數控車床精確對刀方法！

本文就是一篇非常有用的文章，文中首先介紹了數控車床常用的“試切對刀法”的原理及對刀思路；接著，介紹了華中世紀星車削數控系統的四種手動試切對刀方法；為改善其對刀精度，根據“自動試切→測量→過失補償”的思路，規劃出了用程式控制的自動試切法，並總結介紹了四種精確對刀方法

1數控車試切對刀法的原理及對刀思路

深化了解數控車床的對刀原理關於操作者堅持清楚的對刀思路、熟練掌握對刀操作以及提出新的對刀方法都具有指導意義。對刀的實質是承認隨程式設計而變化的工件座標系的程式原點在僅有的機床座標系中的方位。對刀的首要作業是獲得基準刀程式起點的機床座標和承認非基準刀相關於基準刀的刀偏置。

本文作以下約好來闡明試切法對刀的原理與思路：運用華中世紀星教育型車削系統HNC-21T（應用軟體版本號為5。30）；以工件右端面中心為程式原點，用G92指令設定工件座標系；直徑程式設計，程式起點H的工件座標為（100，50）；刀架上裝四把刀：1號刀為90°外圓粗車刀、2號基準刀為90°外圓精車刀、3號刀為堵截刀、4號刀為60°三角螺紋刀（全文所舉例項均與此相同）。

如圖1所示，基準刀依照“手動試切工件的外圓與端面，分別記載閃現器（CRT）閃現試切點A的X、Z機床座標→推出程式原點O的機床座標→推出程式起點H的機床座標”的思路對刀。根據A點與O點的機床座標的聯絡：XO= XA－Φd，ZO =ZA，可以推出程式原點O的機床座標。再根據H相關於O點的工件座標為（100，50），終究推出H點的機床座標：XH=100－Φd，ZH= ZA+50。這樣建立的工件座標系是以基準刀的刀尖方位建立的工件座標系。

圖1 手動試切對刀示意圖

如圖2所示，由於各刀裝夾在刀架的X、Z方向的伸長和方位不同，當非基準刀轉位到加工方位時，刀尖方位B相關於A點就有偏置，原本建立的工件座標系就不再適用了。此外，每把刀具在運用程序中還會呈現不同程度的磨損，因此各刀的刀偏置和磨損值需求進行補償。獲得各刀刀偏置的底子原理是：各刀均對準工件上某一基準點（如圖1的A點或O點），由於CRT閃現的機床座標不同，因此將非基準刀在該點處的機床座標經過人工核算或系統軟體核算減去基準刀在相同點的機床座標，就得到了各非基準刀的刀偏置。

圖2 刀具的偏置和磨損補償

受多種要素的影響，手動試切對刀法的對刀精度非常有限，將這一階段的對刀稱為大概對刀。為得到更加精確的結果，如圖3所示，加工前在零件加工餘量範圍內規劃簡略的自動試切程式，經過“自動試切→測量→過失補償”的思路，重複修調基準刀的程式起點方位和非基準刀的刀偏置，使程式加工指令值與實踐測量值的過失到達精度要求，將這一階段的對刀稱為精確對刀。

由於確保基準刀程式起點處於精確方位是得到精確的非基準刀刀偏置的條件，因此一般修正了前者後再修正後者。

歸納這兩個階段的對刀，試切法對刀的底子操作流程如下：用基準刀手動試切得到對刀基準點的機床座標→人工核算或自動獲得各非基準刀的刀偏置→基準刀處於大約的程式起點方位→基準刀重複呼叫試切程式，測量尺度後，以步進或MDI方法移動刀架進行過失補償，修正其程式起點的方位→非基準刀重複呼叫試切程式，在原刀偏置的基礎上修正刀偏置→基準刀處於精確的程式起點不動。

圖3 多刀試切對刀示意

圖 2幾種大概對刀方法小結

下述每種方法的對刀預備作業均相同：在系統MDI功用子選單下按F2鍵，進入刀偏表；用▲、鍵移動藍色亮條到各刀對應的刀偏號方位，按F5鍵；將刀偏號為#0000、#0001、#0002、#0003、#0004的X偏置、Z偏置的資料均修正為零，再按下F5鍵。

