數(shù)控車床對(duì)刀原理及方法步驟(實(shí)用詳細(xì))

1、數(shù)控車床對(duì)刀原理及對(duì)刀方法對(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)刀效率還直接影響數(shù)控加工效率。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(shí)要知道各種對(duì)刀方式的優(yōu)缺點(diǎn)、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(duì)刀0樫序風(fēng)證盤L以刀央忖買 為機(jī)味原點(diǎn)X向強(qiáng)移距 嚴(yán)離（半輕直）一般來說，零件的數(shù)控加工編程和上機(jī)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(jì)圖紙，選定一個(gè)方便編程的坐標(biāo)系及其原點(diǎn)，我們稱之為程序坐標(biāo)系和程序原點(diǎn) 程序原點(diǎn)一般與零件

2、的工藝基準(zhǔn)或設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，因此又稱作工件原點(diǎn)。數(shù)控車床通電后，須進(jìn)行回零（參考點(diǎn)）操作，其目的是建立數(shù)控車床進(jìn)行位置測(cè) 量、控制、顯示的統(tǒng)一基準(zhǔn)，該點(diǎn)就是所謂的機(jī)床原點(diǎn)，它的位置由機(jī)床位置傳感器決 定。由于機(jī)床回零后，刀具（刀尖）的位置距離機(jī)床原點(diǎn)是固定不變的，因此，為便于 對(duì)刀和加工，可將機(jī)床回零后刀尖的位置看作機(jī)床原點(diǎn)。在圖1中，O是程序原點(diǎn)，O'是機(jī)床回零后以刀尖位置為參照的機(jī)床原點(diǎn)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(yùn)行軌跡。由于刀尖的初始 位置（機(jī)床原點(diǎn)）與程序原點(diǎn)存在 X向偏移距離和Z向偏移距離，使得實(shí)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

3、距離測(cè)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(yùn)動(dòng)軌跡。所謂對(duì)刀，其實(shí)質(zhì)就是側(cè)量程序原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)之間的偏移距離并設(shè)置程序原點(diǎn)在 以刀尖為參照的機(jī)床坐標(biāo)系里的坐標(biāo)。 2 試切對(duì)刀原理對(duì)刀的方法有很多種， 按對(duì)刀的精度可分為粗略對(duì)刀和精確對(duì)刀； 按是否采用對(duì)刀 儀可分為手動(dòng)對(duì)刀和自動(dòng)對(duì)刀；按是否采用基準(zhǔn)刀，又可分為絕對(duì)對(duì)刀和相對(duì)對(duì)刀等。 但無論采用哪種對(duì)刀方式，都離不開試切對(duì)刀，試切對(duì)刀是最根本的對(duì)刀方法。以圖 2 為例，試切對(duì)刀步驟如下： 在手動(dòng)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(shí)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

4、直徑值）。 將刀具沿+ Z方向退回到工件端面余量處一點(diǎn)（假定為a點(diǎn)）切削端面，記錄此時(shí)顯示屏中的Z坐標(biāo)值，記為Za。 測(cè)量試切后的工件外圓直徑，記為0。如果程序原點(diǎn)0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(diǎn)，則程序原點(diǎn) 0在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為Xo = Xa- 0 （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(duì)刀設(shè)置。3程序原點(diǎn)（工件原點(diǎn)）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(diǎn)的方式：設(shè)置刀具偏移量補(bǔ)償；用G50設(shè)置刀具起點(diǎn)；用 G54G59設(shè)置程序原點(diǎn)；用“工件移”設(shè)置程序原點(diǎn)。程序原點(diǎn)設(shè)置是對(duì)刀不可缺少的組成

5、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(bǔ)償車床的刀具補(bǔ)償包括刀具的“磨損量” 補(bǔ)償參數(shù)和 “形狀”補(bǔ)償參數(shù)， 兩者之和構(gòu)成車刀偏移量補(bǔ)償參數(shù)。 試切對(duì)刀獲得的偏移一般設(shè)置在 “形狀” 補(bǔ)償參數(shù)中。試切對(duì)刀并設(shè)置刀偏步驟如下：用外圓車刀試車-外圓，沿十Z軸退出并保持X坐標(biāo)不變。 測(cè)量外圓直徑，記為 0。 按“ OFSET SET （偏移設(shè)置）鍵T進(jìn)入“形狀”補(bǔ)償參數(shù)設(shè)定界面T將光標(biāo)移 到與刀位號(hào)相對(duì)應(yīng)的位置后，輸人 X0 （注意：此處的 0 代表直徑值，而不是一符號(hào)，以下同），按“測(cè)量”鍵，系統(tǒng)自動(dòng)按公式（1）計(jì)算出

