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                          數控車床前對刀原理及對刀方法
數控車床前對刀原理及對刀方法：對刀是數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控加工效率。 僅僅知道對刀方法是不夠的，還要知道數控系統的各種對刀設置方式，以及這些方式在加工程序中的調用方法，同時要知道各種對刀方式的優缺點、使用條件（下面的論述是以FANUC OiMate數控系統為例）等。
1. 為什么要(yao)對刀       

一(yi)般來(lai)說，零件(jian)(jian)的(de)數(shu)控(kong)加工(gong)編(bian)程(cheng)和上(shang)機床加工(gong)是分開(kai)進行的(de)。數(shu)控(kong)編(bian)程(cheng)員根據零件(jian)(jian)的(de)設(she)計圖(tu)紙，選定一(yi)個方便(bian)編(bian)程(cheng)的(de)坐標系(xi)及其(qi)原點(dian)，我(wo)們稱之(zhi)為程(cheng)序坐標系(xi)和程(cheng)序原點(dian)。程(cheng)序原點(dian)一(yi)般與零件(jian)(jian)的(de)工(gong)藝基準或設(she)計基準重合(he)，因此又稱作工(gong)件(jian)(jian)原點(dian)。

數(shu)控車(che)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)通電(dian)后(hou)，須進行回零（參考點(dian)(dian)）操作(zuo)，其目的(de)(de)(de)是建(jian)立數(shu)控車(che)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)進行位(wei)置(zhi)測(ce)量、控制、顯示的(de)(de)(de)統一基準，該(gai)點(dian)(dian)就(jiu)是所謂的(de)(de)(de)機(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)原點(dian)(dian)，它的(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)由機(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)位(wei)置(zhi)傳感器決定(ding)(ding)。由于(yu)(yu)機(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)回零后(hou)，刀(dao)(dao)具（刀(dao)(dao)尖(jian)）的(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)距離機(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)原點(dian)(dian)是固定(ding)(ding)不變的(de)(de)(de)，因此，為便(bian)于(yu)(yu)對刀(dao)(dao)和加工，可將機(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)回零后(hou)刀(dao)(dao)尖(jian)的(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)看作(zuo)機(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)原點(dian)(dian)。

在圖1中(zhong)，O是(shi)程序(xu)原點，O'是(shi)機床回零后以刀尖位(wei)置為參(can)照的機床原點。

編程(cheng)(cheng)員按程(cheng)(cheng)序坐(zuo)(zuo)標系中(zhong)的(de)(de)坐(zuo)(zuo)標數據編制刀(dao)(dao)具(ju)（刀(dao)(dao)尖(jian)(jian)）的(de)(de)運行軌(gui)跡。由(you)于刀(dao)(dao)尖(jian)(jian)的(de)(de)初始(shi)位(wei)置(zhi)(zhi)（機床原點）與(yu)(yu)程(cheng)(cheng)序原點存(cun)在(zai)X向偏(pian)移距離(li)(li)和Z向偏(pian)移距離(li)(li)，使得(de)實際的(de)(de)刀(dao)(dao)尖(jian)(jian)位(wei)置(zhi)(zhi)與(yu)(yu)程(cheng)(cheng)序指令的(de)(de)位(wei)置(zhi)(zhi)有同樣的(de)(de)偏(pian)移距離(li)(li)，因此(ci)，須將該距離(li)(li)測量(liang)出(chu)來并(bing)設(she)置(zhi)(zhi)進(jin)數控系統(tong)，使系統(tong)據此(ci)調整刀(dao)(dao)尖(jian)(jian)的(de)(de)運動軌(gui)跡。

所謂對(dui)刀(dao)，其實(shi)質(zhi)就是側(ce)量程序(xu)原(yuan)點(dian)與機床(chuang)原(yuan)點(dian)之間的偏移距離并設置程序(xu)原(yuan)點(dian)在以刀(dao)尖(jian)為參照的機床(chuang)坐(zuo)(zuo)標系里的坐(zuo)(zuo)標。

