對(duì)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(duì)刀的精度可以決定零件的加工精度，同時(shí)，對(duì)刀的效率直接影響數(shù)控加工的效率。僅僅知道對(duì)刀方法是不夠的，還要知道數(shù)控系統(tǒng)的各種對(duì)刀方法，以及這些方法在加工程序中的調(diào)用方法。同時(shí)要了解各種對(duì)刀方式的優(yōu)缺點(diǎn)和使用條件。

一、對(duì)刀原則

對(duì)刀的目的是建立工件的坐標(biāo)系。對(duì)刀直觀來(lái)說(shuō)就是建立工件在機(jī)床工作臺(tái)中的位置，實(shí)際上就是在機(jī)床坐標(biāo)系中尋找對(duì)刀點(diǎn)的坐標(biāo)。對(duì)于數(shù)控車床，加工前應(yīng)先選擇對(duì)刀點(diǎn)。對(duì)刀點(diǎn)是指用數(shù)控機(jī)床加工工件時(shí)，刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)。對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)置在工件上(如工件上的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或定位基準(zhǔn))，也可以設(shè)置在夾具或機(jī)床上。如果設(shè)置在夾具或機(jī)床上的某一點(diǎn)上，就必須與工件的定位基準(zhǔn)保持一定的精確尺寸關(guān)系。

設(shè)定刀具時(shí)，刀具點(diǎn)應(yīng)與刀具設(shè)定點(diǎn)重合。所謂刀點(diǎn)，是指刀具的定位參考點(diǎn)。對(duì)于車削刀具，刀尖是刀具的尖端。對(duì)刀的目的是確定對(duì)刀點(diǎn)(或工件原點(diǎn))在機(jī)床坐標(biāo)系中的絕對(duì)坐標(biāo)值，測(cè)量刀具的刀位偏差值。對(duì)刀精度直接影響加工精度。在工件的實(shí)際加工中，單一刀具的使用一般不能滿足工件的加工要求，通常采用多種刀具進(jìn)行加工。當(dāng)使用多個(gè)車刀進(jìn)行加工時(shí)，在換刀位置不變的情況下，刀尖的幾何位置會(huì)有所不同，這就要求不同的刀具在不同的起始位置開始加工時(shí)，都能保證程序的正常運(yùn)行。為解決這一問(wèn)題，機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)配備了刀具幾何位置補(bǔ)償功能。利用刀具幾何位置補(bǔ)償功能，只要事先測(cè)出每把刀具相對(duì)于一把預(yù)選基準(zhǔn)刀具的位置偏差，輸入到數(shù)控系統(tǒng)刀具參數(shù)修正欄中指定的組號(hào)中，就可以在加工程序中利用T指令在刀具軌跡中自動(dòng)補(bǔ)償?shù)毒呶恢闷?。刀具位置偏差的測(cè)量也需要通過(guò)對(duì)刀操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在數(shù)控加工中，對(duì)刀的基本方法有試切、對(duì)刀儀和自動(dòng)對(duì)刀等。本文以數(shù)控銑床為例，介紹了幾種常用的對(duì)刀方法。

1、試切刀法

這種方法簡(jiǎn)單方便，但會(huì)在工件表面留下切削痕跡，對(duì)刀精度低。如圖1所示，以工件表面中心的對(duì)刀點(diǎn)(與工件坐標(biāo)系原點(diǎn)重合)為例采用雙邊對(duì)刀方式。

(1)x，y向?qū)Φ丁?/p>

①通過(guò)夾具將工件安裝在工作臺(tái)上。裝夾時(shí)，工件的四邊都要留出刀位。

②啟動(dòng)主軸中速旋轉(zhuǎn)，快速移動(dòng)工作臺(tái)和主軸，使刀具快速移動(dòng)到靠近工件左側(cè)一定安全距離的位置，然后降低速度移動(dòng)到工件左側(cè)。

③接近工件時(shí)，用微調(diào)操作(一般為0.01mm)接近，讓刀具慢慢接近工件左側(cè)，使刀具剛好接觸到工件左側(cè)表面(觀察，聽切削聲，看切削痕跡和切屑，只要出現(xiàn)一種情況，就說(shuō)明刀具接觸到工件)，然后后退0.01mm，記下此時(shí)機(jī)床坐標(biāo)系顯示的坐標(biāo)值，如-240.500。