6、X方向刀具偏移量（如圖3所示）。注意：也可在對(duì)應(yīng)位置處直接輸人經(jīng)計(jì)算或從顯示屏得到的數(shù)值，按“輸人”鍵設(shè)置。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。 按“ OFSET SET鍵-進(jìn)人“形狀”補(bǔ)償參數(shù)設(shè)定界面-將光標(biāo)移到與刀位號(hào)相對(duì)應(yīng)的位置后，輸人Zo,按“測(cè)量”鍵，系統(tǒng)自動(dòng)按公式（1）計(jì)算出Z方向刀具偏移量。 同樣也可以自行“輸入”偏移量。 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(duì)刀可以完全分開進(jìn)行等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，在各 種組合設(shè)置方式中都會(huì)用到刀偏設(shè)置，因此在對(duì)刀中應(yīng)用最為普遍。（2 ）用G50設(shè)置刀具起點(diǎn) 用外圓車刀試車一段外圓，沿+ Z軸

7、退至端面余量內(nèi)的一點(diǎn)（假定為 a點(diǎn)）。 測(cè)量外圓直徑，記為 0。 選擇“ MD”（手動(dòng)指令輸入）模式，輸人 GO1U一 0 F0. 3，切端面到中心（程 序原點(diǎn)）。 選擇“ MD”模式，輸人 G50 X0 ZO,按“啟動(dòng)”按鈕。把刀尖當(dāng)前位置設(shè)為機(jī)床 坐標(biāo)系中的坐標(biāo)（0,0 ），此時(shí)程序原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)重合。 選擇“ MD”模式，輸入 GO X150 2200,使刀尖移動(dòng)到起刀點(diǎn)。該點(diǎn)為刀具離開工件、便于換刀的任意位置，此處假設(shè)為b點(diǎn)，坐標(biāo)為（1.50、200）。 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(jī)床坐標(biāo)系的坐 標(biāo)（150,200）。此時(shí)刀尖的程序坐標(biāo)（1

8、50，200）與刀尖的機(jī)床坐標(biāo)（150，200）在同一 位置，程序原點(diǎn)仍與機(jī)床原點(diǎn)重合。 當(dāng)用G50 X150 2200設(shè)置刀具起點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)，基準(zhǔn)刀程序起點(diǎn)位置和終點(diǎn)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(diǎn)，才能保證重復(fù)加工不亂刀。 若用第二參考點(diǎn) G30并在數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)里將第二參考點(diǎn)設(shè)為起刀點(diǎn)位置，能保證重復(fù)加工不亂刀，此時(shí)程序開頭為：G30 UO WO; G50 X150 Z200。12-二丄F電”一5阿3OpOOiOMg口jj. nr*'' f 'OQtPG3-a許餉 S 2531JQ000站帥O.QOQQQCO打咖5

9、i000GcondDOO GOW(5 Lp *' w jiikT " 1tl.OCOOODtJ 1U衛(wèi)空W昭Ji X ：. I盒i iMk> ll itt 1 r cMlA. 113.】沁?MBH二兀莊沁一宜圏d刀典恂尊慌設(shè)買丁拌磋賒39得暫 若不用上述、步驟中的GO1 U0 F0.3、G50 XO ZO.GO X150 2200指令來獲得起刀點(diǎn)位置，也可用下述公式計(jì)算指定起刀點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系（顯示屏）中的坐標(biāo):Xb=Xa- 0 + 150 (2)Zb=Za+200然后用點(diǎn)動(dòng)或脈沖操作，使刀尖移動(dòng)到（Xb, Zb）位置。注意：運(yùn)行程序前要先將基準(zhǔn)刀移到設(shè)定的位置。在用 G

10、50 設(shè)置刀具的起點(diǎn)時(shí),一般要將該刀的刀偏值設(shè)為零。此方式的缺點(diǎn)是起刀點(diǎn)位置要在加工程序中設(shè)置,且操作較為復(fù)雜。但它提供了用 手工精確調(diào)整起刀點(diǎn)的操作方式,有的人對(duì)此比較喜歡。（3）用G54G59設(shè)置程序原點(diǎn) 試切和測(cè)量步驟同前述一樣。 按“ OFSET SET鍵，進(jìn)人“坐標(biāo)系”設(shè)置，移動(dòng)光標(biāo)到相應(yīng)位置，輸入程序原點(diǎn)的坐標(biāo)值,按“測(cè)量”或“輸入”鍵進(jìn)行設(shè)置。如圖4所示。 在加工程序里調(diào)用，例如： G55 X100 Z5。G54為默認(rèn)調(diào)用。注意：若設(shè)置和使用了刀偏補(bǔ)償，最好將 G54G59勺各個(gè)參數(shù)設(shè)為0,以免重復(fù)出 錯(cuò)。對(duì)于多刀加工，可將基準(zhǔn)刀的偏移值設(shè)置在G54G59勺其中之一，將基準(zhǔn)刀的刀

