數(shù)控銑床對刀方法

時間：2025-07-26 14:35:22 數(shù)控畢業(yè)論文

實用的數(shù)控銑床對刀方法

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　　實用的數(shù)控銑床對刀方法【1】

　　【摘要】本論文闡述了機床坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系等概念，結(jié)合具體零件，以FANUC-0i系統(tǒng)為例，圖文并茂的探討了數(shù)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(jié)果的編程方法。

　　【關(guān)鍵詞】數(shù)控銑床;坐標(biāo)系;對刀;補償

　　1 坐標(biāo)系的相關(guān)介紹

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

　　機械坐標(biāo)值(機床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值)是數(shù)控系統(tǒng)判斷刀具位置的依據(jù)，而我們在編程時采用的是工件坐標(biāo)系，工件坐標(biāo)系是編程和加工時采用的，工件坐標(biāo)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(shè)定。

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

　　下面以FANUC-0i系統(tǒng)數(shù)控銑床為例，結(jié)合具體零件的加工過程，詳細闡述數(shù)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(jù)對零件進行工藝分析后，選擇圖中的Qw作為工件坐標(biāo)系的原點。

　　2.1 工件的定位與裝夾(對刀前的準備工作)

　　數(shù)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(huán)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(dǎo)軌或者垂直導(dǎo)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(diào)整虎鉗位置，使百分表上指針的擺動差值在允許范圍內(nèi)，如圖3所示。

　　針對于工件的高度情況，在平口鉗鉗口內(nèi)放入形狀合適和表面質(zhì)量較好的墊鐵后(一般是標(biāo)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(jù)零件圖淺談常用的對刀方法

　　對刀操作分為X、Y向?qū)Φ逗蚙向?qū)Φ丁Φ兜牡臏蚀_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(yīng)。根據(jù)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(biāo)準芯棒和塊規(guī)對刀法;(3)采用尋邊器、偏心棒和Z軸設(shè)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(jù)選擇對刀點位置和數(shù)據(jù)計算方法的不同，又可分為單邊對刀、雙邊對刀、轉(zhuǎn)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(biāo)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(shè)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(shè)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(biāo)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?qū)Φ?/p>

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

　　(2)起動主軸中速旋轉(zhuǎn)(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(cè)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(cè)。

　　(3)靠近工件時改用微調(diào)操作(一般用0.01mm來靠近)，讓刀具慢慢接近工件左側(cè)，使尋邊器φ10mm接觸棒恰好接觸到工件左側(cè)表面(觀察，聽聲音、只要出現(xiàn)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(biāo)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(biāo)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(biāo)是X=318.729+5=323.729mm 。

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

　　(6)把得到的X，Y值輸入到機床工件坐標(biāo)系G54～G59里，如圖7

　　2.3.2 工件Z向?qū)Φ?/p>

　　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(biāo)點對好，所有刀具對刀時，X，Y軸的坐標(biāo)值是不會發(fā)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(shè)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?qū)Φ镀鳎屩羔槡w零)

　　對第一把刀(φ50mm面銑刀)

　　(1)機床裝上刀具，主軸不旋轉(zhuǎn)。

　　(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(zhuǎn)動，在一圈以內(nèi)，讓指針歸零，記下此時機械坐標(biāo)的Z向坐標(biāo)值。然后輸入到刀具補正(OFFSET)代碼H處，在輸入Z向坐標(biāo)值是，不要忘記要加上Z向?qū)Φ镀鞯母叨?0mm，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(dāng)你需要第一把刀時，用刀長補正G43 Z100 H01即可調(diào)用第一把刀的長度，第二把，用G43 Z100 H02調(diào)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(jié)果是否正確。驗證的目的，主要是防止對刀出現(xiàn)錯誤，從而導(dǎo)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(diào)用G54坐標(biāo)，主軸賦值500r/min)

　　G43 Z100 H01; (調(diào)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(jié)論

　　采用尋邊器、偏心棒和Z軸設(shè)定器等工具對刀法是最常用的方法，優(yōu)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(shù)控銑床對刀方法[J].機床與液壓，2008(3).

