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數控加工中心（xīn）多把（bǎ）刀對刀方法分析

2024-7-16 來源：貴（guì）州電（diàn）子科技職業（yè）學院作者：周華

［摘要］隨著加工製造業的不斷發展，產品精度要求不斷提高，數控加工（gōng）的要求也就隨之提高。文章分析數控機床加工過程中多把刀的對刀方（fāng）法。

［關鍵詞］數控加工；操作機床；對刀（dāo）方法

加（jiā）工製造業包含的（de）內容豐富，種（zhǒng）類繁多，主要包括普通加工、數（shù）控加工和特種（zhǒng）加工等。在加工過（guò）程中，對刀起到關（guān）鍵性的作用。

1、基準的選擇

基準就是在零件（jiàn）的設計和加工製造工程中，用來確定生產對象（xiàng）上的某些點、線、麵的位置時所（suǒ）依（yī）據的那些點、線、麵。根據基（jī）準的（de）用途不（bú）同（tóng），主要分為設計基準和工藝基（jī）準 [1]。

1.1　設計（jì）基（jī）準

設計基準是（shì）零件設（shè）計時所采用的基準。通常情況下，從零件圖的（de）設計尺寸標注上就可以分析得出設（shè）計基準的位置 [1]。

1.2　工藝基（jī）準

工藝基準是零件在加工過程（chéng）中所采用的基準。由於加工製造（zào）的零件結（jié）構不一樣，基準也不（bú）一樣（yàng），在選擇基準時，盡量使用基準統一原則（zé） [1]。

為了保（bǎo）證加工零件的（de）尺寸精度、表麵質量，位置精度，便於加（jiā）工零（líng）件的檢測，零件在機器或機構中的裝配等，在（zài）選（xuǎn）擇基準時，盡量使零件在加工時的工藝基準和零件的設計基準相統一 [1]。如果不（bú）能同時（shí）兼顧，為了保證加工出合格（gé）的零件及便（biàn）於零件加工後的（de）檢測，這（zhè）時優先考慮選擇以設計基準為主（zhǔ），具體的選擇根據零件結構的複雜程度進行分析。

2、X軸、Y軸對刀方法

根據零件結構所定製的毛坯不同，對刀的方法也不一樣（yàng）。試切對刀法和尋邊器對刀法是零件加工過程中常用（yòng）的對刀方法。

2.1 試切對刀法

當加工零件的（de）毛坯為（wéi）粗毛（máo）坯時，即選擇未加工（gōng）的表麵作為（wéi）定位基準麵時，常（cháng）采用試切對刀法。試切對刀法就是通過控（kòng）製機床手輪上的各軸，利用要加工（gōng）的刀具直（zhí）接與工件（jiàn）接觸進行對刀（dāo）。試切法對（duì）刀時由於刀（dāo）具直接和工件（jiàn）接觸（chù），會（huì）在工件（jiàn）表麵留下輕微的刀痕，對刀（dāo）也不是很準確，精度較低（dī）。故此方法隻適用於零件精度不高、工件加工餘量較大、工件的裝夾定（dìng）位（wèi）麵及零件毛坯的加工等。

2.2尋（xún）邊（biān）器對刀法

當加工零件的毛坯為精毛坯時，即選擇已加工的表麵作為定位基準麵時（shí），常采用尋邊器對刀法（fǎ）。尋邊器對刀法和試切對刀（dāo）法的原理（lǐ）相同，隻是（shì）在刀柄上安裝的對刀儀器不同，且對刀時不（bú）會在工件上（shàng）留下對刀痕（hén）跡，具（jù）有（yǒu）很高的（de）對刀精度。所以（yǐ），對於零件表麵要求較高或已加工過的表（biǎo）麵，選擇尋邊器對刀法進行對刀最（zuì）好。