1。 選定基準刀為規範刀，自動設定刀偏置法

如圖1、圖4所示，對刀程序如下：

1）用▲、鍵移動藍色亮條對準2號基準刀的刀偏號#0002方位處，按F5鍵設定2號刀為規範刀具，則所熟行變成紅色亮條。

2）用基準刀試切工件右端面，記載試切點A的Z機床座標；試切工件外圓，記載A點的X機床座標，退刀後泊車，測量已切削軸段外徑ΦD。

3）基準刀按記載值經過“點動+步進”方法重回A點，在刀偏表的試切直徑和試切長度欄內分別輸入ΦD和零。

4）退刀，選擇非基準刀的刀號手動換刀，讓各非基準刀的刀尖分別在主軸滾動下經過“點動+步進”方法目測對準A點，然後分別在相應刀偏號的試切直徑欄和試切長度欄內輸入ΦD和零，則各非基準刀的刀偏置會在X、Z偏置欄處自動閃現。

5）基準刀重回A點後，MDI工作“G91 G00/或G01 X［100-ΦD］ Z50”，使其處於程式起點方位。

圖4 基準刀為標刀自動設定刀偏置示意圖

2。將基準刀在對刀基準點處座標置零，自動閃現刀偏置法

如圖1、圖5所示，對刀程序如下：

1）與前述程序（2）相同。

2）基準刀按記載值經過“點動+步進”方法重回試切點A。

3）在圖4介面按F1鍵“X軸置零”，按F2鍵“Z軸置零”，則CRT閃現的“相對實踐座標”為（0，0）。

4）手動換非基準刀，使其刀尖目測對齊A點，這時CRT上閃現的“相對實踐座標”的數值，就是該刀相關於基準刀的刀偏置，用▲、鍵移動藍色亮條到非基準刀的刀偏號，分別將其記載並輸入到相應方位。

5）與前述程序（5）相同。

圖5 基準刀在對刀基準點座標置零自動閃現刀偏置示意圖

3多刀試切外圓軸段，人工核算獲得刀偏置法 如圖6所示，系統在手動狀態下對好1、2、4號刀，並切出一個臺階軸，分別記載各刀切削結束（如圖6中F、E、D點）的機床座標，並測量各段的直徑和長度。換3號堵截刀，切一退刀槽，以堵截刀的右尖點對刀，記載B點座標，測量圖示的ΦD3和L3。獲得了上述資料後，根據各刀對應的F、E、D、B點與程式原點O的座標增量聯絡，可知基準刀的程式起點的機床座標為（ X2-ΦD2+100，Z2-L2+50）；而且可以推出各非基準刀對應程式原點的機床座標並經過人工核算獲得刀偏置，核算方法如表1所示，將記載值和核算值填入相應空格處。這兒要注意：試切長度是指工件座標零點至試切結束之間Z方向的有向距離，按座標軸方向承認正、負方向。

圖6 多刀手動試切示意圖

表1 非基準刀的刀偏置核算表

此法試切程序簡略，省去了目測對齊試切點的程序，但刀偏置需求人工核算獲得。假設將含核算公式的核算表打印出來，數值填入其對應空格核心算，就能很快算出刀偏置。

圖7 世紀星車削數控系統自動對刀示意圖

4世紀星車削數控系統，多刀自動對刀法

上述對刀方法均為相對刀偏法。HNC-21T經過專業人員進行引數的設定和系統除錯，還可以讓使用者選擇“必定刀偏法”對刀。必定刀偏法在加工程式編制上與前述相對刀偏法略有不同，不必要用G92或G54建立工件座標系，也不必撤銷刀補，例項可拜見程式O1005。其對刀程序如下：系統回零後，如圖6所示，讓各刀分別手動試切一圓柱段，測量直徑與長度尺度後，按圖7所示填入在各刀對應刀偏號的試切直徑於試切長度欄內，根據在“多刀試切外圓軸段，人工核算獲得刀偏置法”中講述的原理，系統軟體能自動算出各刀對應程式原點的機床座標，然後到達自動對刀的目的。這種對刀方法最便利，特別適合於工業生產。