④沿Z軸正方向退刀至工件表面上方，用同樣方法靠近工件右側(cè)，記下此時(shí)機(jī)床坐標(biāo)系中顯示的坐標(biāo)值，如-340.500。

畫

⑤以此為基礎(chǔ)，可以得出工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值如下

{-240.500+(-340.500)}/2=-290.500。

⑥同理，可以測(cè)出工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。

(2)z向?qū)Φ丁?/p>

①在工件上方快速移動(dòng)刀具。

②啟動(dòng)主軸中速旋轉(zhuǎn)，快速移動(dòng)工作臺(tái)和主軸，使刀具快速移動(dòng)到離工件上表面安全距離，然后降低速度移動(dòng)，使刀具端面接近工件上表面。

③接近工件時(shí)，用微調(diào)操作(一般為0.01mm)接近，使刀具端面慢慢接近工件表面(注意刀具尤其是端銑刀接觸工件表面小于半圓的區(qū)域時(shí)，最好在工件邊緣切削，盡量不要在工件表面切削端銑刀的中心孔)， 使刀具端面剛好接觸到工件的上表面，然后再次抬軸，記下此時(shí)在機(jī)床坐標(biāo)系中的Z值，-140.400。

(3)將測(cè)得的X、Y、Z值輸入機(jī)床工件坐標(biāo)系的存儲(chǔ)地址G5*(一般用G54~G59代碼存儲(chǔ)對(duì)刀參數(shù))。

(4)進(jìn)入面板輸入模式(MDI)，輸入“G5*”，按開始鍵(自動(dòng)模式下)，運(yùn)行G5*使其生效。

(5)檢查切刀設(shè)置是否正確。

2、塞尺、標(biāo)準(zhǔn)芯軸、塊規(guī)刀法

這種方法類似于試切的對(duì)刀方法，只是對(duì)刀時(shí)主軸不轉(zhuǎn)動(dòng)，在刀具和工件之間加一個(gè)塞尺(或標(biāo)準(zhǔn)芯軸和塊規(guī))。塞尺就是不能自由抽動(dòng)，所以計(jì)算坐標(biāo)時(shí)要減去塞尺的厚度。因?yàn)橹鬏S不需要旋轉(zhuǎn)切削，這種方法不會(huì)在工件表面留下痕跡，但是對(duì)刀精度不夠高。

3.使用尋邊器、偏心棒和軸定位器等工具設(shè)定刀具。

程序與嘗試切割刀具相似，只是刀具被換成了尋邊器或偏心桿。這是最常用的方法。效率高，并能保證對(duì)刀精度。使用尋邊器時(shí)，必須小心使其鋼球與工件輕微接觸。同時(shí)，被加工的工件必須是良導(dǎo)體，定位基準(zhǔn)具有良好的表面粗糙度。z軸設(shè)置器通常用于轉(zhuǎn)移(間接)對(duì)刀。

4.轉(zhuǎn)移(間接)對(duì)刀。

加工一個(gè)工件通常需要不止一把刀。第二把刀的長(zhǎng)度與第一把刀不同，需要重新設(shè)置。但有時(shí)零點(diǎn)是加工掉的，不能直接找回零點(diǎn)，或者不允許損傷加工面。在某些情況下，直接對(duì)刀不好。這時(shí)，可以使用間接零變化。

(1)第一刀。

①第一刀，試切法、塞尺法等。仍然被首先使用。記下此時(shí)工件原點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)z1。加工完第一把刀后，停止主軸。

②將對(duì)刀裝置放在機(jī)床工作臺(tái)的平臺(tái)上(如臺(tái)鉗的大面)。

③在手輪模式下，用手將工作臺(tái)移動(dòng)到合適的位置，向下移動(dòng)主軸，將刀底壓向刀頂，旋轉(zhuǎn)刻度盤指針，最好在一個(gè)圓內(nèi)。記下此時(shí)軸設(shè)定器的指示器，重新設(shè)定相對(duì)坐標(biāo)軸。

④抬起主軸，取下第一把刀。

(2)第二刀。

①安裝第二把切刀。

②在手輪模式下，向下移動(dòng)主軸，將刀底壓向刀頂，刻度盤指針旋轉(zhuǎn)，指針指向與第一刀相同的位置。

③記錄此時(shí)軸的相對(duì)坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的值z(mì)0(有符號(hào))。

