华中数控车床的对刀

摘要：在数控车床的实训教学过程中，我们发现学生在进入实训车间以后，由于对刀方法不正确，而导致无法顺利完成加工任务，究其原因是没有理解对刀原理以及工件坐标系和机械坐标系之间的关系这两个重要环节，而对刀的过程就是联系机械坐标系和工件坐标系的纽带。下面就由坐标系之间的关系引申出的对刀方法做一说明。文章首先介绍了数控车床中工件坐标系和机床坐标系之间的关系，接着阐述了华中数控车床的几种常用对刀方法，最后指出了数控车床在对刀过程中的一些小技巧。

关键词：数控车床 工件坐标系 机床坐标系 对刀 技巧

中图分类号：TG519.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）10-0015-01

1 机床坐标系和工件坐标系的关系

（1）在数控车床上，机床坐标系是机床上固有的坐标系，并设有固定的坐标原点，一般设在卡盘端面与主轴中心线的交点处，见图一中的O1点即为机床原点，它是固定的点，由机床生产厂家设定的，不能随意改变，是数控机床进行加工运动的基础参考点。为便于机床使用者操作，机床厂家在机床出厂前会在机床坐标系中+X、+Z方向另行定义一个点──机床参考点，机床参考点和机床原点之间的位置关系是固定的，存储在数控系统中。机床每次开机后，或因急停、意外断电等原因而重新启动时，都必须先进行回参考点操作，进行一次位置校准，以消除机床位置误差。进行回参考点（机床回零）操作，即建立了机床坐标系。

（2）工件坐标系（编程坐标系）是编程人员在编程时使用的，是编程人员以工件图样的某一点为原点所建立的坐标系。为了编程和计算方便，我们一般把工件坐标系的原点设置在工件的左端面或右端面，但是考虑到对刀方便和安全退刀等问题，一般将程序中的零点设置在工件右端面的回转中心上，这样一来，在试切端面时就不用考虑工件的长度了，并且在程序中只要让Z>0，就可以保证刀尖位于工件之外，这个对于内孔刀具的安全退刀非常重要。

（3）机床坐标系是机床唯一的基准，我们只要确定随着工件的不同而变化的工件坐标系的程序原点在唯一的机床坐标系中的位置，获得基准刀程序原点的机床坐标值和确定非基准刀的刀偏置值就可以顺利加工了，这通常在接下来的对刀过程中完成。

2 对刀方法与技巧

2.1 试切法

选好加工时所需的刀具，安装完成后，使机床返回参考点，当机床坐标系显示X轴和Z轴坐标为零時说明回零完成，此时首先用手动方式，移动刀架靠近工件，然后使主轴正转，在改用“手轮”方式沿Z轴方向试切一段直径，然后沿Z轴方向退刀（此时不能改变X轴方向的机床坐标值），主轴停止转动后，用游标卡尺测量刚才试切的直径，然后在机床操作面板上依次点击“刀具补偿”-“刀偏表”在所对应的刀具号的“试切直径”一栏中输入所测量的直径值然后保存，此时数控系统会自动计算出对应刀具的“X偏置值”，然后转动主轴采用“手轮”方式移动刀架，沿X轴方向试切工件端面，然后沿X轴方向退刀（此时不可改变Z轴方向的机床坐标值），此时在机床操作面板上依次点击“刀偏表”-“试切长度”然后在对应的刀号栏中输入“O”即可，至此，第一把刀就对刀完成了，再对下面几把刀时，直接用刀尖轻轻碰一下一号刀试切的直径处，然后在“试切直径”一栏中输入与一号刀一样的直径值就可以了，然后对Z方向时用刀尖轻轻碰一下工件端面，在“试切长度”一栏中输入“O”就可以了，对其它刀具只要执行相同的过程即可。

2.2 G92设置工件零点

用外圆车刀先试车一外圆，然后把刀具沿Z轴正方向退刀停车，测量外圆直径并记录，然后在机床操作面板上点击“刀具补偿”-“刀偏表”-“X轴置零”，然后手动将刀具移至端面，并切端面至X轴坐标显示为测量的外圆直径值的一半处，此时刀具刚好位于回转中心上，选择MDI方式输入G92 X0 Z0，按“ENTER”键，把当前点设置为零点，再在MDI方式下输入G00 X50 Z50，使刀具离开工件进行加工，这时程序开头应为：G92 X50 Z50。在执行G92指令时，若刀具当前点不在对刀点上，则加工原点与程序原点不重合，加工出的产品就有误差或报废，甚至出现危险。

2.3 用G54～G59设置工件零点

首先在手动方式下用外圆车刀试切外圆，然后沿Z轴方向退刀停车，用游标卡尺测量切削处外圆直径，根据测量的外圆直径与当前机床坐标系中X轴坐标值，计算出X0时的机床坐标，例如：测量外圆直径为38.5，此时的机床X坐标为-115.850，可得工件坐标系X0所在的机床坐标为-115.850+（-38.5）=-154.35，记下此时的坐标值；然后用外圆车刀再车端面，沿X轴方向退刀停车，记录此时Z轴机床坐标系值，假设为-168.265；此时，也就有了G54坐标系的坐标原点，即在机床坐标系中的位置为X-154.35 Z-168.265。然后在操作面板上点击“设置”-“坐标系设定”-“G54坐标系”输入X-154.35 Z-168.265，G54坐标系设置完成，在调用完工件坐标系后可用G53命令清除。

3 实用小技巧

（1）当重复加工同一零件时，在刀具装夹位置没有改变的情况下，可以不用重新对刀，只需在“单段”运行模式下，将刀架移到程序起刀点处，然后将工件右端面靠近刀具装夹就可以了，但在加工时，程序里要编入平端面的程序。（2）当使用同一机床加工不同零件时，如果所需加工的零件长短发生变化而刀具位置没有改变的情况下，重新对刀的时候可以不用对X轴，只用对Z轴方向即可。

上述各种对刀方法是我们在深入理解对刀原理的基础上并通过长期实践所得的总结，教学实践表明，这些方法简便、实用，容易被学生掌握。

参考文献

[1]关雄飞.数控机床与编程技术[M].北京：清华大学出版社，2006：13-14.

[2]李峰.数控车床的对刀方法和技巧[J].中国科技信息，2006，2：142.

收稿日期：2016-09-11

作者简介：言帆（1987—），男，汉族，湖北武汉人，本科生，毕业于武汉大学，就职于长江工程职业技术学院，研究方向：数控技术应用。