加工中心對(duì)刀

關(guān)于數(shù)控銑床及加工中心對(duì)刀的一些個(gè)人理解和經(jīng)驗(yàn)本人從事數(shù)控銑床及加工中心3年多的時(shí)間，對(duì)這些機(jī)床的坐標(biāo)系設(shè)定及對(duì)刀有一些個(gè)人的理解，并積累了一些經(jīng)驗(yàn)，想和一些從事數(shù)控加工的初級(jí)人員交流和分享。鑒于水平有限，有不足之處還請(qǐng)見(jiàn)諒及批評(píng)指正首先加工中心和數(shù)控銑床相比僅僅是多了個(gè)刀庫(kù)，可以在一次加工中進(jìn)行多把刀的加工操作，它們?cè)诒举|(zhì)上沒(méi)什么區(qū)別。我們就以數(shù)控銑床為例進(jìn)行講解。我們的世界是三維世界，空間由長(zhǎng)寬高組成，在方位上就是“東西”、“南北”、“上下”，假設(shè)我們朝北站立，對(duì)應(yīng)的銑床坐標(biāo)就是X、Y、Z（“東”為x正方向、“北”為y正方向、“上”為z正方向）。Xy通常為一組（也就是G17平面），Z通常為另一組。這是首先要建立的一個(gè)概念。現(xiàn)在我們要“銑床”幫我們加工一個(gè)工件，我們把工件放在它的工作臺(tái)上，夾緊后，通過(guò)程式要“銑床”加工工件的某個(gè)地方，比如說(shuō)要“銑床”在G54X20Y-10的地方鉆個(gè)孔。那么現(xiàn)在問(wèn)題就來(lái)了“銑床”它怎么知道這個(gè)G54X20Y-10是哪里咧？它不知道！因?yàn)樗鼪](méi)長(zhǎng)眼睛！！它怎么知道我們把工件放在了它工作臺(tái)的哪個(gè)地方咧？所以我們首先要告訴它：工件到底在哪里。我以前聽(tīng)過(guò)一個(gè)故事，說(shuō)一個(gè)瞎子出門在外杵拐杖，還時(shí)不時(shí)要敲一下小銅鑼，但在家門口卻什么都不需要，可以很迅速的到要去的地方。原因是他把家周圍的東西都摸熟悉了，比如站在家門口（我們假設(shè)他家是座北朝南的）向南走100步就是條小路右拐300步可以到鄰居家。再比如站在家門口，向左200步就是打水的井，其中在第150步的時(shí)候有塊大石頭要向南讓20步，再向左走完剩下的50步剛好到井邊。。。。盲人沒(méi)有眼睛看東西，但是他可以數(shù)自己的步伐來(lái)度量距離、從家門口走可以知道起始點(diǎn)和方向。銑床也是一樣，工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的距離由伺服電機(jī)轉(zhuǎn)的圈數(shù)來(lái)決定，方向由電機(jī)轉(zhuǎn)的方向來(lái)確定。這些在機(jī)床的電器部分是很容易做到的。問(wèn)題是從哪里開(kāi)始！！我們把那個(gè)瞎子丟到我家門口（假設(shè)我家也是座北朝南），你看他還能不能找到他的鄰居、還能不能找到井？不能了吧！為什么？因?yàn)槠鹗键c(diǎn)變了。再回到銑床，它怎么找到最初的起始點(diǎn)咧，它有個(gè)辦法，那就是“機(jī)械坐標(biāo)回零”，機(jī)械坐標(biāo)是銑床固有的坐標(biāo)系，在機(jī)床制造時(shí)就已經(jīng)建立了的，是在各個(gè)導(dǎo)軌上安裝限位開(kāi)關(guān)，來(lái)限制工作臺(tái)的行程，防止各個(gè)軸超程。工作臺(tái)(X、Y)和主軸（對(duì)于立式銑床來(lái)說(shuō)是Z軸）只能在各個(gè)軸的前后2個(gè)開(kāi)關(guān)之間的空間活動(dòng)。在銑床加電之后,就像那個(gè)瞎子剛在地上睡醒，不知道距離大門有多遠(yuǎn)。