實用的數控銑床對刀方法

　　實用的數控銑床對刀方法論文范文，歡迎閱讀借鑒。

　　實用的數控銑床對刀方法【1】

　　【摘 要】本論文闡述了機床坐標系、工件坐標系等概念，結合具體零件，以FANUC-0i系統為例，圖文并茂的探討了數控銑削加工中實用的對刀方法，詳細介紹了對刀原理和對刀方法，并介紹了驗證對刀結果的編程方法。

　　【關鍵詞】數控銑床;坐標系;對刀;補償

　　1 坐標系的相關介紹

　　數控編程涉及兩個坐標系，它們分別是機床坐標系和工件坐標系：機床坐標系是以機床參考點(由機床廠家設定的固定點，如圖1所示的點QR)作為坐標原點建立的坐標系。

　　機械坐標值(機床坐標系中的坐標值)是數控系統判斷刀具位置的依據，而我們在編程時采用的是工件坐標系，工件坐標系是編程和加工時采用的，工件坐標系原點又稱工件原點，如圖1所示的點Qw，它的位置由編程人員設定。

　　工件坐標系又稱之為編輯坐標系，用來確定刀具和程序的起點，是確定工件坐標系的原點相對于機床坐標系原點距離的某一坐標點，然后將這一坐標點建立在G54～G59里。

　　下面以FANUC-0i系統數控銑床為例，結合具體零件的加工過程，詳細闡述數控銑床銑削的對刀方法。

　　2 分析零件探討對刀方法

　　零件如圖2所示，毛坯尺寸為100mm×80mm×20mm的鋁塊，加工需要的刀具分別是：φ50mm面銑刀，φ16mm，φ8mm，φ6mm鍵槽銑刀，中心鉆一只。根據對零件進行工藝分析后，選擇圖中的Qw作為工件坐標系的原點。

　　2.1 工件的定位與裝夾(對刀前的準備工作)

　　數控銑床一般用的是精密平口鉗，所以必須用百分表來矯正，百分表矯正的步驟一般是：先把帶有百分表的彎桿用固定環壓緊在刀軸上，或者用磁性表座將百分表吸附在懸梁(橫梁)導軌或者垂直導軌上，并使虎鉗的固定鉗口接觸百分表測量頭(簡稱測頭或觸頭)。

　　然后利用手動移動縱向或橫向工作臺，并調整虎鉗位置，使百分表上指針的擺動差值在允許范圍內，如圖3所示。

　　針對于工件的高度情況，在平口鉗鉗口內放入形狀合適和表面質量較好的墊鐵后(一般是標準墊塊)，再放入工件，一般是工件的基準面朝下(基準面要銑光，不能有毛刺)，與墊鐵面緊靠，然后擰緊平口鉗。

　　2.2 根據零件圖淺談常用的對刀方法

　　對刀操作分為X、Y向對刀和Z向對刀。對刀的的準確程度將直接映影響加工精度。對刀方法一定要同零件加工精度要求相適應。根據使用的對刀工具的不同，常用的對刀方法分為以下幾種：

　　(1)試切對刀法;(2)塞尺、標準芯棒和塊規對刀法;(3)采用尋邊器、偏心棒和Z軸設定器等工具對刀法(見圖4，圖5);(4)頂尖對刀法;

　　(5)百分表(或千分表)對刀法;(6)專用對刀器對刀法。另外根據選擇對刀點位置和數據計算方法的不同，又可分為單邊對刀、雙邊對刀、轉移(間接)對刀法和“分中對零”對刀法(要求機床必須有相對坐標及清零功能)等。

　　通過對零件圖2的分析，我們可以采用第三種對刀方法，即采用尋邊器，Z向設定器和單邊對刀方法來綜合對刀。

　　2.3 采用尋邊器、偏心棒和Z軸設定器等工具對刀法

　　如圖6所示，采用偏心尋邊器，以對刀點(此處與工件坐標系原點重合)在工件表面左下角位置為例(采用單邊對刀方式)。具體步驟如下：

　　2.3.1 工件 X、Y向對刀

　　(1)將工件通過夾具裝在工作臺上，裝夾時，工件的四個側面都應留出對刀的位置。

　　(2)起動主軸中速旋轉(不要超過500r/min，以防止尋邊器分離棒飛出造成事故)，快速移動工作臺和主軸，讓尋邊器和主軸快速移動到靠近工件左側有一定安全距離的位置，然后降低速度移動至接近工件左側。