④升起主軸并移除刀具。

⑤將原第一刀G5*中的z1坐標(biāo)數(shù)據(jù)加z0(有符號(hào))得到新坐標(biāo)。

⑥這個(gè)新坐標(biāo)就是你要找的第二把刀對(duì)應(yīng)的工件原點(diǎn)的機(jī)床實(shí)際坐標(biāo)，輸入到第二把刀的G5*工作坐標(biāo)中，從而設(shè)定第二把刀的零點(diǎn)。其余刀的設(shè)置方式與第二把刀相同。

注意:如果幾把刀使用同一個(gè)G5*，則步驟5)和6)應(yīng)改為在第二把刀的長(zhǎng)度參數(shù)中存儲(chǔ)z0，第二把刀的長(zhǎng)度應(yīng)調(diào)整為正確的G43H02。

5、頂?shù)斗?/p>

(1)x，y向?qū)Φ丁?/p>

①通過(guò)夾具將工件安裝在機(jī)床工作臺(tái)上，換成頂尖。

②快速移動(dòng)工作臺(tái)和主軸，使頂尖能移動(dòng)到工件頂尖，找到工件畫線的中心點(diǎn)，降低速度移動(dòng)，使頂尖能接近它。

③切換到微調(diào)操作，讓頂點(diǎn)慢慢靠近工件畫線的中心點(diǎn)，直到頂點(diǎn)與工件畫線的中心點(diǎn)對(duì)齊，記下此時(shí)在機(jī)床坐標(biāo)系中的X、Y坐標(biāo)值。

(2)卸下頂尖，裝上銑刀，用其他對(duì)刀方法，如試切法、塞尺法，獲得Z軸坐標(biāo)值。

6、百分表(或百分表)對(duì)刀法(一般用于圓形工件對(duì)刀)

(1)x，y向?qū)Φ丁?/p>

將百分表安裝桿安裝在手柄上，或?qū)俜直泶判宰谳S套上。移動(dòng)工作臺(tái)，將主軸中心線(即刀具中心)移動(dòng)到工件中心。調(diào)整磁座上伸縮桿的長(zhǎng)度和角度，使千分表與工件圓周面接觸。(指針轉(zhuǎn)動(dòng)約0.1mm)，用手慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)主軸，使百分表觸頭沿工件圓周面轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察百分表指針移動(dòng)是否方便。慢慢移動(dòng)工作臺(tái)的軸線和軸。重復(fù)多次后，主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，百分表指針基本在同一位置(表頭旋轉(zhuǎn)一周，指針跳動(dòng)量在允許的對(duì)刀誤差內(nèi)，如0.02mm)。這時(shí)可以認(rèn)為主軸的中心是軸，是主軸的原點(diǎn)。

(2)取下百分表，裝上銑刀，用其他對(duì)刀方法，如試切法和塞尺法，獲得Z軸坐標(biāo)值。

以上對(duì)刀方法都比較復(fù)雜且考驗(yàn)人工技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，而使用自動(dòng)數(shù)控測(cè)頭則可以提供高效率的在機(jī)測(cè)量解決方案，通過(guò)數(shù)控測(cè)量宏程序提供自動(dòng)化加工的支持，自動(dòng)對(duì)刀自動(dòng)補(bǔ)償。且準(zhǔn)確率極高，避免重復(fù)操作的時(shí)間成本浪費(fèi)。

7、對(duì)刀方法專用刀具

傳統(tǒng)的對(duì)刀方式存在安全性差(如塞尺設(shè)定，對(duì)頭刀尖容易損壞)、機(jī)器時(shí)間太長(zhǎng)(如試切需要反復(fù)切削)、人為造成的隨機(jī)誤差大等缺點(diǎn)。不能適應(yīng)數(shù)控加工的節(jié)奏，也不利于數(shù)控機(jī)床功能的發(fā)揮。該專用對(duì)刀裝置具有對(duì)刀精度高、效率高、安全性好等優(yōu)點(diǎn)。它簡(jiǎn)化了繁瑣的由經(jīng)驗(yàn)保證的對(duì)刀工作，保證了數(shù)控機(jī)床的高效率和高精度，成為數(shù)控機(jī)床上解決對(duì)刀不可缺少的專用工具。