11、偏補(bǔ)償設(shè)為零,而將其它刀勺刀偏補(bǔ)償設(shè)為其相對(duì)于基準(zhǔn)刀勺偏移量。這種方式適用于批量生產(chǎn)且工件在卡盤上有固定裝夾位置的加工。 銑削加工用得較 多。執(zhí)行G54G59指令相當(dāng)于將機(jī)床原點(diǎn)移到程序原點(diǎn)。（4）用“工件移”設(shè)置程序原點(diǎn) 通過試切工件外圓、 端面, 測(cè)量直徑, 根據(jù)公式（1）計(jì)算出程序原點(diǎn) （工件原點(diǎn)） 的 X 坐標(biāo),記錄顯示屏顯示的原點(diǎn) Z 坐標(biāo)。 按“ OFSET SET鍵，進(jìn)入“工件移”設(shè)置，將光標(biāo)移到對(duì)應(yīng)位置，分別輸入得到的X. Z坐標(biāo)值，按機(jī)床 MDI鍵盤上的“ INPUT”鍵進(jìn)行設(shè)置。如圖 5所示。 使 X、Z 軸回機(jī)床原點(diǎn)(參考點(diǎn))，建立程序原點(diǎn)坐標(biāo)“工件移”設(shè)置亦相當(dāng)于將機(jī)床

12、原點(diǎn)移到程序原點(diǎn)(工件原點(diǎn))。對(duì)于單刀加工， 如果設(shè)置了 “工件移” ，最好將其刀偏補(bǔ)償設(shè)為 0，以防重復(fù)出錯(cuò)； 對(duì)于多刀加工， “工 件移” 中的數(shù)值為基準(zhǔn)刀的偏移值，將其它刀具相對(duì)于基準(zhǔn)刀的偏移值設(shè)置在相應(yīng)的刀 偏補(bǔ)償中。 4 多刀對(duì)刀FANUC數(shù)控系統(tǒng)多刀對(duì)刀的組合設(shè)置方式有：絕對(duì)對(duì)刀；基準(zhǔn)刀G50+相對(duì)刀偏；基準(zhǔn)刀“工件移” +相對(duì)刀偏；基準(zhǔn)刀G54G59H相對(duì)刀偏。(1 )絕對(duì)對(duì)刀所謂絕對(duì)對(duì)刀即是用每把刀在加工余量范圍內(nèi)進(jìn)行試切對(duì)刀，將得到 的偏移值設(shè)置在相應(yīng)刀號(hào)的偏置補(bǔ)償中。這種方式思路清晰，操作簡單，各個(gè)偏移值不 互相關(guān)聯(lián)，因而調(diào)整起來也相對(duì)簡單，所以在實(shí)際加工中得到廣泛應(yīng)用。(

13、2 )相對(duì)對(duì)刀所謂相對(duì)對(duì)刀即是選定一把基準(zhǔn)刀，用基準(zhǔn)刀進(jìn)行試切對(duì)刀，將基準(zhǔn) 刀的偏移用G50, “工件移”或G54G59來設(shè)置，將基準(zhǔn)刀的刀偏補(bǔ)償設(shè)為零，而將其它 刀具相對(duì)于基準(zhǔn)刀的偏移值設(shè)置在各自的刀偏補(bǔ)償中。下面以圖 2 所示為例，介紹如何獲得其它刀相對(duì)基準(zhǔn)刀的刀偏值。 當(dāng)用基準(zhǔn)刀試切完外圓，沿 Z軸退到a點(diǎn)時(shí)，按顯示器下方的“相對(duì)”軟鍵，使 顯示屏顯示機(jī)床運(yùn)動(dòng)的相對(duì)坐標(biāo)。 選擇“MDI”方式，按"SHIFT"換檔鍵，按"XU"選擇U,這時(shí)U坐標(biāo)在閃爍，按“ORIGIN' 置零，如圖6所示。同樣將w坐標(biāo)置零。 換其它刀，將刀尖對(duì)準(zhǔn) a點(diǎn)，顯示

14、屏上的U坐標(biāo)、W坐標(biāo)即為該刀相對(duì)于基準(zhǔn)刀 的刀偏值。此外，還可用對(duì)刃儀測(cè)定相對(duì)刀偏值。 5 精確對(duì)刀從理論上說，上述通過試切、測(cè)量、計(jì)算；得到的對(duì)刀數(shù)據(jù)應(yīng)是準(zhǔn)確的，但實(shí)際上 由于機(jī)床的定位精度、重復(fù)精度、操作方式等多種因素的影響，使得手動(dòng)試切對(duì)刀的對(duì) 刃精度是有限的，因此還須精確對(duì)刀。圖s相對(duì)坐標(biāo)零點(diǎn)所謂精確對(duì)刀，就是在零件加工余量范圍內(nèi)設(shè)計(jì)簡單的自動(dòng)試切程序，通過“自動(dòng)試切-測(cè)量-誤差補(bǔ)償”的思路，反復(fù)修調(diào)偏移量、或基準(zhǔn)刀的程序起點(diǎn)位置和非基準(zhǔn) 刀的力偏置，使程序加工指令值與實(shí)際測(cè)量值的誤差達(dá)到精度要求。由于保證基準(zhǔn)刀程 序起點(diǎn)處于精確位置是得到準(zhǔn)確的非基準(zhǔn)刀刀偏置的前提，因此一般修正了前者后再修精確對(duì)刀偏移量的修正公式為：記：3 =理論值（程序指令值）-實(shí)際值（測(cè)量值）