　　(3)靠近工件時改用微調操作(一般用0.01mm來靠近)，讓刀具慢慢接近工件左側，使尋邊器φ10mm接觸棒恰好接觸到工件左側表面(觀察，聽聲音、只要出現上下接觸棒即將分離而又未分離是，即表示尋邊器接觸到工件)，此時記下機床機械坐標值，如X：318.729等。

　　(4)沿Z正方向退刀，此時，我們機床所記錄下來的是以主軸中心為位置的坐標值，但實際是尋邊器的一邊與工件接觸，它與主軸中心相差了一個半徑R=5mm(尋邊器半徑)，所以，尋邊器的中心坐標是X=318.729+5=323.729mm 。

　　(5)同理可測得工件坐標系原點Qw 在機床坐標系中的Y坐標值，Y=-92.605+5=-87.605

　　(6)把得到的X，Y值輸入到機床工件坐標系G54～G59里，如圖7

　　2.3.2 工件Z向對刀

　　由于工件是一次性裝夾，為了提高工作效率，在加工工件之前，要把所使用刀具加工的坐標點對好，所有刀具對刀時，X，Y軸的坐標值是不會發生任何變化，只有Z軸變化。加工一個工件常常需要用到不止一把刀。第二把刀的長度與第一

　　把刀的裝刀長度不同，需要重新對零，但有時零點被加工掉，無法直接找回零點，或不容許破壞已加工好的表面，還有某些刀具或場合不好直接對刀。這時候可采用Z軸設定器這種間接對刀的方法。如圖2所示的零件，一共有5種類型的刀具。為了使得機床加工效率提高，我們采用間接對刀的方法。(對刀之前，首先要矯正Z向對刀器，讓指針歸零)

　　對第一把刀(φ50mm面銑刀)

　　(1)機床裝上刀具，主軸不旋轉。

　　(2)把對刀器放在工件上表面上。

　　(3)在手輪模式下，利用手搖移動工作臺至適合位置，向下移動主軸，用刀的底端壓對刀器的頂部，表盤指針轉動，在一圈以內，讓指針歸零，記下此時機械坐標的Z向坐標值。然后輸入到刀具補正(OFFSET)代碼H處，在輸入Z向坐標值是，不要忘記要加上Z向對刀器的高度50mm，把這個值輸入到刀具補正(OFFSET)代碼H01處，如圖 8 所示。 后面的第二，三，四和第五把刀按照前面的以此類推，輸入到H02，H03，H04里。

　　當你需要第一把刀時，用刀長補正G43 Z100 H01即可調用第一把刀的長度，第二把，用G43 Z100 H02調用，后面的以此類推。

　　3 驗證

　　對刀之后還有一步重要的工作，就是驗證對刀結果是否正確。驗證的目的，主要是防止對刀出現錯誤，從而導致撞刀事故。我們以G54對刀方法為例，編制程序如下：

　　O0049;

　　G80 G40 G49 G21 G17; (取消所有補償)

　　G91 G28 Z0; (Z向回零)

　　G90 G54 G00 X0 Y0 M03 S500; (調用G54坐標，主軸賦值500r/min)

　　G43 Z100 H01; (調用1號刀)

　　G01 Z0 F100; (Z向校正是否正確)

　　M03 (主軸停止)

　　M00; (程序暫停，測量對刀是否正確)

　　……;

　　4 結論

　　采用尋邊器、偏心棒和Z軸設定器等工具對刀法是最常用的方法，優點是效率高，能保證對刀精度，提高零件加工精度。缺點是在使用尋邊器時必須小心，讓其鋼球部位與工件輕微接觸，所以存在人為操作誤差，而且，在對刀之前必須對對刀面進行一定的精度加工，讓定位基準面有較好的表面粗糙度。

　　參考文獻：

　　[1]侯春霞，袁春華，徐建成.兩種實用的數控銑床對刀方法[J].機床與液壓，2008(3).

　　[2]陳曉羅，劉洪賢.數控銑削技術[M].北京大學出版社，2012.

　　[3]江惠明.數控銑床應用中的幾種對刀方法[J].現代制造藝裝備，2011(6).