這時(shí)候他就朝一個(gè)固定方向走，比如說(shuō)朝北走，碰到墻了（限位開(kāi)關(guān)）這個(gè)方向就不走了，這就是機(jī)械坐標(biāo)的Y0點(diǎn)、然后就橫著走，摸到了窗戶，再走，摸到門了，這里就是機(jī)械坐標(biāo)X0點(diǎn)（當(dāng)然一般機(jī)械坐標(biāo)X0點(diǎn)在工作臺(tái)的最左或是最右，這里請(qǐng)大家理解就行了）Z軸也一樣。就這樣機(jī)械坐標(biāo)系就建立起來(lái)，就像那個(gè)瞎子又回到了他自家門口，什么石頭啊、井啊、鄰居家啊他都了然于胸。但是這樣他仍然不能搞什么事，因?yàn)槲也皇且サ骄叴蛩膊皇且谑^上，也不是要他去敲鄰居家的門，而是要他去撿地上我丟的一塊錢??！我告訴他錢在那塊石頭的東邊20步，再向南走10步的地上，也就是說(shuō)以石頭為起點(diǎn)（G54坐標(biāo)原點(diǎn)）向X正方向走20步（X20），Y負(fù)方向走10步（Y-10）這樣不用眼睛看就可以到達(dá)目的地。但是這樣問(wèn)題又來(lái)了：石頭在哪里？？也就是G54坐標(biāo)原點(diǎn)在哪里。因?yàn)榭蛻艚o我們的只是工件的圖紙，我們根據(jù)圖紙?jiān)诩庸すぜr(shí)一般以工件上的某一點(diǎn)為編程原點(diǎn)開(kāi)始發(fā)數(shù)，一般以工件的幾何中心開(kāi)始編程，這樣便于我們編程也便于我們理解程序，以這一點(diǎn)建立的坐標(biāo)系稱為“工件坐標(biāo)系”，用G54、G55、G56、G57、G58、G59表示。（在高級(jí)一點(diǎn)的系統(tǒng)中也可以擴(kuò)展為G54.1Pn）瞎子要撿到錢首先要知道石頭的位置，銑床要在G54X20Y-10的地方鉆孔首先要知道G54原點(diǎn)的位置(包括G54Z0)。銑床確定G54原點(diǎn)的過(guò)程叫做“對(duì)刀”?，F(xiàn)在“對(duì)刀”特指Z軸，這個(gè)后面將詳細(xì)談到。而XY平面對(duì)刀叫做“校圓”，就是工件上有幾何圓形，以它的圓心為工件坐標(biāo)原點(diǎn)，用百分表來(lái)校正。還有的地方XY平面對(duì)刀叫“分中”，是工件呈規(guī)則幾何現(xiàn)狀，如圓形、矩形等，就是把工件的中心分出來(lái)，具體要用到銑刀，電子對(duì)刀儀，分中棒。下面具體做講解：百分表校圓：百分表校圓是對(duì)具有圓形工件操作。如圖把百分表的磁力表座吸在主軸上，使其可以隨主軸自由旋轉(zhuǎn)（把主軸上的刀下掉，將表座吸在主軸端面上，端面上有2個(gè)卡刀柄的鐵塊，表座太大擋著了不太好放，但仍可以側(cè)放著，我每次都是這么放的。覺(jué)得不好放的朋友也可以先裝上一把長(zhǎng)一點(diǎn)的刀柄，將表吸在刀柄表面）用手輪模式，搖動(dòng)手輪將主軸中心大致對(duì)準(zhǔn)圓心然后搖下Z軸使表顯示刻度，并且保證表不會(huì)超量程。先用表打一下圓的兩端即圖中的1和2這兩點(diǎn)，（點(diǎn)3先不要管它）用手輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)主軸使表的指針從1到2或從2到1，如兩邊不相等則把手輪打到X 軸，以0.01的速率搖動(dòng)使之相等，則X軸就已經(jīng)校好了（表從1到2或從2到1會(huì)經(jīng)過(guò)3，表會(huì)顯示其他刻度，只要表不超量程就先不用管它。