2. 試切對刀原理

對(dui)(dui)(dui)刀(dao)的方法有(you)很(hen)多種(zhong)，按對(dui)(dui)(dui)刀(dao)的精度可(ke)分為粗(cu)略對(dui)(dui)(dui)刀(dao)和精確對(dui)(dui)(dui)刀(dao)；按是否采用對(dui)(dui)(dui)刀(dao)儀可(ke)分為手動對(dui)(dui)(dui)刀(dao)和自動對(dui)(dui)(dui)刀(dao)；按是否采用基(ji)準刀(dao)，又可(ke)分為絕對(dui)(dui)(dui)對(dui)(dui)(dui)刀(dao)和相對(dui)(dui)(dui)對(dui)(dui)(dui)刀(dao)等。但(dan)無論(lun)采用哪種(zhong)對(dui)(dui)(dui)刀(dao)方式，都離不(bu)開試切對(dui)(dui)(dui)刀(dao)，試切對(dui)(dui)(dui)刀(dao)是根(gen)本(ben)的對(dui)(dui)(dui)刀(dao)方法。

以圖2為例，試切對刀步驟如下：

①在(zai)(zai)手(shou)動操作方式(shi)下，用(yong)所選刀具在(zai)(zai)加工余(yu)量范圍內試切工件外圓，記(ji)下此時顯示屏中的X坐(zuo)標(biao)值，記(ji)為Xa。（注意：數控車床顯示和編程的X坐(zuo)標(biao)一般為直(zhi)徑值）。

②將刀具沿＋Z方向(xiang)退回到工件端面余量(liang)處一點（假定為(wei)α點）切削端面，記(ji)錄此時顯示屏中的Z坐(zuo)標(biao)值，記(ji)為(wei)Za。

③測量(liang)試切后的工件外(wai)圓直(zhi)徑，記(ji)為φ。

如果(guo)程序(xu)原點O設(she)在工(gong)件端面（一般(ban)必須是已(yi)經精加(jia)工(gong)完畢的(de)端面）與回轉中心的(de)交點，則程序(xu)原點O在機床坐(zuo)標(biao)(biao)系中的(de)坐(zuo)標(biao)(biao)為

Xo＝Xa-φ(1）

Zo＝Za

注(zhu)意(yi)：公式(shi)中(zhong)的坐標值均(jun)為負值。將Xo、Zo設(she)置(zhi) 進數控系統即完成對刀(dao)設(she)置(zhi)。

3. 程序原點（工件原點）的設(she)置方式

在FANUC數控系統中，有以(yi)下(xia)幾(ji)種設(she)置程(cheng)序(xu)原點(dian)的方式：①設(she)置刀具偏移量補償；②用G50設(she)置刀具起點(dian)；③用G54~G59設(she)置程(cheng)序(xu)原點(dian)；④用“工件移”設(she)置程(cheng)序(xu)原點(dian)。

程序原點設(she)置是對刀不可缺少的組成部分。每種設(she)置方法有不同(tong)的編程使(shi)用方式、不同(tong)的應用條件(jian)和不同(tong)的工作效(xiao)率(lv)。各種設(she)置方式可以(yi)組合使(shi)用。

（1)設(she)(she)置刀(dao)具偏(pian)移(yi)量(liang)補償(chang)車床的刀(dao)具補償(chang)包括刀(dao)具的“磨損量(liang)”補償(chang)參(can)(can)數和“形(xing)狀”補償(chang)參(can)(can)數，兩者之和構(gou)成車刀(dao)偏(pian)移(yi)量(liang)補償(chang)參(can)(can)數。試(shi)切對(dui)刀(dao)獲(huo)得的偏(pian)移(yi)一般設(she)(she)置在“形(xing)狀”補償(chang)參(can)(can)數中。

試(shi)切(qie)對刀并設(she)置刀偏步驟如下： ①用外圓車刀試(shi)車-外圓，沿(yan)＋Z軸退(tui)出并保持X坐標不變(bian)。

②測(ce)量(liang)外圓直徑，記為φ。

③按(an)“OFSET SET”（偏(pian)(pian)移設置）鍵→進入(ru)“形狀”補(bu)償參數設定(ding)界面→將光標移到(dao)與(yu)刀(dao)位號相對應的位置后，輸人Xφ（注(zhu)意：此處的φ代表直(zhi)徑值(zhi)，而不是一符(fu)號，以下(xia)同），按(an)“測(ce)量”鍵，系統自(zi)動按(an)公式（1)計算出X方向刀(dao)具偏(pian)(pian)移量（如圖(tu)3所示）。