　　數控銑床加工中對刀方法的應用【2】

　　【摘 要】對刀是數控加工中比較重要的操作內容之一，其準確性將直接影響零件的加工精度。對刀一定要同零件加工精度要求相適應。本文較系統地講述了數控銑床中常見對刀的使用及其優缺點，有一定的實用價值。

　　【關鍵詞】數控銑加工 對刀方法 精度比較

　　數控編程及加工中，對刀是保證數控加工質量的一個重要環節。只有建立了正確合理的坐標系，才能對刀具的運動軌跡做出準確描述，保證加工質量。

　　一、工件的定位與裝夾

　　把平口鉗安裝在銑床工作臺面中心上，根據工件的高度情況，在平口鉗鉗口內放入形狀合適和表面質量較好的墊鐵后，再放入工件，然后擰緊平口鉗。

　　二、對刀點的確定

　　一般來說，對刀點最好能與工件坐標系的原點重合。

　　三、數控銑床的常用對刀方法

　　對刀操作分為X、Y向對刀和Z向對刀。根據使用的對刀工具的不同，常用的對刀方法分為以下幾種：試切對刀法;塞尺、標準芯棒對刀法;采用尋邊器、偏心棒和Z軸設定器等工具對刀法;頂尖對刀法;百分表對刀法等。

　　1.試切對刀法

　　(1)X、Y向對刀

　　①將工件通過夾具裝在工作臺上。

　　②啟動主軸中速旋轉，快速移動工作臺和主軸，讓刀具快速移動到靠近工件左側有一定安全距離的位置，然后降低速度移動至接近工件左側。

　　③靠近工件時改用微調操作，使刀具恰好接觸到工件左側表面，記下此時機床坐標系中顯示的X坐標值。

　　④沿Z正方向退刀，用同樣方法接近工件右側，記下此時機床坐標系中顯示的X坐標值。

　　⑤據此可得工件坐標系原點在機床坐標系中X坐標值。

　　(2)Z向對刀

　　將刀具快速移至工件上方。啟動主軸中速旋轉，讓刀具快速移動到靠近工件上表面有一定安全距離的位置，然后降低速度移動讓刀具端面接近工件上表面。讓刀具端面慢慢接近工件表面，使刀具端面恰好碰到工件上表面，再將Z軸再抬高0.01mm，記下此時機床坐標系中的Z值。

　　(3)數據存儲

　　將測得的X、Y、Z值輸入到機床工件坐標系存儲地址G54中(一般使用G54～G59代碼存儲對刀參數)。

　　(4)啟動生效

　　進入面板輸入模式(MDI)，輸入“G54”，按啟動鍵(在“自動”模式下)，運行G54使其生效。

　　(5)檢驗

　　檢驗對刀是否正確，這一步非常關鍵。

　　2.塞尺、標準芯棒對刀法

　　此法與試切對刀法相似，只是對刀時主軸不轉動，在刀具和工件之間加入塞尺(或標準芯棒、塊規)，以塞尺恰好不能自由抽動為準，注意計算坐標時這樣應將塞尺的厚度減去。因為主軸不需要轉動切削，這種方法不會在工件表面留下痕跡，但對刀精度也不夠高。

　　3.采用尋邊器等工具對刀法

　　操作步驟與采用試切對刀法相似，只是將刀具換成尋邊器。使用尋邊器時必須小心，讓其鋼球部位與工件輕微接觸，同時被加工工件定位基準面有較好的表面粗糙度。

　　(1)對第一把刀

　　①對第一把刀的Z時仍然先用試切法、塞尺法等。記下此時工件原點的機床坐標Z1。第一把刀加工完后，停轉主軸。

　　②把對刀器放在機床工作臺平整臺面上(如虎鉗大表面)。

　　③在手輪模式下，利用手搖移動工作臺至適合位置，向下移動主軸，用刀的底端壓對刀器的頂部，表盤指針轉動，最好在一圈以內，記下此時Z軸設定器的示數A并將相對坐標Z軸清零。