如超過(guò)量程那就搖動(dòng)Y軸使它的讀數(shù)變小）再校Y軸，將表的指針轉(zhuǎn)到3的位置，手輪打到Y(jié)軸，以0.01的速率搖動(dòng)，使3的刻度跟1和2一樣就行了，這樣Y也校好了，將表轉(zhuǎn)動(dòng)一周，你會(huì)發(fā)現(xiàn)表的讀數(shù)基本不動(dòng)，既不是無(wú)刻度也不是超量程。（有時(shí)表的指針根本就沒(méi)碰到圓或是已經(jīng)超過(guò)量程了，這樣表的指針也不動(dòng)的，這點(diǎn)要注意！）從整個(gè)過(guò)程看先讓1=2，再讓3=1=2，圓就校好了。這時(shí)主軸的旋轉(zhuǎn)中心與圓的圓心重合。我們把這個(gè)主軸中心所在的位置定為工件坐標(biāo)系中XY平面的原點(diǎn)，怎么定呢？在機(jī)床“坐標(biāo)系設(shè)定”里面將這點(diǎn)的“機(jī)械坐標(biāo)值”（一定是這點(diǎn)的機(jī)械坐標(biāo)值！！還記得那個(gè)瞎子嗎，這就是機(jī)床為了找到這個(gè)點(diǎn)而在“心里默數(shù)的步伐”，而機(jī)床的“心里”在回零之后只知道“機(jī)械坐標(biāo)”）輸入到G54的“值”里面（先只輸入XY，Z以后再說(shuō)。G54的“值”在哪里輸入？這個(gè)因不同的系統(tǒng)界面有所不同，各位自己找。）給這點(diǎn)標(biāo)記為“G54”也就是給這個(gè)坐標(biāo)系起個(gè)名字，我們一說(shuō)到“張三”心里馬上可以與張三這個(gè)人對(duì)應(yīng)起來(lái)。同樣，我們?cè)诔绦蛑幸惶岬健癎54”，機(jī)床就會(huì)它的記憶庫(kù)中找G54是哪里，這樣就找到了我們輸入的那個(gè)機(jī)械坐標(biāo)值，“心里”就默默的數(shù)啊數(shù)，“身未動(dòng)心已遠(yuǎn)回到那個(gè)程序段G54X20Y-10,機(jī)床已經(jīng)知道了G54原點(diǎn)在哪里，那么再?gòu)腉54原點(diǎn)出發(fā)，再向X正方向默走20步，Y負(fù)方向默走10步就到了最終目的地！我們要一個(gè)人去某地辦事，他不知道路了，可以根據(jù)線索慢慢找，還可以問(wèn)路，還可以打電話回來(lái)求助。但是機(jī)器不行，人們?cè)谠O(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)，必須為它設(shè)計(jì)出一套方式來(lái)，讓機(jī)床也能準(zhǔn)確地找到要去的地方，于是“盲人數(shù)步”就被開(kāi)發(fā)出來(lái)了。不管是那種機(jī)床，車床還是銑床，也不管是那種系統(tǒng)，法那克、西門子還是三菱，都是運(yùn)用這種原理來(lái)實(shí)現(xiàn)精確加工的。前面將到了用百分表校圓來(lái)設(shè)定工件坐標(biāo)系G54，現(xiàn)在來(lái)看其它的方式，首先來(lái)看看銑刀粗略對(duì)刀來(lái)確定G54.用以確定矩形及圓的工件坐標(biāo)系。如圖，將主軸裝上一把銑刀,刀直徑不限，略粗為好，比如4-16mm，手動(dòng)將主軸轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，轉(zhuǎn)速不限比如1000R/m，再打到手輪模式,將主軸移到矩形的最左，降下Z軸使刀可以切到工件。慢慢向工件左邊靠攏使之稍稍切到工件，聽(tīng)聲音，看切痕，看切屑都可以確認(rèn)，記下X軸的機(jī)械坐標(biāo)值比如X-200。抬起主軸Y軸不動(dòng)，只移X軸到最右邊，再降下主軸，慢慢向工件的右邊靠攏，稍稍切到工件再記下這點(diǎn)的X軸機(jī)械坐標(biāo)值比如X350.