数控车床对刀方法在DASEN-3i 系统中的应用

高云天 王学辉

（1、北华大学工程训练中心，吉林 吉林 132021 2、中钢集团吉林机电设备有限公司，吉林 吉林 132021）

对刀操作是数控加工中的主要操作和重要技能。对刀的准确性决定了零件的加工精度，同时，对刀速度还直接影响数控加工效率。笔者通过实践探索，结合教学与加工实践的经验，针对DASEN-3i 系统将试切对刀方法予以小结，供大家参考。

1 数控车床的对刀原理

对刀，就是在数控车床进行切削加工之前需要确定每一把刀具的刀位点在工件坐标系和数控车床坐标系中的位置，也就是求刀偏值。

利用数控机床加工零件，在工件坐标系尚未建立之前，数控机床仅仅能识别机床坐标系，而编程者从方便取值的角度出发，其程序的编制并不是建立在机床坐标系上;当把工件装夹到机床上时，数控机床也就是数控系统并不知道工件在什么位置;要想完成零件加工就需要把工件所在的位置告诉数控机床也就是数控系统，即建立机床坐标系和工件坐标系之间的联系。这个建立联系的过程就是对刀操作。

1.1 数控车床坐标系--是指以机床原点为坐标原点所建立的坐标系。数控车床的机床原点通常取在卡盘前端面与主轴中心线交点处（如图1 中O 点）。

1.2 数控车床参考点--是指刀架上某一固定点，即对刀参考点T 退离距机床原点O 最远的一个固定点R 点。该R 点在机床出厂时已调试好，并将数据输入到数控系统中。因此机床参考点R 对机床原点O的坐标是一个已知数（如图1）。开机之后，必先使数控车床进行"回零"操作，就是使刀架上对刀参考点T 与机床参考点R 重合。此时CRT 屏幕上显示值X=0.000 Z=0.000。

1.3 工件坐标系（又称为编程坐标系）--是指以工件原点（或称编程原点）为坐标原点所建立的坐标系。编程坐标系，供编程用，是人为设置的。工件原点可以是工件上任意点，但为了编程，方便数值计算，一般数控车床编程原点选工件右端面或左端面与中心线交点作为工件原点（如图1 中Op 点）。图1 中XpOpZp 为工件坐标系。

1.4 起刀点B（又称程序起点）--即刀具刀位点A （图1 中车刀的刀位点为刀尖A 点）相对工件原点Op的位置，即刀具相对于工件运动的起始点。图1 中B 点与A 点重合。工件坐标系的建立实际上是确定刀具起刀点相对于工件原点的坐标值的过程。

当工件坐标系建立以后，并未与机床坐标系发生任何联系，此时，两者仍然相互独立，数控系统既不知道工件在机床中的位置，也不知道刀具刀位点A 在机床中的位置，即无法按所编程序正确加工，因此加工之前，必须确定刀具刀位点A 与机床坐标原点O 之间的关系，通常过用刀方法来实现。

2 常见的对刀方法

在数控加工中，对刀的基本方法有三种:试切对刀、机外对刀仪对刀和自动对刀。

2.1 试切对刀

由于试切对刀法不需要任何的辅助设备，所以被广泛地用于经济型数控车床中。其基本原理是通过每一把刀具对同一工件的试切削，分别测量出其切削部位的直径和轴向偏移，分别计算出各刀具刀尖在X 轴和Z 轴的相对尺寸，从而确定各刀具的刀补量。试切对刀时工件被安装在卡盘上。机床坐标系与工件坐标系一般不重合。对刀的目的就是要将刀尖对准编程原点（加工原点）。以工件右端面中心为编程原点，具体对刀步骤如下：

（1）在电动四工位刀架上装四把车刀:1号刀为90 °外圆精车刀、2号刀为90 °外圆粗车刀、3号刀为切断刀、4号刀为60 °螺纹刀。开机后先进行手动机床回参考点操作，然后将一工件毛坯夹持于三爪卡盘上，启动车床主轴S=800，按下数控面板TOOLPARAM 键，选中"刀长"以手动方式进行对刀。

（2）将1号车刀刀尖轻轻切削工件外圆（如图2--a），然后X 向不动，Z 向退出车刀，停下主轴，用游标卡尺测的工件右端直径 32.16，然后在刀补表中记下（1）X（32.16），按 INPUT键确认，即完成了1号刀X 轴方向的对刀操作；将1号车刀刀尖轻轻切削工件右端面，然后Z向不动，X 向退出车刀，可以不停主轴记下（1）Z（0），按INPUT 键确认，即完成了1号刀Z轴方向的对刀操作。

（3）退刀换2号，将刀尖分别轻轻接触工件的右端部外表面和右端面，在刀补表中分别记下（2）X（32.16）；（2）Z（0），即完成了粗车刀的对到操作。用同样的方法可以完成切断刀的对刀操作。对刀时使每把刀接触工件的程度尽可能统一，可有效提高试切对刀的精度。

（4）在对60 °螺纹刀Z 轴时，由于螺纹刀的刀尖不能接触到工件的右端面，只要保证工件的右端面与螺纹刀的中心线在一条直线上即可。

2.2 机外对刀仪对刀

机外对刀的本质是测量出刀具假想刀尖点到刀具台基准之间X 及Z 方向的距离。利用机外对刀仪可将刀具预先在机床外校对好，以便装上机床后将对刀长度输入相应刀具补偿号即可以使用.如图3 所示。

2.3 自动对刀

自动对刀是通过刀尖检测系统实现的，刀尖以设定的速度向接触式传感器接近，当刀尖与传感器接触并发出信号，数控系统立即记下该瞬间的坐标值，并自动修正刀具补偿值。自动对刀过程，如图4 所示。

3 结论

上述各种对刀方法，是笔者在深入理解对刀原理并结合DASEN 系统的特点的基础上进行的全面总结，所有方法均已通过实践验证。教学实践表明，试切对刀方法简便、实用、有效，能满足数控车技能考证和工业生产的精度要求。不仅适合DASEN-3i 系统教学型数控车床，也适合生产型数控车床，具有一定的推广价值。

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