搖籃式五軸數控（kòng）機床的對刀方法——以華中 848D 係統五軸（zhóu）機（jī）床（chuáng）為例-刀具網-數控機床市場網

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搖籃式五軸數控（kòng）機床的對刀方法（fǎ）——以華（huá）中 848D 係統五軸機床為（wéi）例

2020-12-28 來源：吉林鐵道職業技術學（xué）院作者：莊德新

摘（zhāi）要（yào）：隨著科學技術的進步與創新，製造業水平的（de）不斷提高，五軸數（shù）控機床已（yǐ）成（chéng）為製造業中不能缺少的加（jiā）工設備，廣泛應用於航空航天、軍事科研、民品製造、精密器械等領域，五軸數控機床既是衡量國力的標尺，又能衡量一個國家的製造業的水平高低，本文（wén）以我國自主研發的 HNC-848D 數控係統五軸機床為例，詳（xiáng）細講解對刀方法。

關鍵詞：3+2 回轉台；五軸對刀；數控機（jī）床（chuáng）；搖籃式五軸

數控機床加工能力體現一個國家製造業水平的象（xiàng）征，是（shì）裝備製造業的基礎，它為新產品的試製與研發（fā）提供了重要的技術手段，更是高新技術產業和（hé）國防軍工現代化的戰略裝（zhuāng）備。五軸機床科技含量高、精（jīng）密度高、是專門加工複雜零件的（de）機床（chuáng），也是解決葉輪、葉片、汽（qì）輪機轉（zhuǎn）子、大型曲軸等零件加工的唯一手段。

1、HNC- 848D 五軸數控機（jī）床的特點

1.1、HNC- 848D 五軸數控機床是在原（yuán）有的 X、Y、Z 的坐標基（jī）礎上增加（jiā）了兩個旋轉坐標軸。圍繞著 X 軸旋轉的（de）坐標（biāo）軸是 A軸，圍繞（rào）著 Z 軸旋轉的（de）坐標（biāo）軸是 C 軸，機床有 5 個伺服係統（tǒng），五軸數控機床主要有三種結構形式：分別是工作台傾斜型、主軸傾斜型、工作台 / 主軸傾斜（xié）型（xíng）。而一般工作台傾（qīng）斜型的結構形式是最（zuì）常用的一種形式，A 軸的（de）一般工作範圍 +100 度至 - 100 度。當 A 軸回轉大於 90 度，工件切削時會對工作台帶來很大的（de）承載力矩。C 軸是 0 度～360 度任意回轉。這樣通過 A 軸和 C 軸的結合，除（chú）了固定在工作台的底麵之外，其它（tā）五個麵都可（kě）以由立式主軸上的刀具進行切削（xuē）加工。A 軸和 C 軸的最小分度值一般為 0.001 度。傘式刀庫能安裝 16 把刀具，主軸錐孔為（wéi） BT30、氣壓 0.6MPa、最大工件直徑為 φ250mm。主軸每分鍾最高轉速20000 轉。

1.2、加（jiā）工前，兩個旋轉軸先將進行旋轉，將工件傾斜在一個固定的位置，通過回轉工（gōng）作台來定義空間中的（de）旋轉加工麵，再由 X、Y、Z 坐標軸進行進給切削加工。在此工作平麵，可以進行編程 2D 或 3D 加工操作。加工時回轉軸總是將（jiāng）要加工的平麵旋轉（zhuǎn）到與 Z 軸垂直的位置在進行切削加工（也（yě）稱（chēng）定向加工），並保持固定。

1.3、從工藝角度來講，轉台通過旋轉可以（yǐ）進行精確的定（dìng）位，相比三軸機床，可將不同（tóng）的三個加工平麵或曲（qǔ）麵合在一個加工（gōng）程序裏進（jìn）行加工，可減（jiǎn）少因多次裝夾帶來的誤差，精度穩定（dìng）、操作靈活，可通過設計更緊湊合理的夾具，充分拓展轉台的空間（jiān），可以一次性裝夾加工更多的平麵。對於像葉輪或複雜曲麵零件（jiàn）的加工，五軸機床有著先天的（de）優勢（shì）。

2、準備工作

2.1、開機回零

機床上電（diàn），5 秒後數控係統在開機，否則會因為電流過（guò）大（dà），擊穿內部零部件。等待進入正常界麵後，先進行各坐標軸回零操作，按機床麵板上的回零鍵，（Z 軸先回零，依次 X.Y 軸回零、最後 A、C 軸回零（líng）），使各坐標軸複位。

2.2、裝夾工件

將毛坯安裝固定（dìng）在旋轉台上，使得（dé）毛坯露出夾具的高度大於銑（xǐ）削加工的（de）深度。夾持工件時應遵循力（lì）的大小，力的方向和作用點，夾緊工件時，力的（de）方向不能破壞工件（jiàn）定位。應夾持工件剛性較好的部位，以免工（gōng）件產生變形，並且應夾持靠近工件的加工部位。夾緊力的大小要合適，過大會使工件變形或夾具損壞，過小會使工件（jiàn）在加工過程中發（fā）生鬆動或飛出造成事故。

