浅谈数控车床的对刀操作

谢智宝

摘 要：随着制造技术与计算机技术的发展，当前数控技术在机械加工中得以迅速普及，特别近几年人工成本上升，让更多的企业认识到数控技术在自动化加工中发挥的作用。数控车床是最常见的加工设备，在数控车床应用中，高精度、柔性化是它的优势特点，但要充分发挥这些特点，对刀操作的速度与准确性又起了决定性作用。文章简要介绍数控车床的对刀原理、对刀操作及其注意事项。

关键词：数控车床；对刀；工件；加工

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）09-0087-01

在介绍对刀操作之前，先明确数控车床加工零件流程：首先，拿到零件图，分析数控加工工艺，在制定加工工艺时，充分考虑提供的毛坯、现场的设备状态等实际条件；其次，根据选定的工艺选择刀具进行安装，一般在基准刀装在第一号刀位方便对刀后编程养成好习惯；再次，进行手工编程，一般依据个人习惯固定一个程序头，好程序头既可防止调试撞刀，又可提升编程效率；然后，对刀操作，基准刀优先；最后，模拟、试加工，修正刀补，开始批量生产。在以上数控车床加工步骤中，工艺分析、编程动作均可事前编好标准的加工工艺与程序，但对刀环节就完全交给操作者了，这一环节事关加工质量精度问题，同时对刀质量好亦可减少调整时间提高生产效率。

1 对刀原理

数控车床由设备数控系统按照编制好的零件加工程序运行，自动执行程序中刀具运动轨迹，并准确调用不同的刀具来完成切削需要。在加工过程中，刀具与毛坯工件发生交互动作实现切削，而对刀操作就是要告之数控控制系统机床刀具与毛坯工件的相对位置，以便数控系统精确地感知毛坯在机床的位置，实施准确无误地自动加工，保证精度要求。为理解对刀原理，先确认几个常见的名词概念。

①编程原点、加工原点与工件坐标系。编程原点，是编程人员根据加工工件零件图选定的一个坐标原点。一般把零件的设计基准点或工艺基准点作为程序原点，可简化计算，因为编程时，需要用此原点来计算运行轨迹中要用到的节点坐标数据。数控车床会依据编制的程序控制刀具的运动轨迹，此运动轨迹的坐标系称为工件坐标系，其坐标原点称为加工原点。当毛坯工件装夹在机床后，编程原点与加工原点重合，即建立了统一的工件坐标系。

②机床原点与机床坐标系，机床原点是指数控车床通电开机执行回零操作后，刀架自动运行到指定的机床位置，这样可建立统一的位置基准，减少精度误差，此点自机床出厂后就固定不变，即机床原点，依据此机床原点建立的坐标系称为机床坐标系。

③不同的工件毛坯装夹在机床上会有对应的工件坐标系，不同的刀具装在机床刀架上其刀尖在机床坐标系中有对应的机床坐标。对刀操作即是确定刀具与工件毛坯的相对位置，亦可以说是对两个坐标系建立相对位置关系。

④刀具与工件的对刀操作是控制刀具的刀位点来实施的。各种车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准点，这个点称为刀位点。刀具的刀位点一般选择刀尖，一般说刀具的位置，实际上是指此刀尖的位置。试切对刀时，要先在工件上找到对刀点，一般把对刀点设在工件上的加工原点上。对刀的目的是找到工件对刀点（加工原点）在机床坐标系的绝对坐标值，通过测量刀位点与加工原点存在的X向偏移量和Z向偏移量，把此刀具的刀位偏差值输进数控系统，即完成对刀过程。

2 对刀操作

结合企业加工经验，广泛使用的是经济类数控车床，此类机床最常用的对刀方法是采用试切方法，我们以此来谈一下如何熟用对刀操作，掌握对刀技巧（本文实践中用FANUC Series Oi Mate-TD数控系统为例说明）。值得一提的是，选择何种对刀方式还需要考虑加工程序开头的写法。