抬起主軸將X移到這兩點(diǎn)的中間位置：機(jī)械坐標(biāo)X75([（-200）+350]/2=75)同理將Y軸也這樣做，這樣就將主軸移到了矩形工件的幾何中心，中心設(shè)定G54就行了。（主軸找?guī)缀沃行牡倪^(guò)程中可以看機(jī)械，也可以看絕對(duì)坐標(biāo)，還可以看相對(duì)坐標(biāo)，總之這些只是幫助主軸移到工件中心的，只起參考作用。在設(shè)定G54時(shí)才輸入機(jī)械坐標(biāo)值。為了更方便我們找中心，可以在左邊將相對(duì)值清零，看右邊是好多比如550，再將右邊的相對(duì)值直接除以2，550/2=275，將主軸抬起后移到相對(duì)坐標(biāo)值X275即可。你看它這時(shí)的機(jī)械坐標(biāo)值還是“75”。“相對(duì)值”不影響“機(jī)械值”）·電子對(duì)刀儀和分中棒找中心的原理與此一樣，只不過(guò)銑刀會(huì)留下切痕，切的時(shí)候一不小心可能切下幾十絲，傷工件，又不太準(zhǔn)確，一般用于不太精準(zhǔn)的對(duì)刀。電子對(duì)刀儀和分中棒就不一樣，不傷工件，也很精準(zhǔn)。電子對(duì)刀儀有各種各樣的，簡(jiǎn)單的一種就是末端為球形的一根金屬棒子，里面裝有紐扣電池和發(fā)光二極管，夾在刀柄裝在主軸上，主軸不旋轉(zhuǎn)，也是用球型末端左靠右靠，末端一接觸工件，棒內(nèi)的電路通過(guò)刀柄、主軸、機(jī)床導(dǎo)軌、工作臺(tái)再到工件（一般工件是金屬的）形成回路，二極管就會(huì)發(fā)光，就可以記下數(shù)值了。其他一樣。分中棒有上下2段，用彈簧連接，在中速旋轉(zhuǎn)下（我們一般用700-900）可以保持上下同軸，在用下段靠工件的時(shí)候，稍一碰觸工件，上下就會(huì)不同軸，我們就可以記下數(shù)值了。其他一樣其他的還有，我沒(méi)用過(guò)，就不說(shuō)了。大家可以自己多查查資料。XY平面對(duì)刀對(duì)好了，還剩Z軸對(duì)刀，下面我給大家講講我在實(shí)際工作中學(xué)到的一些經(jīng)驗(yàn)。我們這里有一種Z軸對(duì)刀方法，就是將機(jī)械坐標(biāo)Z零點(diǎn)設(shè)為工件坐標(biāo)系Z零點(diǎn)，也就是在XY對(duì)刀后，將Z軸進(jìn)行機(jī)械坐標(biāo)回零操作，回零后設(shè)定G54Z0。這樣Z軸的機(jī)械坐標(biāo)值和工件坐標(biāo)值就是一樣的了。我們裝上不同長(zhǎng)度的刀（這里為方便講解，刀的長(zhǎng)度為“主軸端面”到“刀尖”的縱向長(zhǎng)度。如圖）當(dāng)?shù)都饨佑|對(duì)刀平面時(shí)，比如工件表面，此時(shí)Z軸的機(jī)械值是多少就在這把刀對(duì)應(yīng)的刀號(hào)里的“長(zhǎng)度”欄補(bǔ)上多少，同時(shí)“磨耗”要清零。（或補(bǔ)“磨耗”清“長(zhǎng)度”，效果一樣但不太好理解）如圖假設(shè)刀長(zhǎng)是L100，Z回零狀態(tài)下刀尖到工件表面高度H400，用手輪我們把刀尖搖到工件上方，用試切，塞尺，對(duì)刀棒或是對(duì)刀器等等方法使其接觸到工件表面后，看此時(shí)Z機(jī)械坐標(biāo)值是多少1號(hào)刀長(zhǎng)度L1001號(hào)刀長(zhǎng)度L100Z軸回零狀態(tài)下刀尖到工件的高度H4002號(hào)刀長(zhǎng)度L150Z回零下刀尖到工件高度H350主軸端面到工件表面500在例子中刀尖要接觸工件，Z必須從機(jī)械值Z0降到Z-400，那么我們?cè)谶@把刀的刀號(hào)#001的長(zhǎng)度欄輸入“-400”即可這里有點(diǎn)要注意的是，對(duì)應(yīng)“程序里”的工件坐標(biāo)系的“0平面”也就是“G54Z0”在哪里對(duì)刀面就在哪里，我們就在哪里對(duì)刀。