數(shù)控車床前對刀原理及對刀方法
數(shù)控車床前對刀原理及對刀方法：對刀是數(shù)控加工中的主要操作和重要技能。在一定條件下，對刀的精度可以決定零件的加工精度，同時，對刀效率還直接影響數(shù)控加工效率。 僅僅知道對刀方法是不夠的，還要知道數(shù)控系統(tǒng)的各種對刀設(shè)置方式，以及這些方式在加工程序中的調(diào)用方法，同時要知道各種對刀方式的優(yōu)缺點、使用條件（下面的論述是以FANUC OiMate數(shù)控系統(tǒng)為例）等。
1. 為什么要對刀       

一般來說，零件的數(shù)控加工編程和上機床加工是分開進(jìn)行的。數(shù)控編程員根據(jù)零件的設(shè)計圖紙，選定一個方便編程的坐標(biāo)系及其原點，我們稱之為程序坐標(biāo)系和程序原點。程序原點一般與零件的工藝基準(zhǔn)或設(shè)計基準(zhǔn)重合，因此又稱作工件原點。

數(shù)控車床通電后，須進(jìn)行回零（參考點）操作，其目的是建立數(shù)控車床進(jìn)行位置測量、控制、顯示的統(tǒng)一基準(zhǔn)，該點就是所謂的機床原點，它的位置由機床位置傳感器決定。由于機床回零后，刀具（刀尖）的位置距離機床原點是固定不變的，因此，為便于對刀和加工，可將機床回零后刀尖的位置看作機床原點。

在圖1中，O是程序原點，O'是機床回零后以刀尖位置為參照的機床原點。

編程員按程序坐標(biāo)系中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)編制刀具（刀尖）的運行軌跡。由于刀尖的初始位置（機床原點）與程序原點存在X向偏移距離和Z向偏移距離，使得實際的刀尖位置與程序指令的位置有同樣的偏移距離，因此，須將該距離測量出來并設(shè)置進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)，使系統(tǒng)據(jù)此調(diào)整刀尖的運動軌跡。

所謂對刀，其實質(zhì)就是側(cè)量程序原點與機床原點之間的偏移距離并設(shè)置程序原點在以刀尖為參照的機床坐標(biāo)系里的坐標(biāo)。

2. 試切對刀原理

對刀的方法有很多種，按對刀的精度可分為粗略對刀和精確對刀；按是否采用對刀儀可分為手動對刀和自動對刀；按是否采用基準(zhǔn)刀，又可分為絕對對刀和相對對刀等。但無論采用哪種對刀方式，都離不開試切對刀，試切對刀是根本的對刀方法。

以圖2為例，試切對刀步驟如下：

①在手動操作方式下，用所選刀具在加工余量范圍內(nèi)試切工件外圓，記下此時顯示屏中的X坐標(biāo)值，記為Xa。（注意：數(shù)控車床顯示和編程的X坐標(biāo)一般為直徑值）。

②將刀具沿＋Z方向退回到工件端面余量處一點（假定為α點）切削端面，記錄此時顯示屏中的Z坐標(biāo)值，記為Za。

③測量試切后的工件外圓直徑，記為φ。

如果程序原點O設(shè)在工件端面（一般必須是已經(jīng)精加工完畢的端面）與回轉(zhuǎn)中心的交點，則程序原點O在機床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為

Xo＝Xa-φ(1）

Zo＝Za

注意：公式中的坐標(biāo)值均為負(fù)值。將Xo、Zo設(shè)置 進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)即完成對刀設(shè)置。

3. 程序原點（工件原點）的設(shè)置方式

在FANUC數(shù)控系統(tǒng)中，有以下幾種設(shè)置程序原點的方式：①設(shè)置刀具偏移量補償；②用G50設(shè)置刀具起點；③用G54~G59設(shè)置程序原點；④用“工件移”設(shè)置程序原點。

程序原點設(shè)置是對刀不可缺少的組成部分。每種設(shè)置方法有不同的編程使用方式、不同的應(yīng)用條件和不同的工作效率。各種設(shè)置方式可以組合使用。