5幾種精確對刀方法小結

精確對刀階段總的思路是“自動試切→測量→過失補償”。過失補償分兩種情況：關於基準刀MDI工作或步進移動刀架補償其程式起點方位；關於非基準刀補償其刀偏置或磨損值。為避免記載混亂，規劃表2所示的表格記載並核算數值。

表2 試切法對刀記載表（單位：mm）

1。 基準刀修正程式起點方位後，再單獨修調各非基準刀刀偏置法

如圖3所示，對刀程序如下：

1）基準刀處於大概對刀後的程式起點方位，將各非基準刀刀偏置輸入到刀偏表的相應方位。 2）呼叫加工ΦD2×L2的O1000程式試切。

3）測量切削軸段的直徑與長度，與程式指令值比較，求出過失。

4）步進移動或MDI工作過失值，修調程式起點方位。

5）根據測量尺度，動態修正O1000程式下劃線的指令數值並儲存程式，重複程序（2）、（3），直至基準刀程式起點被修正在精度容許範圍內為止，記載修正後程序起點的機床座標並將座標置零。

6）分別呼叫O1001（1、4號刀）、O1002（3號刀）程式試切，測量各段直徑ΦDi和長度Li（i=1，4，3）。

7）按表3所示方法進行過失補償。

8）重複程序（6）至程序（7），直至加工過失在精度範圍內，基準刀停在程式起點方位不再移動。

表3 自動試切圓柱軸段的實踐測量尺度與程式指令值的過失補償舉例（單位：mm）

2。 各刀分別修調程式起點方位法

此法的對刀原理為：各刀均修正其程式起點方位，然後直接確保對準同一程式原點方位。 如圖3所示，對刀程序如下：

1） 2號基準刀處於大概對刀後的程式起點方位，且將各非基準刀刀偏置記載後均修正為零。

2）至（5）步與第一種精確對刀方法的同序號的對刀程序相同。

（6）分別換非基準刀，把大概對刀記載的刀偏置當作非基準刀程式起點的相對座標，呼叫O1000程式試切，分別測量各段直徑ΦDi和長度Li（i=1，4，3），與程式指令值比較，求出差值。

（7）步進移動或MDI工作刀架進行過失補償，分別修調各非基準刀的程式起點方位。

（8）重複程序（6）和（7），直至各非基準刀程式起點的方位在精度容許範圍內為止。

（9）將CRT閃現的相對座標當作新刀偏置，輸入到刀偏表的對應刀偏號的X、Z偏置欄內。此法簡略便利，修正的刀偏置直接由CRT閃現的機床相對座標得到，避免了人工核算的失誤，對刀精度較高。

3。 修調基準刀程式起點方位後，再一同修調全部非基準刀刀偏置法 此方法與第一種精確對刀方法底子相同，僅有不同之處在於程序（7）中呼叫的程式是一同呼叫了三把刀加工的O1003程式（O1004去掉2號刀加工段為O1003程式），其他程序相同。

6四把刀一同修調法

假設選用相對刀偏法大概對刀，先將得到的各非基準刀的刀偏置輸入到刀偏表的相應方位，工作四把刀加工的O1004程式，分別測量各段直徑ΦDi和長度Li（i=2，1，4，3），求出加工過失。對基準刀，以MDI工作或步進移動刀架補償過失值，修調程式起點方位；對非基準刀，一方面在原刀偏置的基礎上修正刀偏置，將新的刀偏置從頭輸入到刀偏表的X、Z偏置欄內；另一方面還應將基準刀的加工過失填入到該行的磨損欄內。假設選用必定刀偏法大概對刀，呼叫O1005程式試切，將各刀的加工過失補償在其對應刀偏號的磨損欄內。