3、Z軸的對刀（dāo）方法

Z 軸的對刀方法就（jiù）是利用安裝在刀柄上的刀具直接或（huò）間接和工（gōng）件表麵接觸而得到 Z 軸的定位基準的方法。當加工零件表麵是（shì）未（wèi）加工（gōng）過的表麵時，可以利用試切法進行對刀；當（dāng）加工零件表（biǎo）麵是已加工過的表（biǎo）麵時，由於（yú）試切法對刀會在（zài）加工（gōng）零（líng）件表麵留下刀痕，所以此（cǐ）方法不（bú）適用。此時就應該想辦（bàn）法解決這個問題，既要完成對刀，又不能讓刀（dāo）具（jù）和（hé）工件直接接觸（chù），可以選擇 Z 軸對刀儀、對刀棒或標準（zhǔn）量塊來疊加在工件的上表麵，讓刀和它們接觸後再減（jiǎn）去（qù）它們的高度（dù）值就可以了。根據經驗，一般情況下不允許使用Z 軸對刀儀，且多把刀加工時的 Z 軸基準必須（xū）一致，否則加（jiā）工（gōng）的零件就不合（hé）格。下麵介紹數控加（jiā）工中心多把刀對刀的（de）方法。

3.1　使用標準刀具進行（háng）對刀

多把刀進（jìn）行對刀時，由於每把刀具（jù）的直徑、長（zhǎng）度都不一樣，即使直徑相同，在刀柄上安裝刀具時（shí），也不能保（bǎo）證安裝（zhuāng）後的刀具長度是一致的（de）。同時要保證不同直徑和長度的（de）刀具在（zài）加工中的定（dìng）位（wèi）基準點一致，就要使用刀具補償配合使用。不同直徑的刀具對完刀後，隻需在刀偏表中對應刀號裏修改刀具的形狀（D）值即可。但（dàn）刀具的長度不一樣長時，仍然要在刀偏（piān）表裏（lǐ）輸入不（bú）同刀具對應的長度補（bǔ）償值，下麵就不同長度刀具的（de）測量（liàng）進行分析講解。

3.1.1　選擇（zé）標準刀具

標準刀（dāo）具選擇時直徑要盡量大，長度要足夠長。因為（wéi）在加工過程（chéng）中，不同工藝參數的刀具（jù）受力不一樣，如粗（cū）加工時，要快速去除工件餘量，這時刀具在切（qiē）削過程中受力較大。標（biāo）準刀具選擇好後，後麵加工的所有刀具都是以它作（zuò）為標準來進行測量的（de）。標準刀具在加工（gōng）過程中出現斷刀後，標準就沒有了，所以標準（zhǔn）刀具要選擇直徑較大（dà）的。加工完後，刀具長度補償（cháng）取消，然後抬（tái）刀。為了避免（miǎn）刀具抬刀（dāo）移動時不會撞到工件，標準（zhǔn）刀具的長（zhǎng）度盡量選擇較長的（de）刀具。

3.1.2　選（xuǎn）擇基（jī）準

由（yóu）於零件的高度不一樣，在加（jiā）工（gōng）過程中，很多表麵已被銑削加工了，所以，不能用（yòng）零件的上表麵作為基（jī）準（zhǔn）來進行測量。要盡量選擇機床上一個固（gù）定不（bú）變的表麵作為基準。如夾具的上表麵、機床工作（zuò）台的上表麵（miàn）等都是固定且不（bú）是（shì）需要加工的表麵，選擇它們作為（wéi）基準較為理想。以一個（gè）普通的（de）平口（kǒu）鉗夾具為例，介紹夾具的選擇（zé），平口鉗夾具（jù）主要由固定鉗口、活動鉗（qián）口、底（dǐ）座和傳力裝置等構成，零件加工的過程中因受銑削力的影響，活動鉗口因受力會發生微小的變化，為了保證後續加工刀具的加工精度，選擇固（gù）定鉗口的上表麵作為對（duì）刀（dāo）的固定基準麵（miàn）最佳。選擇機床（chuáng）工作台（tái）的上表麵作為固定基準時，這個表麵是最理想的（de）基準麵，但要注意 Z 軸的最大行程量。基（jī）準麵選擇好後（hòu），由於刀具不能和這個基準麵接觸，這時要（yào）想辦（bàn）法找一個間接基準，可以選擇對刀棒（bàng）或標準塊表麵作為間接基準。對刀進行測量時，刀具和間接基準麵接觸即可。