（1)設(shè)置刀具偏移量補償車床的刀具補償包括刀具的“磨損量”補償參數(shù)和“形狀”補償參數(shù)，兩者之和構(gòu)成車刀偏移量補償參數(shù)。試切對刀獲得的偏移一般設(shè)置在“形狀”補償參數(shù)中。

試切對刀并設(shè)置刀偏步驟如下： ①用外圓車刀試車-外圓，沿＋Z軸退出并保持X坐標(biāo)不變。

②測量外圓直徑，記為φ。

③按“OFSET SET”（偏移設(shè)置）鍵→進(jìn)入“形狀”補償參數(shù)設(shè)定界面→將光標(biāo)移到與刀位號相對應(yīng)的位置后，輸人Xφ（注意：此處的φ代表直徑值，而不是一符號，以下同），按“測量”鍵，系統(tǒng)自動按公式（1)計算出X方向刀具偏移量（如圖3所示）。

注意：也可在對應(yīng)位置處直接輸人經(jīng)計算或從顯示屏得到的數(shù)值，按“輸人”鍵設(shè)置。④用外圓車刀試車工件端面，沿＋X軸退出并保持Z坐標(biāo)不變。

⑤按“OFSET SET”鍵→進(jìn)人“形狀”補償參數(shù)設(shè)定界面→將光標(biāo)移到與刀位號相對應(yīng)的位置后，輸人Zo，按“測量”鍵，系統(tǒng)自動按公式（1)計算出Z方向刀具偏移量。同樣也可以自行“輸入”偏移量。

⑥設(shè)置的刀具偏移量在數(shù)控程序中用T代碼調(diào)用。

這種方式具有易懂、操作簡單、編程與對刀可以完全分開進(jìn)行等優(yōu)點。同時，在各種組合設(shè)置方式中都會用到刀偏設(shè)置，因此在對刀中應(yīng)用為普遍。

(2）用G50設(shè)置刀具起點

①用外圓車刀試車一段外圓，沿＋Z軸退至端面余量內(nèi)的一點（假定為a點）。

②測量外圓直徑，記為φ。

③選擇“MDI”（手動指令輸入）模式，輸人GO1 U一φF0. 3，切端面到中心（程序原點）。

④選擇“MDI”模式，輸人G50 X0 ZO,按“啟動”按鈕。把刀尖當(dāng)前位置設(shè)為機床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)（0,0），此時程序原點與機床原點重合。

⑤選擇“MDI”模式，輸入GO X150 2200，使刀尖移動到起刀點。該點為刀具離開工件、便于換刀的任意位置，此處假設(shè)為b點，坐標(biāo)為（1.50、200)。

⑥加工程序的開頭必須是G50 X150 2200，即把刀尖所在位置設(shè)為機床坐標(biāo)系的坐標(biāo)(150,200)。此時刀尖的程序坐標(biāo)（150，200)與刀尖的機床坐標(biāo)（150，200)在同一位置，程序原點仍與機床原點重合。

⑦當(dāng)用G50 X150 2200設(shè)置刀具起點坐標(biāo)時，基準(zhǔn)刀程序起點位置和終點位置必須相同，即在程序結(jié)束前，需用指令GO X150 2200使基準(zhǔn)刀具回到同一點，才能保證重復(fù)加工不亂刀。

⑧若用第二參考點G30，并在數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)里將第二參考點設(shè)為起刀點位置，能保證重復(fù)加工不亂刀，此時程序開頭為：G30 UO WO; G50 X150 Z200。

⑨若不用上述③、④、⑤步驟中的GO1 U~φF0.3、G50 XO ZO.GO X150 2200指令來獲得起刀點位置，也可用下述公式計算指定起刀點在機床坐標(biāo)系（顯示屏）中的坐標(biāo)：

Xb=Xa-φ＋150（2)              Zb=Za+200

然后用點動或脈沖操作，使刀尖移動到（Xb，Zb）位置。

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泰安海數(shù)機械制造有限公司  技術(shù)中心  供稿

2011年9月16日