雖然我們把G54Z0設(shè)為機(jī)械Z0，但在“機(jī)床”看來(lái)，G54Z0仍然在工件表面這里的長(zhǎng)度輸入一定要是機(jī)械坐標(biāo)值，不能看絕對(duì)坐標(biāo)值和工件坐標(biāo)值，雖然在這種對(duì)刀方式下，3個(gè)坐標(biāo)的Z值是一樣的，但是“盲人數(shù)步”，機(jī)床是數(shù)了-400步，才將1號(hào)刀接觸到工件表面、數(shù)了-350步才將2號(hào)刀接觸到了工件表面。我們要根據(jù)這個(gè)原理來(lái)理解機(jī)床的運(yùn)作方式。假如我們把1號(hào)刀和2號(hào)刀順序裝反了，長(zhǎng)度為150的刀，SB機(jī)床仍然數(shù)400步！完了，以G0的速度刀尖一下子伸到了工件表面以下50的地方，都撞刀了它還以為走到位了！所以大家在工作的時(shí)候認(rèn)真的回過(guò)頭來(lái)檢查一下自己是否輸入錯(cuò)誤，也不要把刀裝錯(cuò)，這樣會(huì)避免很多低級(jí)錯(cuò)誤的發(fā)生。（工作中這種低級(jí)錯(cuò)誤很多，我的經(jīng)驗(yàn)是輸好了之后再用手指指著一個(gè)字一個(gè)字的檢查一遍。）平時(shí)用的最多的就是將對(duì)刀面設(shè)為G54Z0的，假如程序是從工件表面發(fā)數(shù)的，我們就在工件表面對(duì)刀，然后將其設(shè)為工件坐標(biāo)系G54的Z0點(diǎn)。還以上圖為例，用手輪將Z軸搖到工件上方，同樣用試切，塞尺，對(duì)刀棒或是對(duì)刀器等等方法使1號(hào)刀的刀尖剛好到達(dá)工件表面。這時(shí)打開(kāi)坐標(biāo)系設(shè)定界面，在G54的Z值欄里輸入此時(shí)的機(jī)械坐標(biāo)值-400（機(jī)床要向下走400步才使長(zhǎng)度為100的1號(hào)刀的刀尖接觸到工件表面。同時(shí)1號(hào)刀的刀補(bǔ)清零）抬起刀后在MDI模式下輸入“G54”，自動(dòng)模式下運(yùn)行一遍（或單段模式下，不同的機(jī)床具體方法不同，大家都試一下?？傊亲寵C(jī)床引用一遍，讓它刷新G54）刷新之后你會(huì)發(fā)現(xiàn)絕對(duì)坐標(biāo)和當(dāng)前工件坐標(biāo)G54的Z值與機(jī)械坐標(biāo)總是相差400。比如G54Z10時(shí)，機(jī)械坐標(biāo)Z值為-390，G54Z100時(shí)，機(jī)械值為Z-300，大家自己去體會(huì)。這樣1號(hào)刀就對(duì)好了，一般我們把這把刀叫做“基準(zhǔn)刀”。再看2號(hào)刀。2號(hào)刀到工件表面后，這時(shí)我們不能再像1號(hào)刀一樣輸入Z值了，因?yàn)榇藭r(shí)工件坐標(biāo)系已經(jīng)完全建立了，不能在變。我們只好輸?shù)堆a(bǔ)，在多把刀的機(jī)械加工中，這實(shí)際上可看成是一種調(diào)節(jié)手段，把其它長(zhǎng)度的刀通過(guò)刀具補(bǔ)償?shù)男问秸{(diào)的跟基準(zhǔn)刀一樣的高度，使其在執(zhí)行包含同樣的Z值命令時(shí)，所有的刀尖都能準(zhǔn)確到達(dá)這一高度?；氐?