　　④抬高主軸，取下第一把刀。

　　(2)對第二把刀

　　①裝上第二把刀。

　　②在手輪模式下，向下移動主軸，用刀的底端壓對刀器的頂部，表盤指針轉動，指針指向與第一把刀相同的示數A位置。

　　③記錄此時Z軸相對坐標對應的數值Z0(帶正負號)。

　　④抬高主軸，移走對刀器。

　　⑤將原來第一把刀的G54里的Z1坐標數據加上Z0(帶正負號)，得到一個新的Z坐標

　　⑥這個新的Z坐標就是第二把刀對應的工件原點的機床實際坐標，將它輸入到第二把刀的G54工作坐標中，這樣就設定好了第二把刀的零點。其余與第二把刀的對刀方法相同。

　　4.頂尖對刀法

　　(1)X、Y向對刀

　　①將工件通過夾具裝在機床工作臺上，換上頂尖。

　　②快速移動工作臺和主軸，讓頂尖移動到近工件的上方，尋找工件畫線的中心點，降低速度移動讓頂尖接近它。

　　③改用微調操作，讓頂尖慢慢接近工件畫線的中心點，直到頂尖尖點對準工件畫線的中心點，記下此時機床坐標系中的X、Y坐標值。

　　(2)Z向對刀

　　卸下頂尖，裝上銑刀，用其他對刀方法如試切法、塞尺法等得到Z軸坐標值。

　　5.百分表對刀法

　　該方法一般用于圓形工件對刀。

　　(1)X、Y向對刀

　　將百分表安裝桿裝在刀柄上，調節磁性座上伸縮桿的長度和角度，使百分表的觸頭接觸工件的圓周面，慢慢轉動主軸，使觸頭沿著工件的圓周面轉動，多次反復后，待百分表的指針在同一位置，可認為主軸的中心就是X軸和Y軸的原點。

　　(2)Z向對刀

　　卸下百分表裝上銑刀，用其他對刀方法如試切法、塞尺法等得到Z軸坐標值。

　　【參考文獻】

　　[1]王榮興.加工中心培訓教程[M].北京：機械工業出版社，2006.

　　數控銑床的對刀原理及對刀方法【3】

　　摘 要：分析數控銑床的對刀原理，通過對刀來確定刀尖在機床坐標系中的位置。分析總結了常用對刀工具的使用方法和注意事項，根據加工工件的基準及形狀不同來采用不同的對刀方法。

　　關鍵詞：對刀;坐標系;找正器

　　目前我國已經成為機械制造大國，設備的擁有量名列前茅，數控機床在設備總量中占有的比例越來越大。對于一名數控操作工來說，對刀是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工件的加工精度，同時對刀的效率直接影響數控加工效率。下面以FANUC 0i數控系統為例論述數控銑床的對刀原理及方法。

　　一、對刀的概念

　　一般情況下，數控編程員根據圖紙，選定一個便于編程和對刀的坐標系及其原點，這個原點稱為程序原點。程序原點一般與工件的工藝基準或設計基準重合，因此又把程序原點稱為工件原點。

　　數控銑床通電后，要進行回零操作，目的是建立數控機床的位置測量、控制、顯示的統一基準，這個基準點就是機床原點，它的位置由機床位置傳感器決定。圖1中M點為機床原點，W點為工件原點。

　　所謂對刀，其實就是在機床上測量機床原點與工件原點之間的偏移距離，并設置程序原點在以刀尖為參照的機床坐標系中的坐標。

　　二、對刀方法

　　數控銑床對刀可分為兩大類：一是用加工刀具直接試切對刀，這種對刀方法在數控銑床上應用的較少，只適用于來料為沒有加工過的毛坯件;二是使用找正器等對刀工具來對刀，這種方法刀具不與工件直接接觸，所以適用于來料經過粗加工或精加工的毛坯件和對已加工過的工件進行修復。下面論述使用找正器在數控銑床上對刀的幾種方法。

　　(一)常用找正器的種類

　　X、Y軸常用的找正器有標準驗棒、偏心式找正器、光電式找正器、百分表及表架等，輔助工具有塞尺等。Z軸對刀使用工具有刀具長度測量儀、Z軸對刀儀、量塊、塞尺等。

　　無論使用何種找正工具，它的找正原理是相同的，都是利用找正器來確定主軸的中心及刀尖與找正邊的關系。

　　(二)使用偏心式找正器進行X、Y軸對刀的方法

　　1.分中法(如圖2)。這種方法適用于程序原點在對稱中心的工件。

　　(1)在刀柄上安裝找正器，并將刀柄裝入主軸，在MDI下運轉主軸，轉速為500r/min;

　　(2)快速移動各軸，逐漸靠近工件，將找正器的測量部分靠近工件X的正向表面，主軸沿X的負方向逐漸移動，使用手輪微量移動靠近工件，觀察找正器狀態：

　　①未接觸工件時，找正器下半部分偏擺不定。

　　②接觸工件后，隨著距離的逐漸縮小，找正器的下半部分受到工件邊緣的約束，偏擺幅度逐漸縮小，最后逐漸沒有偏擺。

　　③逐漸縮小移動倍率，找正器上半部分繼續移動，超過相切的臨界狀態后，找正器的上下部分突然錯開一段距離，如果當前檔位足夠小(×1)，則記錄下當前機床坐標系X軸的數值。如果還在較大檔位(×10或×100)則退回未錯位前的位置，縮小檔位繼續靠近工件，直至確定發生偏移的精確值，即為X1。

　　(3)將主軸提起，Y軸不動，X軸移到工件的負向表面;

　　(4)用同樣的方法得到工件X的負向表面機床坐標系X2的值;

