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華中數控銑床對刀方法探討

2021-7-2 來源：達州職業技術學院機電工（gōng）程係作者：陽濤

摘要：數（shù）控銑床加工前必須對刀，不（bú）同的數控係統對刀的方法也有所不同（tóng）。基於此，以華中（zhōng）數控 HNC210B 為例，闡述了數控銑床對刀的指令、方法和對刀過程（chéng）。

關（guān）鍵詞：對刀；工件坐（zuò）標係；G54

數控銑床在加工（gōng）之前必須進行對刀，否則數控係統無法識（shí）別編（biān）程人員設定的工件坐標係，也就無法進行正常加工。對於（yú）同一個零件的加工（gōng），不同的編程人（rén）員設定的工件坐標係原點可能不同，因此對刀時的（de）步驟和設定方（fāng）法也不同。本文（wén）以華中數控 HNC-210B 為例，說明數控銑床（chuáng）對刀的不同方法（fǎ）和步（bù）驟（zhòu）。

1、對（duì）刀的不同指令

對刀任務為（wéi）設定如圖 1 所示的工件上表麵（miàn）中心點作（zuò）為工件坐標係原點（編程原點（diǎn））。

1.1　使用坐標（biāo）係設定指（zhǐ）令 G92 對刀

1.1.1　格式

格式為：G92 X_Y_Z_。其中，X、Y、Z 為刀具刀位

點相對於工件坐標係（xì）原點的坐標。

圖（tú） 1 工件坐標係（xì）原點（diǎn）圖

1.1.2　操作方（fāng）法（fǎ）

使（shǐ）用手輪方式使刀具與工件左側（cè）接觸（看（kàn）到有少量切屑即可（kě），也可以使用尋邊器），記下此時的機（jī）床實際 X 坐（zuò）標；再使刀具與工件右側接觸，同樣記下此時的機床（chuáng）實際（jì） X 坐標；算出兩個 X 坐（zuò）標的平均（jun1）值，即為工件上表麵中心點的（de）X 坐標。同理，使（shǐ）刀具接觸工件的前側和後側，可以算出工件上表麵中心點的 Y 坐（zuò）標。再使刀具與工件上表麵接觸（也可以采（cǎi）用（yòng） Z 軸對（duì）刀器），記下此時的機床實際 Z 坐標，即為工件上表麵中心點的（de） Z 坐標，最後移動刀具使其機床（chuáng）實際坐標到達前（qián）麵（miàn）算出的 X、Y、Z 坐標，也就是刀具位於了（le）工件坐標係原點，因此刀具（jù）的刀位點相當於工件坐標係原點的坐標是（0,0,0），則程序（xù）中的指令為：G92 X0 Y0 Z0。

但（dàn）是加工之前，刀具與工件之間（jiān）不（bú）能接觸，要有一定距離，比如刀具（jù）在工（gōng）件坐標係原點正上方（fāng） 100mm，則刀具移動的 Z 坐標要（yào）在原（yuán）來的（de）基礎上（shàng）加上 100mm，故刀（dāo）具的刀位點相當於（yú）工件坐標係原點（diǎn）的坐標是（0，0，100），則程序中的指令為：G92 X0 Y0 Z100。要注意的是，在加工之前刀具不能再移動，否則建立的（de）工（gōng）件坐標係會被（bèi）破壞，無法進行正常加工，這對於操作人（rén）員將十分不方便，並且還需要操作（zuò）人員自己算出平均值，比較（jiào）麻（má）煩，因此一般情況下（xià）不會（huì）采用 G92 指令設定工件坐標係。操作步驟示意如（rú）圖 2 所示。