2.1 直接用刀具试切对刀

此对刀方法适用于没有用G50、G54-59之类语句设定工件坐标系的程序。

①先用外圆车刀车一刀外圆，X向不动，Z向退刀，在“刀补/形状”界面，光标移至对应刀号，直接输入X值（外圆直径），按“测量”软键；

②再用外圆车刀车一刀端面，Z向不动，X向退刀，在“刀补/形状”界面，光标移至对应刀号，直接输入“Z0”，按“测量”软键。

③其他刀都可按此方法操作。

2.2 用G54-G59工件坐标系对刀

此对刀方法适用于使用了G54-G59工件坐标系的程序。

①基准刀对刀，车一刀外圆，X向不动，Z方向退刀。

②测量外圆X值，假设X=58.3 mm。

③切换至“刀补/形状”界面，按“工件坐标系”软键，移动光标至程序中对应坐标系，假设是用G56，那么光标移至G56，在“录入”方式下，输入“X58.3”，按“测量”软键。

④车一刀端面，在X方向退出，注意Z方向不变。

⑤切换至“刀补/形状”界面，按“工件坐标系”软键，移动光标至程序中对应G56工件坐标系，在“录入”方式下，输入“Z0”，按“测量”软键。

⑥其他刀的操作如下：用刀尖碰外圆，在“刀补/形状”界面，光标移至对应刀号，输入“X58.3”，按“测量”软键；用左侧刀尖碰端面，在“刀补/形状”界面，光标移至对应刀号，输入“Z0”，按“测量”软键，按此操作对其他刀对刀。

2.3 用G50设置零点进行对刀

此对刀方法适用于程序头使用了G50的程序。

①用外圆车刀先试车一段外园，X向不动，Z方向退刀，测量外圆直径，假设X=58.3 mm。

②切换至“录入”方式，输入G50 X58.3，按“启动”键，把当前点X坐标设为58.3。

③再用外圆车刀车一刀端面，Z向不动，X向退刀。切换至“录入”方式，输入G50 Z0，按“启动”键，把当前点Z坐标设为0。

④在“录入”方式，输入G0 X150 Z150，按“启动”键，刀具离开工件定好起点位置。

⑤其他刀的操作可参考本文2.2第6点操作。编程时，注意此法的程序开头为G50 X150 Z150 ……，程序结尾为G00 X150 Z150，用此结构程序目的是为了让运行起点和终点一致，这样才能保证重复加工不乱刀。

3 有关对刀操作的注意事项

①对刀之前确认机床上电后或锁机床试运行后已经进行过回零操作。

②对刀输入数据后最好确认一下数值再按输入键，以防止无效录入动作。

③首件加工前，可以在“刀补/磨损”界面，先输入加工余量，试车之后再修正磨损量，这样容易保证加工精度。

④在“刀补/磨损”界面输入偏差值，有两个方式即“+输入”或“输入”，但要注意两者的区别。前者是相对值，后者是绝对值，无论采取哪种模式输入，建议只选择一种输入按键习惯，以减少出错概率。

⑤对刀没有把握时可在试运行时用以下方法验证对刀正确性，防止撞刀：快速倍率拨到25%或以下的档位；一手指放在暂停按钮上；一手指按下循环启动，车刀在离工件2～10 mm左右的距离时，及时按下暂停；观察刀尖与工件的距离是否与程序中显示的待走量差别较大，如果估计差别不大，则对刀准确；反之，对刀出错，需重新对刀。

⑥单段运行程序时，在编辑模式下，移动光标至需要运行的程序段，一般是精车程序段，光标需要移至精车前换刀定位的语句，防止未执行刀补发生撞刀问题。

4 结 语

在制造行业的发展中，呈现出小批量快速响应的趋势，为适应需求，数控加工企业必须提高换型生产速度，尽可能地减少对刀调整时间。本文中，我们浅析了对刀的原理、常见的试切对刀方法操作，以及对刀注意事项。希望通过以上简要介绍对读者有所帮助，相信读者再结合实际加以运用理解，必能提高对刀操作速度与准确度，组建高技能团队，增强企业的竞争力。

参考文献：

[1] 崔兆华.数控车工（中级）[M].北京：机械工业出版社，2006.

[2] 李爱敏，吴志强.数控加工编程与操作[M].北京：清華大学出版社，2010.