3.1.3　對（duì）刀測量

當標（biāo）準刀具、基準和間接基準都確定以後（hòu），就可以進行多把刀的對刀測（cè）量了。首先，使用標準刀具把加工工（gōng）件的基準對好並將機床機械坐標（biāo）的（de）X、Y、Z 值輸入到G54-G59工件坐標係對應的X、Y、Z 裏，這時（shí）工件的基準點就確定了（le）。其（qí）次，用多把刀加工工件時的工藝基（jī）準（zhǔn）不變，就要找到標準刀具的零值，以後每把刀具都以標準刀具的零（líng）值為基準進行測量，把它們與標準刀具的差值輸入到（dào）機床對應刀偏的形狀（zhuàng）（H）值裏。操作方法：以平口鉗固定鉗口的上表麵為基準，Φ10的對刀棒、刀偏表裏的1號刀為例（lì）進行操作講（jiǎng）解，把 Φ10 的對刀棒放到固定鉗口的表麵上，把機（jī）床操作麵（miàn）板上的功能旋鈕旋到（dào）手輪，點擊坐標（biāo）畫（huà）麵，操作手輪把標準刀具快速調移動（dòng）到對刀棒（bàng）的上表麵，把手輪上的旋鈕（niǔ）調（diào）到Z 軸，倍率調（diào）到“×10”擋，慢慢移（yí）動（dòng）標準刀具，在刀（dāo）具（jù）和基準麵之間來回（huí）滾動對刀棒。

當間隙很小時，把手輪的倍率調到“×1”擋，慢慢（màn）移動刀（dāo）具直至對刀棒能在刀具（jù）及固定鉗口之間剛好滾過即可。在機床綜合位置界麵上輸入Z 軸零點，點擊預置，相對坐標的Z 值為0，點擊設置（zhì）返回機床刀偏（piān）界麵，在刀偏裏（lǐ）1號刀對應的長（zhǎng）度（dù）值輸入0，這樣標準刀具的零值就確定（dìng）了。

為了保（bǎo）證後麵（miàn）加（jiā）工刀（dāo）具（jù）對刀時的基（jī）準不變（biàn），最好把此時Z軸（zhóu）零（líng）點所對應的機械坐標的 Z 值輸入到工件坐標係下的G54-G59中的某一個（gè）坐標（biāo）係（xì）裏記（jì）錄下來。多把刀對刀（dāo）時就以（yǐ）標準刀的零值為基準進行對刀。以2號刀（dāo）為例講（jiǎng）解，卸下標（biāo）準刀，換上2號刀，按照標（biāo）準（zhǔn）刀（dāo）的操作方法進行對刀，對完後點擊機床綜合位置的坐標畫麵，這時的Z 值不是0，把這時的Z 值輸入到機床刀偏2號刀對應（yīng）的形狀（H）值裏（程序裏用 G43 輸（shū） +Z 值，用 G44 輸 -Z 值）。其他加工刀具對刀的操（cāo）作方法和2號刀一樣操作即可。

3.2　工件坐標係G54-G59的Z值為0對刀方（fāng）法

此種對刀的方法（fǎ）就是把每把刀對（duì）刀測量的（de）數值直（zhí）接輸入機床刀偏對應刀具號的形狀（H）的值裏，對刀的原理（lǐ）與第一種對刀的方法有類似（sì）之處。加工工件在X、Y 方向的對刀方法都是一樣的，這裏主（zhǔ）要講（jiǎng）多把刀（dāo）的Z 向對刀。注意這時要把機床工件坐標係 G54-G59 中（zhōng）自己需要使用的Z 值改為（wéi）0。