注意：也可在對應位置處直接輸(shu)人經計算或從顯示屏(ping)得到的數值，按“輸(shu)人”鍵設(she)置。④用(yong)外(wai)圓車刀試車工(gong)件端面，沿(yan)＋X軸退(tui)出并保持Z坐標不變。

⑤按“OFSET SET”鍵→進人(ren)“形狀”補(bu)償參數設定(ding)界面→將光標移到與刀位(wei)號(hao)相對應的位(wei)置后，輸人(ren)Zo，按“測量(liang)(liang)”鍵，系統自動按公式（1)計(ji)算出Z方(fang)向刀具偏(pian)移量(liang)(liang)。同樣也可以(yi)自行“輸入(ru)”偏(pian)移量(liang)(liang)。

⑥設(she)置(zhi)的刀(dao)具偏移量(liang)在數控(kong)程(cheng)序中用T代碼調用。

這種方式具(ju)有易(yi)懂、操作簡單、編(bian)程與對刀(dao)可以完全分開進(jin)行等優點。同時，在(zai)各種組合設置方式中都會(hui)用到刀(dao)偏設置，因(yin)此在(zai)對刀(dao)中應(ying)用為普(pu)遍。

(2）用G50設置(zhi)刀(dao)具起點

①用外圓(yuan)車刀試車一段外圓(yuan)，沿＋Z軸(zhou)退至端面余量內的一點（假定(ding)為a點）。

②測量(liang)外圓直徑，記為φ。

③選擇“MDI”（手動指(zhi)令輸(shu)入(ru)）模式，輸(shu)人GO1 U一φF0. 3，切端(duan)面到中心（程序原點）。

④選擇“MDI”模(mo)式，輸人G50 X0 ZO,按“啟動”按鈕(niu)。把刀尖當前(qian)位置設為機(ji)床(chuang)坐(zuo)標(biao)系中(zhong)的坐(zuo)標(biao)（0,0），此(ci)時(shi)程(cheng)序(xu)原點(dian)與機(ji)床(chuang)原點(dian)重(zhong)合。

⑤選擇“MDI”模式，輸(shu)入(ru)GO X150 2200，使(shi)刀(dao)尖移動到(dao)起刀(dao)點。該點為刀(dao)具離開工件(jian)、便于(yu)換(huan)刀(dao)的任意(yi)位置(zhi)，此處假設為b點，坐標為（1.50、200)。

⑥加工(gong)程(cheng)(cheng)序的(de)開頭必須是G50 X150 2200，即把刀(dao)(dao)尖(jian)(jian)所(suo)在位(wei)置設為(wei)機床坐(zuo)標(biao)系(xi)的(de)坐(zuo)標(biao)(150,200)。此時刀(dao)(dao)尖(jian)(jian)的(de)程(cheng)(cheng)序坐(zuo)標(biao)（150，200)與(yu)刀(dao)(dao)尖(jian)(jian)的(de)機床坐(zuo)標(biao)（150，200)在同一位(wei)置，程(cheng)(cheng)序原點仍與(yu)機床原點重合(he)。

⑦當(dang)用(yong)G50 X150 2200設置(zhi)刀(dao)具(ju)起點(dian)坐標時，基準刀(dao)程(cheng)序起點(dian)位(wei)置(zhi)和終點(dian)位(wei)置(zhi)必須(xu)相同，即在程(cheng)序結(jie)束前，需(xu)用(yong)指令GO X150 2200使基準刀(dao)具(ju)回到同一點(dian)，才能(neng)保(bao)證重復加(jia)工不亂刀(dao)。

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

⑨若不(bu)用(yong)(yong)上述(shu)③、④、⑤步驟中(zhong)的(de)GO1 U~φF0.3、G50 XO ZO.GO X150 2200指(zhi)令來獲(huo)得起(qi)刀點位置，也可用(yong)(yong)下述(shu)公式(shi)計算指(zhi)定起(qi)刀點在(zai)機(ji)床(chuang)坐標(biao)系（顯(xian)示屏）中(zhong)的(de)坐標(biao)：

Xb=Xa-φ＋150（2)           ;   Zb=Za+200

然后用點(dian)動或脈沖操(cao)作，使刀(dao)尖移動到（Xb，Zb）位置。

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泰安海數(shu)機械制造有限(xian)公司  技術中心  供(gong)稿

2011年9月16日