数控车床对刀方法研究

蒋伟辅

（南京铁道职业技术学院苏州校区，江苏 南京 215137）

数控机床加工前要进行对刀，对刀处理的好坏直接影响到 数控加工的精度与效率。若加工一些精度要求不太高的零件，应采用对刀精度相对低的对刀方法，这样速度快、加工效率高；对于精度要求高的零件，应采用对刀精度高的对刀方法。下面以 HCNC—I型数控车床型为例，介绍两种简捷、实用的对刀方法。

1 对刀方法

1.1 调整刀偏

（1）试靠法。如图1 所示。

图1 试靠法

①系统在点动方式下，用基准刀切削工件外径，沿Z轴退刀，停车，测得工件直径D0，按F7“X轴清零”，则屏幕上显示X轴坐标为零。②系统在点动方式下，用基准刀切削工件端面，沿X轴退刀，停车，按F9“Z轴清零”，则屏幕上显示 Z轴坐标为零。③采用手动方式使基准刀退出。④选择刀号，以“点动及步进方式，使该刀刀尖接近工件直径D0处，当刀尖将要接触直径时，将进给量调至最低，按“增量选择”键，以机床最小脉冲当量，点动逼近直径，直至轻微接触，这时屏幕显示的X值就是该刀与基准刀之间的偏置值ΔX，退刀；以同样的方法使刀尖逼近所车削端面，得到ΔZ。⑤将ΔX、ΔZ值输入到相应刀具编号下面的参数输入处，回车即可。

（2）试切法。①系统在点动方式下，用基准刀切削工件外径，沿Z轴退刀，停车，测得工件直径D0，按 F7“X轴清零”，则屏幕上显示X轴坐标为零；用基准刀切削工件端面,沿X轴退刀,停车，以所车端面为基准面，按F9“Z轴清零”，则屏幕上显示Z轴坐标为零。②手动方式退刀，换2#刀车削外径，记录屏幕坐标X2，测得工件直径D2；车削端面，记录屏幕坐标Z2，测得所车端面与基准准面的距离L2。③重复步骤2)，得到 X3、D3、Z3、L3；X4、D4、Z4、L4(若刀架装四把刀)。 ④计算刀偏。若系统设置为直径编程，且1#刀为基准刀，则2#刀的刀偏量计算为：ΔX2=X2+(D0—D2);ΔZ2=Z2+L2;3#、4# 刀的刀偏量计算方法与此相同。⑤将计算所得偏置值输入到相应刀具编号下面的参数输入处，回车即可。

1.2 确定对 (起)刀点

对（起）刀点为刀具相对于工件运动的起点，用来确定机床坐标系与工件坐标系之间的关系。在华中HCNC—I型车削系统中，对刀点一般通过G92 Xα Zβ设置，α、β为对刀点在工件坐标系中的坐标值,如X60 Z15。①系统在手动方式下换上基准刀。②在MDI方式下运行一句：G91 G00 Xα—D0，Zβ一L，刀位点即位于对刀点上，按“循环起动”即开始加工。注：以工件右端面为工件原点时L为0，以工件左端面为工件原点时L为工件长度。

2 应用实例

如图2 所示复合轴工件(毛坯：Ф45×120)，以工件右端面为工件原点，用四把刀对毛坯加工：90偏刀车外圆及右端面，切断刀切槽，圆弧车刀车圆弧面，螺纹刀车右端螺纹，最后用切断刀切断。为实现精确对刀，采用试切法对刀，按如下步骤进行。

图2 复合轴工件

（1）刀具偏置量的设定。由操作者在CRT/MDI面板上用“刀具偏置”功能键输入至刀具补偿寄存器内，其中每个刀具补偿号，都对应有一组偏置量：X、Z轴偏置值，刀尖圆弧半径值R和刀尖位置号T，如表1所示。表中的X轴、Z轴刀具偏置量的设定方法是：转位选定90偏刀(04号刀)作为基准刀，在点动或步进工件方式下，用04号刀车削工件外径，测得D0=44mm，按F7“X轴清零”，齐端面，以该端面为基准面，按F9“Z轴清零”，退刀；转位选定01号刀，手动方式进刀车外径，测得 D1=43.55mm，记录 CRT上显示的 X1=6.67mm，车端面，测得L1=2.3mm，记录CRT上显示坐标Z1=2.02mm；转位选定02号刀，手动方式进刀车外径，测得D2=43.05mm，记录CRT上显示的X2=-10.29mm以“点动”及步进方式，使该刀刀尖接近工件直径与端面交点处，当刀尖将要接触直径时，将进给量调至最低，按“增量选择”键，以机床最小脉冲当量，点动逼近直径处，直至轻微接触，记录CRT上显示坐标Z2=2．76mm。以同样的方法对 03号刀，得到 D3=42.8mm，X3=-7.66mm，L3=-6.58mm。

计算刀偏：

补偿号 X轴 Y轴 R T 01（切刀槽） 7.12 4.32 0.4 01 02（圆弧刀） -9.34 2.76 0.5 02 03（螺纹弧） -6.46 -6.58 0.3 03 04（90°偏刀） 0 0 0.1 04

（2）确定对(起)刀点。如图2 所示，选定对刀点为工件毛坯外一点A(60，15)，在点动或步进工件方式下，换基准刀04号刀，在 MD I方式下运行一句G91 G00 X1 6 Z15，刀位点即位于对刀点上，按“循环起动”即开始加工。

3 对刀分析

上面介绍了两种对刀方法。第一种方法的基准刀在对准基准A时，很明显，采用的是准确定位的方式。即基准刀对A点是准确的，但后续刀对准基准点 A时，由于采用的是直接观察的方式，还是存在对刀误差。其误差取决于机床本身的精度及刀具与工件的接触精度。降低对刀误差的方法是；对刀时将棒料端面、外圆车去一次，并仔细测量棒料直径、伸出卡盘长度；降低进给速度，使每把刀的刀尖轻微碰到棒料的程度尽可能一致。由于数控机床本身的精度一般都很高，所以该方法的对刀精度还是比较高的。第二种方法的基准刀在对准基准点时．采用与第一种方法相同即准确定位的方式。后续刀对基准点A点时，采用的是精确方法。但误差还是有的，主要是测量误差，即测量 D2、L 2、D3、L3、D4、L4 时所引起的误差等。无疑，第一种方法用时最少，第二种方法用时最长最麻烦，但两者的对刀精度的差异是明显的，第二种方法的对刀精度是最高的。

总之，第一种方法简捷、高效，但精度较低；第二种方法较繁琐、用时长，但精度高，而且两种方法并不是完全独立使用的，有时需要两者结合起来使用，例如在加工图2 的综合件时。

4 结语

试切(靠)法实质是使每把刀的刀尖与端面、外圆母线的交点接触，利用这一交点为基准，算出各把刀的刀偏量。对刀误差不可能完全消除，而且刀具在使用一定时间后会磨损，这些都会影响零件的加工精度。所以当试加工后发现工件尺寸不符合要求时，可根据零件实测尺寸进行刀偏量调整。