號(hào)刀的對(duì)刀，我們打開(kāi)設(shè)定里的長(zhǎng)度設(shè)定，在#002的長(zhǎng)度欄里輸入“絕對(duì)坐標(biāo)”的Z值，這里不能再輸機(jī)械坐標(biāo)了，此時(shí)的絕對(duì)坐標(biāo)系就是當(dāng)前工件坐標(biāo)系G54，此時(shí)絕對(duì)坐標(biāo)Z值應(yīng)該是50（大家想想為什么是50？）機(jī)床沒(méi)長(zhǎng)眼睛，它不知道刀1和刀2到底有什么區(qū)別，為了使刀1加工到工件表面，我們?cè)O(shè)定了G54Z0點(diǎn)，也就是當(dāng)執(zhí)行G0G54Z0時(shí)。刀1的刀尖剛好到達(dá)工件表面。現(xiàn)在我們換成刀2，長(zhǎng)度為150，假如同樣執(zhí)行G0G54Z0時(shí)刀尖就會(huì)伸到工件表面以下50的地方造成撞刀，為了不撞刀，刀2需要向上抬50，才能使刀尖剛好接觸工件表面，這時(shí)絕對(duì)坐標(biāo)，也就是G54的Z值顯示為Z50。我們?cè)?號(hào)刀的長(zhǎng)度里面補(bǔ)入+50,意思是告訴沒(méi)長(zhǎng)眼睛的機(jī)床：2號(hào)刀比基準(zhǔn)刀1號(hào)刀長(zhǎng)50，用刀2加工時(shí)，你的主軸得夾著刀往上抬50才能加工！同樣假如3號(hào)刀長(zhǎng)度是80，我們應(yīng)該補(bǔ)-20，用刀3加工時(shí)，主軸得夾著刀往下再伸20才能加工。每把刀的長(zhǎng)度我們不可能事先量出來(lái)，但是一旦設(shè)定了基準(zhǔn)刀之后，其它的刀與其的差值比如+50、-20就是那個(gè)絕對(duì)坐標(biāo)值，我們只需看絕對(duì)坐標(biāo)Z值就行了。我們也可以把基準(zhǔn)刀看成有刀補(bǔ)的，只不過(guò)刀補(bǔ)為0而已。大家仔細(xì)想想機(jī)床的對(duì)刀過(guò)程，它的實(shí)質(zhì)就是在加工過(guò)程中讓不同長(zhǎng)度的刀的刀尖都能被機(jī)床掌握其到了具體的哪個(gè)位置，這樣才能按照程序把工件加工好。于是我們選一個(gè)G54Z0平面，把每把刀的刀尖都降到那個(gè)平面來(lái)比長(zhǎng)短，根據(jù)Z0的高度設(shè)一個(gè)基準(zhǔn)刀（也就是刀尖到達(dá)這個(gè)Z0平面時(shí)刀補(bǔ)為零），比基準(zhǔn)刀長(zhǎng)的往上抬，短的往下降。這個(gè)G54Z0平面可以隨便設(shè)定在哪里，比如我們可以把G54Z0設(shè)置在機(jī)械坐標(biāo)Z0的地方，也可以設(shè)置在工件表面，還可以設(shè)定在工作臺(tái)上，甚至可以設(shè)定任意一個(gè)值，比如說(shuō)我們將機(jī)械坐標(biāo)Z-220的地方設(shè)定為G54Z0平面，如圖主軸端面到工件表面500主軸端面到工件表面500機(jī)械值Z-220刀長(zhǎng)100220按以前的做法基準(zhǔn)刀的刀尖接觸工件，此時(shí)G54Z軸設(shè)置成0點(diǎn)也就是G54Z輸入欄里設(shè)置此時(shí)的機(jī)械坐標(biāo)值-220，意思是當(dāng)主軸降到-220時(shí)，基準(zhǔn)刀剛好接觸工件表面。但是此時(shí)基準(zhǔn)刀并沒(méi)有接觸到工件表面，這時(shí)我們可以虛擬出一把基準(zhǔn)刀“0號(hào)刀”其長(zhǎng)度為280。當(dāng)主軸下降到機(jī)械Z值-220時(shí)，長(zhǎng)度為280的虛擬基準(zhǔn)刀的刀尖就