3、對刀原理與方法

3.1、當各坐標軸回零後（Z/X/Y/A/C 軸（zhóu）回零）使主軸軸線垂直於工作台，手輪模式下，搖動（dòng）手輪將基準刀具（jù）移動到工件的上方中心（xīn）位置。編程原點一般設置（zhì）在工件上表麵中心位置，即對刀時采用四麵碰邊，頂（dǐng）麵為零的方法。

3.2、測量刀長可分為以下兩種（zhǒng）

一種是機內測量（liàng）刀具（jù）長度（dù），另一種是機（jī）外對刀儀測量，本文以機內測量刀具長度為例（lì），詳細講（jiǎng）解對（duì）刀操作的方法。

3.3、對刀步驟

（1）將杠杆百分表安裝（zhuāng）在旋轉（zhuǎn）坐（zuò）標軸的電機平麵上，使百分表歸零，移動百分表與主軸端麵接觸（chù），測量時需注意觀察百分表的測頭與主（zhǔ）軸端麵接觸良好，主軸端麵與百分表（biǎo）接觸後，使主軸端麵向 Z 軸負方向移動約0.2mm 左右，觀察並（bìng）記住表指針的擺動位置，把機床的相對坐標清零。（如圖 1 和圖 2 所示）

（2）注意安裝（zhuāng）的百分表不能動（dòng），將基準刀具安裝在主軸上，使得刀具的底麵切削刃與百分（fèn）表的觸頭（tóu）接觸，並且使得（dé）百分表的指（zhǐ）針指向與（yǔ）測量主軸端麵時的指針數值保持一致，測量後讀取數值，此時（shí） Z 軸的（de）相對坐標值就是刀具的長度補（bǔ）償值。（如圖3 和（hé）圖 4 所示）

（3）按刀補鍵，找到與刀具號相對應的補償號，測量的是幾號刀具（jù）就將測量所得（dé）的刀長數值輸入到對應的幾號（hào）刀具長度補（bǔ）償地址值中（zhōng）（如 2 號刀具，輸（shū）入到刀補值 002 號的（de）長度補償 Z值參數中），注（zhù）意輸入刀長的（de）參數（shù）一定為正值，否則撞（zhuàng）刀，此時基準刀具（jù）長度測量完成。（如圖 5 所示）

（4）MDI 狀（zhuàng）態下（xià）輸入 M03 S500，將刀具轉動，手輪模式下將刀尖或刀具底麵切削刃搖到與工件（jiàn）上表麵接觸。

（5）當（dāng）刀尖搖到（dào）與工件接（jiē）觸後，將 Z 軸當前機械坐標值，輸入到 G54～G59 坐標係（xì）的（de） Z 坐標值中，H 值的偏置（zhì）運算：用當前的（de） Z 軸的機械坐標（biāo）值減去刀具的長度補償的補償值，並將 Z 軸（zhóu）計算的結果輸入到 G54～G59 坐標係的 Z 坐標值中，此（cǐ）時的坐標就是最終（zhōng） G54 的 Z 軸坐標值。（實際是主軸端麵是 Z 軸的（de）零點，隻是在調用刀具（jù）號時，Z 軸抬起的高（gāo）度正好是刀補中長度補償值的數值，所（suǒ）以使（shǐ）得刀（dāo）尖或刀刃與工件上頂（dǐng）麵正好接觸，即為 Z0）。（如圖 6 所示）

（6）工件 X、Y 方向的對刀（dāo），如（rú）工件規整可用分中法來設定工（gōng）件 X、Y 軸的坐標值，采用尋（xún）邊器進行分中，五軸的工件分中原理與方法與 3 軸數控銑床一（yī）致，設置數值也相同，都是將 X、Y 坐標值設置到 G54～G59 的坐標係中。

（7）對（duì）刀（dāo）結束後，進行驗證刀具，在 MDI 模（mó）式入:G54 G90G01 X0 Y0 F800 G01 G43.4 H02 Z20，啟動程序開始（shǐ）運行，機床運動停止後（hòu），用直徑20 刀棒進行測（cè）量驗證高度。

（8）如加工需（xū）要多把刀，其（qí）他刀具的刀具長度測量方法，重複 a～c 的步驟，按照（zhào）所測量的刀具號輸入到對應的 Z 軸刀具長度補償地址值中，且（qiě）一定為正值。

4、結論

本文介紹（shào）了華中 848D 係統搖籃（lán）式五軸數控（kòng）機床的（de）對刀方法和操作步驟（zhòu），當（dāng）然在具（jù）體操作（zuò）實施過程（chéng）中還（hái）需要掌握一些技術和要領，本文所講述的操作步驟（zhòu）雖然看起來簡單，但要真正的掌握（wò）和應用它，還需要理論（lùn）結合實踐，實踐驗證理論，並在實踐中不斷體驗、反思和提升（shēng）。

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