1.2　使用工件坐標係選（xuǎn）擇指令 G54 ～ G59 對刀

1.2.1　格式

格式為：G54/G55/G56/G57/G58/G59。

1.2.2　操作方法

按操作麵（miàn）板（bǎn）上“設置”→“坐標係”對應（yīng）功能鍵，進入如圖 3 所（suǒ）示的坐（zuò）標係（xì）界麵，通過光標鍵及翻頁鍵（jiàn）在G54 ～ G59 中選擇，以選擇 G54 為例。使用手（shǒu）輪方式使刀具（jù）與工件左側接觸，將光標移動（dòng）到（dào） G54 的 X 位置（zhì），如圖 3所示（shì），按下界（jiè）麵最後一行（háng）的“記錄Ⅰ”，再使刀具與工件右側接觸，按下界麵最後一行的“記錄Ⅱ”，再（zài）按下界麵最後（hòu）一行的“分中”，則確定（dìng）了 G54 的 X 坐標，將光標移動（dòng）到 G54 的 Y 位置，同理（lǐ）可以確定 G54 的 Y 坐標。最後使刀具與工件（jiàn）上表麵接觸，按下界麵最後一行的“當前位置”，注意（yì）在確定 Z 坐標前要將光標移動到 G54 的 Z 位置。程序（xù）中的指令（lìng）中加入 G54，數控係統會自動調用（yòng） G54 存入的 X、Y、Z 值。由於 G54 ～ G59 對刀操作簡單，不需要

操作人員計算平均值（zhí），並且加（jiā）工之前刀具可以任意移動（dòng），因此通常情況下都采用 G54 ～ G59 方式對刀。

圖 2 刀具操作步驟示意圖（tú）

圖 3　坐標係界麵

2、同一工件不同工件坐標係的對刀

上述對刀任務選擇的是工件上表麵中心作為工件坐標係原點，而不同的編程人（rén）員選擇的工件坐標係原點可能不同，還可以選擇上表麵的 4 個角點作為工件坐標係原點。

2.1　以工件上表（biǎo）麵的左上角作為工件坐標係原點

如圖 4，使刀具（jù）接觸工件的左側和前側，由於刀（dāo）具中心與工件坐標係（xì）原點相差（chà）一個刀具半徑值，因此需要偏置。由圖可知，工件坐標係原點處於左側刀具的右邊（+X 方向），故 G54 的 X 坐標應該加上刀具半徑（jìng）值，工件（jiàn）坐（zuò）標係原點處於（yú）前側刀具（jù）的後邊（-Y 方向），故 G54 的 Y 坐標應該（gāi）減去刀具半徑值。加上或減去刀具半徑值可以（yǐ）通過圖 3 中最後一（yī）行的“正向偏置（zhì）”“負向偏置（zhì）”來進行。如要加上（shàng）半（bàn）徑值，按“正向偏（piān）置”，輸入半徑值後回車即可；如要減去半徑值，按“負向偏置”，輸入半徑值後回車即可。

2.2　以（yǐ）工件上表麵的（de）右上角作為（wéi）工件坐標係原點

同理，如圖 5，G54 的 X 坐標應減去刀具半徑值，G54的 Y 坐標應減去刀具半徑值。

2.3　以工件上表麵的右下角作為工件坐標係原點

同理，如圖 6，G54 的 X 坐標應減去刀（dāo）具半徑值，G54的 Y 坐標應加上刀具半徑值。

2.4　以工件上表麵的左（zuǒ）下角作為工件坐標（biāo）係原點

同理，如圖 7，G54 的 X 坐（zuò）標應加（jiā）上刀具半徑值，G54的 Y 坐標應加上刀（dāo）具半徑值（zhí）。

圖 4 刀具中心（xīn）與工件坐標係原點偏置（zhì） 1

圖 5 刀具中心與工件坐標係原點偏置 2

圖 6 刀具中心與（yǔ）工件坐標（biāo）係原（yuán）點偏置 3

圖 7 刀具中心與工件坐標係原點偏置 4

3、多把刀具的 Z 向（xiàng）對刀

數控銑床加工中（zhōng），經常會使用多把不同的刀具加工同一（yī）個零件，理論上每一把刀具都（dōu）需要對刀。對於加（jiā）工同一個零件，每一把刀裝夾到主軸上時，刀具的軸（zhóu）心線都是同軸的，因此隻（zhī）需（xū）要對標準刀進行 X 向和 Y 向對刀，其他刀

