數控車(chē)床前對刀原理及對刀方法
數控車(chē)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(shí)，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(shí)要知道各種對刀方式的優(yōu)缺點(diǎn)、使用條件（下面的論述是以FANUC OiMate數控系統為例）等。
1. 為什么要對刀       

一般來(lái)說(shuō)，零件的數控加工編程和上機床加工是分開(kāi)進(jìn)行的。數控編程員根據零件的設計圖紙，選定一個(gè)方便編程的坐標系及其原點(diǎn)，我們稱(chēng)之為程序坐標系和程序原點(diǎn)。程序原點(diǎn)一般與零件的工藝基準或設計基準重合，因此又稱(chēng)作工件原點(diǎn)。

數控車(chē)床通電后，須進(jìn)行回零（參考點(diǎn)）操作，其目的是建立數控車(chē)床進(jìn)行位置測量、控制、顯示的統一基準，該點(diǎn)就是所謂的機床原點(diǎn)，它的位置由機床位置傳感器決定。由于機床回零后，刀具（刀尖）的位置距離機床原點(diǎn)是固定不變的，因此，為便于對刀和加工，可將機床回零后刀尖的位置看作機床原點(diǎn)。

在圖1中，O是程序原點(diǎn)，O'是機床回零后以刀尖位置為參照的機床原點(diǎn)。

編程員按程序坐標系中的坐標數據編制刀具（刀尖）的運行軌跡。由于刀尖的初始位置（機床原點(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，須將該距離測量出來(lái)并設置進(jìn)數控系統，使系統據此調整刀尖的運動(dòng)軌跡。

所謂對刀，其實(shí)質(zhì)就是側量程序原點(diǎn)與機床原點(diǎn)之間的偏移距離并設置程序原點(diǎn)在以刀尖為參照的機床坐標系里的坐標。

2. 試切對刀原理

對刀的方法有很多種，按對刀的精度可分為粗略對刀和精確對刀；按是否采用對刀儀可分為手動(dòng)對刀和自動(dòng)對刀；按是否采用基準刀，又可分為絕對對刀和相對對刀等。但無(wú)論采用哪種對刀方式，都離不開(kāi)試切對刀，試切對刀是根本的對刀方法。

以圖2為例，試切對刀步驟如下：

①在手動(dòng)操作方式下，用所選刀具在加工余量范圍內試切工件外圓，記下此時(shí)顯示屏中的X坐標值，記為Xa。（注意：數控車(chē)床顯示和編程的X坐標一般為直徑值）。

②將刀具沿＋Z方向退回到工件端面余量處一點(diǎn)（假定為α點(diǎn)）切削端面，記錄此時(shí)顯示屏中的Z坐標值，記為Za。

③測量試切后的工件外圓直徑，記為φ。

如果程序原點(diǎn)O設在工件端面（一般必須是已經(jīng)精加工完畢的端面）與回轉中心的交點(diǎn)，則程序原點(diǎn)O在機床坐標系中的坐標為

Xo＝Xa-φ(1）

Zo＝Za

注意：公式中的坐標值均為負值。將Xo、Zo設置 進(jìn)數控系統即完成對刀設置。

3. 程序原點(diǎn)（工件原點(diǎn)）的設置方式

在FANUC數控系統中，有以下幾種設置程序原點(diǎn)的方式：①設置刀具偏移量補償；②用G50設置刀具起點(diǎn)；③用G54~G59設置程序原點(diǎn)；④用“工件移”設置程序原點(diǎn)。

程序原點(diǎn)設置是對刀不可缺少的組成部分。每種設置方法有不同的編程使用方式、不同的應用條件和不同的工作效率。各種設置方式可以組合使用。

（1)設置刀具偏移量補償車(chē)床的刀具補償包括刀具的“磨損量”補償參數和“形狀”補償參數，兩者之和構成車(chē)刀偏移量補償參數。試切對刀獲得的偏移一般設置在“形狀”補償參數中。

試切對刀并設置刀偏步驟如下： ①用外圓車(chē)刀試車(chē)-外圓，沿＋Z軸退出并保持X坐標不變。

②測量外圓直徑，記為φ。

③按“OFSET SET”（偏移設置）鍵→進(jìn)入“形狀”補償參數設定界面→將光標移到與刀位號相對應的位置后，輸人Xφ（注意：此處的φ代表直徑值，而不是一符號，以下同），按“測量”鍵，系統自動(dòng)按公式（1)計算出X方向刀具偏移量（如圖3所示）。

注意：也可在對應位置處直接輸人經(jīng)計算或從顯示屏得到的數值，按“輸人”鍵設置。④用外圓車(chē)刀試車(chē)工件端面，沿＋X軸退出并保持Z坐標不變。

⑤按“OFSET SET”鍵→進(jìn)人“形狀”補償參數設定界面→將光標移到與刀位號相對應的位置后，輸人Zo，按“測量”鍵，系統自動(dòng)按公式（1)計算出Z方向刀具偏移量。同樣也可以自行“輸入”偏移量。

⑥設置的刀具偏移量在數控程序中用T代碼調用。

這種方式具有易懂、操作簡(jiǎn)單、編程與對刀可以完全分開(kāi)進(jìn)行等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，在各種組合設置方式中都會(huì )用到刀偏設置，因此在對刀中應用為普遍。

(2）用G50設置刀具起點(diǎn)

①用外圓車(chē)刀試車(chē)一段外圓，沿＋Z軸退至端面余量?jì)鹊囊稽c(diǎn)（假定為a點(diǎn)）。

②測量外圓直徑，記為φ。

③選擇“MDI”（手動(dòng)指令輸入）模式，輸人GO1 U一φF0. 3，切端面到中心（程序原點(diǎn)）。

④選擇“MDI”模式，輸人G50 X0 ZO,按“啟動(dòng)”按鈕。把刀尖當前位置設為機床坐標系中的坐標（0,0），此時(shí)程序原點(diǎn)與機床原點(diǎn)重合。

⑤選擇“MDI”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(kāi)工件、便于換刀的任意位置，此處假設為b點(diǎn)，坐標為（1.50、200)。

⑥加工程序的開(kāi)頭必須是G50 X150 2200，即把刀尖所在位置設為機床坐標系的坐標(150,200)。此時(shí)刀尖的程序坐標（150，200)與刀尖的機床坐標（150，200)在同一位置，程序原點(diǎn)仍與機床原點(diǎn)重合。

⑦當用G50 X150 2200設置刀具起點(diǎn)坐標時(shí)，基準刀程序起點(diǎn)位置和終點(diǎn)位置必須相同，即在程序結束前，需用指令GO X150 2200使基準刀具回到同一點(diǎn)，才能保證重復加工不亂刀。

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

⑨若不用上述③、④、⑤步驟中的GO1 U~φF0.3、G50 XO ZO.GO X150 2200指令來(lái)獲得起刀點(diǎn)位置，也可用下述公式計算指定起刀點(diǎn)在機床坐標系（顯示屏）中的坐標：

Xb=Xa-φ＋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。

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泰安海數機械制造有限公司  技術(shù)中心  供稿

2011年9月16日