和其他方法相比，試切法對(duì)刀占用時(shí)間比較長，但操作方法比較簡單，成本也比較低，適用于經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)床對(duì)刀操作中。

2.2 機(jī)械檢測對(duì)刀儀對(duì)刀

促使每把刀的刀尖和百分表測頭接觸，就可以得到兩個(gè)方向上的刀偏量，隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床愈發(fā)先進(jìn)，很多數(shù)控機(jī)床中都增設(shè)了刀具探測功能。通過刀具觸及一個(gè)位置已知的同定觸頭，就可以有效測量出刀具量、直徑長度等數(shù)值[2]。和試切法對(duì)刀相比，機(jī)械檢測對(duì)刀儀對(duì)刀的刀具要先安裝對(duì)刀儀上，然后進(jìn)行調(diào)整和處理，并測量出相應(yīng)的參數(shù)，把測量到的數(shù)據(jù)全部輸入到寄存器中，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)刀操作。此種對(duì)刀方法比較適用于鏜銑類數(shù)控機(jī)床對(duì)刀中，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本較高，但占用機(jī)床的時(shí)間比較小，精度也比較高。

2.3 用光學(xué)檢測對(duì)刀儀對(duì)刀

在數(shù)控機(jī)床上安裝一個(gè)高倍顯微鏡，確保顯微鏡的十字中線點(diǎn)，時(shí)刻位于數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)的同一個(gè)定點(diǎn)上，在進(jìn)行對(duì)刀操作時(shí)，用手動(dòng)脈沖發(fā)生器輕微的移動(dòng)刀具，促使刀具的刀尖和顯微鏡上的十字線相互重合，并以此為基準(zhǔn)，結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)，就可以自動(dòng)算出到位點(diǎn)相對(duì)機(jī)床的距離，把計(jì)算的數(shù)值存入對(duì)刀補(bǔ)號(hào)區(qū)，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的對(duì)刀操作，和上述兩種對(duì)刀方法相比，此種對(duì)刀方法存在手動(dòng)操作的事項(xiàng)，因此對(duì)刀的精度略低。

2.4 自動(dòng)對(duì)刀

自動(dòng)對(duì)刀指的是，在數(shù)控機(jī)床的CNC裝置自動(dòng)精確地測量出刀具參數(shù)，然后通過數(shù)據(jù)庫中存在的相關(guān)數(shù)據(jù)的，對(duì)刀具的偏移量進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)刀操作，此種對(duì)刀操作的主要優(yōu)勢(shì)是可以實(shí)現(xiàn)不停頓加工，對(duì)刀效率和精度也比較高，但購買機(jī)床的成本比較高，比較適用于高檔智能數(shù)控機(jī)床對(duì)刀操作中[3]。

3 結(jié)束語

綜上所述，本文結(jié)合理論實(shí)踐，深入分析了數(shù)控機(jī)床的對(duì)刀原理及對(duì)刀方法，分析結(jié)果表明，通過對(duì)刀操作可以明確工件坐標(biāo)系和機(jī)床坐標(biāo)系之間的位置。而刀具在數(shù)控機(jī)床中的實(shí)際位置，可以通過刀具的刀位點(diǎn)來進(jìn)行確定。不同數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行中，刀具的種類型號(hào)的各不相同，對(duì)刀方法也存在較大差距。因此，選擇對(duì)刀方法時(shí)要先明確數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)，并通過查閱說明書來掌握該數(shù)控機(jī)床對(duì)刀的原理，才能有針對(duì)性的選擇出與之相適對(duì)刀方法，提升數(shù)控機(jī)床運(yùn)行的效率和加工的精度。

參考文獻(xiàn)：

[1]賈國平，嵇尚尚.金工實(shí)習(xí)中數(shù)控車床對(duì)刀方法研究[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2017（11）：165-166.

[2]曹磊，江華.數(shù)控銑床手動(dòng)對(duì)刀的常用方法[J].內(nèi)蒙古石油化工， 2016（z1）：96-97.

[3]陳向榮.數(shù)控教學(xué)中車床對(duì)刀方法的研究[J].科教導(dǎo)刊：電子版， 2017（10）：93.

作者簡介：蔣經(jīng)緯（1984-），男，湖南永州人，本科，講師，研究方向：數(shù)控方向。