具不需要對 X 向和 Y 向，使用和標準刀（dāo）相同的對刀值即（jí）可。每一把刀裝夾到主軸上的長度不同，因此每一把（bǎ）刀的 Z 向必須（xū）對刀（dāo）。如（rú）果把每一把刀所對的 Z 值都記下來，然後在使用每一把刀之（zhī）前將 G54 的 Z 值進行修改，則非（fēi）常麻煩，並且（qiě）耽誤時間，效率低。為了提高效率，可以采用刀具長（zhǎng）度補償的方（fāng）法進行 Z 向對刀（dāo）。

3.1　每一把（bǎ）刀都進行長度補償的 Z 向對刀（絕（jué）對坐標）

將 G54 的 Z 值輸入零，按“刀補”中的“刀（dāo）補表”鍵，進入如圖 8 所示的界麵，然後將每一（yī）把（bǎ）刀所對的 Z 值輸入（rù）到長度補償裏。

圖 8　補刀表界麵

3.2　設置標準刀進行長度補償的 Z 向對刀（相對坐標）

將 G54 的 Z 值（zhí）輸入（rù）一號刀（標準刀）對應的 Z 值，按（àn）“刀補”中的“刀補（bǔ）表”鍵（jiàn），進入如圖（tú） 8 所示的界（jiè）麵，一號刀的長（zhǎng）度補償值輸入零（líng），其他刀的長（zhǎng）度補償值（zhí）輸入其與一號刀的長度差值。長度差（chà）值（zhí）確（què）定方法：一號刀與工件上表麵接觸，按（àn）“設置”中的“相對清零”鍵，進入如圖 9 所示的界麵，按“Z 軸清零”，再（zài）換成其他刀具，同樣使（shǐ）刀具與（yǔ）工件（jiàn）上（shàng）表麵接觸，屏幕上顯示的 Z 軸相對實際坐標即為長度差值。

4、刀具折斷後的對刀

數控銑削加工中會出現刀具（jù）折斷的（de）情（qíng）況，特別是精（jīng）加工（gōng）時采（cǎi）用（yòng）直徑很小的（de）刀具（jù）時，如（rú）果切削參數（shù）設置不（bú）合理，很容易斷刀。斷刀後，對刀的表麵已經被切掉，因此可（kě）以利用 Z 軸對刀器對新刀具進行（háng） Z 向對刀（dāo）（X 向和 Y 向不需要對刀），如圖 10 所示。

4.1　絕對坐標方式

將 Z 軸對刀器平放在（zài）工件上或平口鉗上，先用標準刀與 Z 軸對刀（dāo）器上表麵接觸（Z 軸對刀器指針指到（dào）零），記下此時的 Z 坐標（如（rú） -388.5mm）；再換成新刀具，同樣使其與 Z 軸對刀器（qì）上（shàng）表麵接觸（chù），記（jì）下此（cǐ）時的 Z 坐標（如 -408.5mm），則兩者的差值為 -20mm。再計算標準刀與斷刀的長度補償差值，如為 -22.5mm，兩個（gè）差值求差為 2.5mm，說明新刀比斷刀長了 2.5mm，則新刀的長度補償值（zhí）應為斷刀長度補償值（如 -308.6mm）的基礎上加上2.5mm。此方法比較繁瑣，也容易出錯，故一般不用（yòng）。

圖 9　清零界麵

4.2　相對坐標（biāo）方式

將 Z 軸對刀器平放在（zài）工（gōng）件上或平口鉗上，先用標（biāo）準刀與 Z 軸對刀器上表麵接觸（Z 軸對刀（dāo）器指針指到（dào）零），按“設置（zhì）”中的“相對清零”鍵，按“Z 軸清零（líng）”，再換成新刀（dāo）具，同樣使其與（yǔ） Z 軸對刀（dāo）器上（shàng）表麵接觸，屏幕（mù）上顯示的（de） Z 軸相對（duì）實際坐標就是長度差（chà）值，將其輸入到對應的長（zhǎng）度補償值（zhí）裏即可。這種（zhǒng）方法不用計算（suàn），操作（zuò）非常簡單。

圖 10 刀具折斷後的對刀圖（tú）

5、結語

對於不同的操作人員和不同的數控係統，數控銑床的對刀方法不盡（jìn）相同（tóng）。在實際操（cāo）作過程中通過不斷摸索，選擇操（cāo）作最簡單、最不容易（yì）出錯的方法對刀，可以起到事半功倍的效果。

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