（1）工件 Z 向零點的確定。先把機床上固定的基準麵（miàn）、對刀棒或對刀標（biāo）準塊（kuài）確定後，再來確定加（jiā）工工件（jiàn）的Z向基準麵。以（yǐ）機床（chuáng）刀偏中的1號刀，平口（kǒu）鉗（qián）固定鉗口的上表麵為固定（dìng）基準麵，Φ10的對刀棒為間（jiān）接基準為例分析講解。先（xiān）把刀具的位置快速地移動到固定鉗口上表麵的上（shàng）方，把機（jī）床操作麵板的功能旋鈕打（dǎ）到手輪，按坐標畫麵，操作手輪把（bǎ）標準刀具調整到對刀的大概位置，把手輪上的旋鈕調到Z 軸，倍率（lǜ）調到“×10”擋，慢慢移動刀具（jù），在刀具和基準麵之間來回地滾動對刀棒，當間隙很小時，把手輪（lún）的倍率調到“×1”擋，慢慢移動刀具直至對刀棒能在刀具（jù）及固定鉗口之間剛好滾過即可。在機床綜合位置所示的界麵上輸入Z 軸（zhóu）零點，點擊預置，把機械坐標的 Z 值直接輸入到機床刀偏所示的形狀（zhuàng）（H）對應的1號刀裏，這時隻是找到刀具 Z 向的基（jī）準值，但工件加工的 Z 向的基準還沒有找到，因為加（jiā）工（gōng）時，加工工件的（de）基準都是相同的。使用同（tóng）樣方法，把刀（dāo）移到（dào）工件的上方，搖動（dòng）手輪直至對刀棒剛好能（néng）在刀具和工件上（shàng）表麵之間滾過即可。此時機床（chuáng）顯示區域的綜合（hé）位（wèi）置所示下的相對坐標有一個對應的 Z值，但這個值是刀（dāo）具零值到工件上表麵（miàn）的值，用這個值減去對刀棒直徑才是工件表麵的基準值，然後再把減去標準（zhǔn）棒直徑所得的這個值輸入到機床工件（jiàn）坐標係（xì）所示偏置坐標係 G54（000號（hào） EXT）的Z 值裏，相當於工（gōng）件（jiàn）上表麵的基準在刀具0點上偏移（yí）一個值，而（ér）且這個值對每把刀具都是固定的。

（2）對刀測量。當第一把刀具及工件上表麵的基準確定以後，其他刀具的對刀方法就和1號刀具的對刀方法是一樣的，隻需把每把刀具對完刀後的機（jī）械（xiè）坐標值（zhí）輸入到機床刀偏所（suǒ）對（duì）應刀具號的形狀（H）的值裏即可。

為了保證加工工件的質量（liàng）和精度，應該在第一（yī）把刀（dāo）具對完刀後輸（shū）入對（duì）刀程序（xù）進行（háng）效驗，避免因（yīn）第一把刀具對刀有誤（wù）而影響（xiǎng）工件的（de） Z 向基準及其他刀具的對刀，從而影響工件加工精度及質量。

4、對刀注意事項

（1）固定基準與間接基準的選擇要合（hé）理。

（2）對刀過程中，對刀棒或標（biāo）準塊的選用（yòng）一定要方（fāng）便操作。

（3）對刀棒或標準塊在刀具和固定基準麵（miàn）之間（jiān）的間隙要控製（zhì）好。

（4）兩種對刀方法不一樣，要注意（yì）對刀後（hòu）輸入的值是相對坐標值還是（shì）機械坐標值。

5、結束語

綜合以上（shàng）兩種對刀方（fāng）法（fǎ），其原理都是類似的，在加工（gōng）中各有千秋。使用標準刀具進（jìn）行對刀的方法進行對刀（dāo）操作，要注意（yì）的是標準刀具在加工過程中不能（néng）出現斷（duàn）刀、機（jī）床不能出現加工錯誤緊急停機而導致Z 軸零點的坐標變化。第（dì）二種對刀操作優勢明顯，不會受加工過程中出現打刀、斷刀、機床停機的影響，在企業（yè）使用比較普遍。在數控加工中心的加工過（guò）程中，對刀的過程十分重要，需要操作者認真仔細地操作，一旦對刀過程出現了問題，加工時就會出現一係列的問（wèn）題，如撞刀、撞夾具（jù）、機床損壞等，不僅帶來經濟損失，還會影響工（gōng）件加工的工期（qī），故操作時一定要慎重。

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