　　(5)計算(X1+X2)/2，將值輸入OFSET中G54的X位置;

　　(6)用X軸的找正方法找正Y軸，得到Y1和Y2，

　　并將(Y1+Y2)/2的值輸入OFSET中G54的Y位置;

　　工件的X、Y軸找正完成。如圖：

　　圖2 分中原理圖3 工件坐標系界面

　　2.單邊推算法(單邊靠，如圖4)。這種方法適用于程序原點位于工件邊緣某一角的情況。

　　圖4 單邊推算法原理 圖5 相對坐標系清零界面

　　X、Y軸的找正過程：

　　(1)找正器的使用與分中法時相同。將找正器與工件X正方向的基準邊對正，此時主軸的中心與基準邊相差找正器工作部分的半徑;

　　(2)按面板上的POS鍵，選擇相對坐標系，將X軸清零;

　　(3)升起主軸，參照相對坐標系將主軸向X正方向移動找正器工作半徑R;

　　(4)按OFSET鍵，選擇坐標系界面，光標指在G54X處，輸入X0按測量鍵，此時X軸對刀完成。

　　用同樣的方法可完成Y軸的對刀。

　　3.圓柱形工件X、Y軸的對刀方法。

　　表面為圓柱形的工件程序原點一般在圓柱截面的中心，對刀時可以用分中法，也可以用百分表對刀。具體方法如下：

　　(1)將圓柱形工件夾正，圓柱側面與工作臺垂直;

　　(2)將帶有磁力表座的表架吸于主軸的軸頭上，安裝百分表，表的觸桿指向要穿過工件的中心;

　　(3)用手轉動表架，不斷調整百分表與工件圓柱面的距離(可調表架和X、Y軸);

　　(4)當觸桿與工件表面完全接觸后，只有表針擺動時，根據表針的偏轉方向判斷高低點，通過移動X、Y軸來調整。直至表架轉動時表針不動或擺動極小時找正完成;

　　(5)此時主軸的中心與工件的中心同軸，選擇坐標系界面，光標指在G54X處，輸入X0按測量鍵，光標指在G54Y處，輸入Y0按測量鍵。X、Y軸的對刀完成。

　　(三)數控銑床Z軸的對刀方法

　　Z軸對刀是要確定當前加工刀具的刀尖在機床坐標系中的位置，不能使用其他工具來代替刀具來對刀。常用的對刀有兩種，一是直接試切工件的上表面，二是借助于中間測量工具來對刀，如量塊、塞尺等。下面論述用塞尺來對Z軸的方法。

　　1.當工件的上表面為Z向的對刀面。

　　(1)主軸停轉，將刀具移動至工件正上方，用塞尺放于刀具和工件之間，刀具慢慢下移的同時塞尺要來回移動，調節刀具、塞尺、工件三者距離至塞尺移動時松緊合適

　　(2)取出塞尺，讀出當前機床坐標系中Z值，并將Z值減去塞尺的厚度，將結果輸入OF SET中G54的Z值中。Z軸對刀完成。如圖所示。

　　2.當工件的底平面為Z向的對刀面。

　　(1)主軸停轉，將刀具慢慢移動到工件底平面所在的基準上方(如工作臺)，用塞尺放于刀具和工作臺之間，刀具慢慢下移的同時塞尺要來回移動，調節刀具、塞尺、工作臺三者距離至塞尺移動時松緊合適。

　　(2)取出塞尺，將相對坐標系中Z軸清零，主軸升到要到達的高度值(升高的值減塞尺的厚度)。

　　(3)選擇坐標系界面，光標指在G54Z處，輸入Z0按測量鍵，此時Z軸對刀完成。如圖所示。

　　圖6 Z軸基準平面在上表面 圖7 Z軸基準平面在底平面

　　三、對刀的注意事項

　　1.對刀后在G54的設定中，值均為負數。

　　2.對刀時注意逐漸縮小微量移動檔位，最終確定在最小檔(×1)。

　　3.注意安全移動機床主軸，避免危險動作。

　　4.分中對刀時X1、X2、Y1、Y2值應從機床坐標系中讀取。

　　5.Z軸對刀時使用加工的刀具對刀，不可使用找正器(或標準棒)對刀。

　　6.調節Z向位置時，Z軸的移動速度要慢，防止擠壞刀具、塞尺及工件。

　　7.主軸在停止狀態下方可進行Z向找正。

　　以上是數控銑床在加工時常用的幾種對刀方法，在實際中要靈活運用，不斷摸索，總結出更多更有效的對刀方法。

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