　　[2]陳曉羅，劉洪賢.數(shù)控銑削技術(shù)[M].北京大學(xué)出版社，2012.

　　[3]江惠明.數(shù)控銑床應(yīng)用中的幾種對刀方法[J].現(xiàn)代制造藝裝備，2011(6).

　　數(shù)控銑床加工中對刀方法的應(yīng)用【2】

　　【摘要】對刀是數(shù)控加工中比較重要的操作內(nèi)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(yīng)。本文較系統(tǒng)地講述了數(shù)控銑床中常見對刀的使用及其優(yōu)缺點，有一定的實用價值。

　　【關(guān)鍵詞】數(shù)控銑加工對刀方法精度比較

　　數(shù)控編程及加工中，對刀是保證數(shù)控加工質(zhì)量的一個重要環(huán)節(jié)。只有建立了正確合理的坐標(biāo)系，才能對刀具的運動軌跡做出準確描述，保證加工質(zhì)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(jù)工件的高度情況，在平口鉗鉗口內(nèi)放入形狀合適和表面質(zhì)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(biāo)系的原點重合。

　　三、數(shù)控銑床的常用對刀方法

　　對刀操作分為X、Y向?qū)Φ逗蚙向?qū)Φ�。根�?jù)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(biāo)準芯棒對刀法;采用尋邊器、偏心棒和Z軸設(shè)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?qū)Φ?/p>

　�、賹⒐ぜㄟ^夾具裝在工作臺上。

　�、趩又鬏S中速旋轉(zhuǎn)，快速移動工作臺和主軸，讓刀具快速移動到靠近工件左側(cè)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(cè)。

　�、劭拷ぜ䲡r改用微調(diào)操作，使刀具恰好接觸到工件左側(cè)表面，記下此時機床坐標(biāo)系中顯示的X坐標(biāo)值。

　�、苎豘正方向退刀，用同樣方法接近工件右側(cè)，記下此時機床坐標(biāo)系中顯示的X坐標(biāo)值。

　　⑤據(jù)此可得工件坐標(biāo)系原點在機床坐標(biāo)系中X坐標(biāo)值。

　　(2)Z向?qū)Φ?/p>

　　將刀具快速移至工件上方。啟動主軸中速旋轉(zhuǎn)，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(biāo)系中的Z值。

　　(3)數(shù)據(jù)存儲

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

　　(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(guān)鍵。

　　2.塞尺、標(biāo)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(zhuǎn)動，在刀具和工件之間加入塞尺(或標(biāo)準芯棒、塊規(guī))，以塞尺恰好不能自由抽動為準，注意計算坐標(biāo)時這樣應(yīng)將塞尺的厚度減去。因為主軸不需要轉(zhuǎn)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(biāo)Z1。第一把刀加工完后，停轉(zhuǎn)主軸。

　�、诎褜Φ镀鞣旁跈C床工作臺平整臺面上(如虎鉗大表面)。

　�、墼谑州喣Ｊ较拢檬謸u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(zhuǎn)動，最好在一圈以內(nèi)，記下此時Z軸設(shè)定器的示數(shù)A并將相對坐標(biāo)Z軸清零。

　　④抬高主軸，取下第一把刀。

　　(2)對第二把刀

　�、傺b上第二把刀。

　�、谠谑州喣Ｊ较拢蛳乱苿又鬏S，用刀的底端壓對刀器的頂部，表盤指針轉(zhuǎn)動，指針指向與第一把刀相同的示數(shù)A位置。

　�、塾涗洿藭rZ軸相對坐標(biāo)對應(yīng)的數(shù)值Z0(帶正負號)。

　�、芴Ц咧鬏S，移走對刀器。

　�、輰⒃瓉淼谝话训兜腉54里的Z1坐標(biāo)數(shù)據(jù)加上Z0(帶正負號)，得到一個新的Z坐標(biāo)

　�、捱@個新的Z坐標(biāo)就是第二把刀對應(yīng)的工件原點的機床實際坐標(biāo)，將它輸入到第二把刀的G54工作坐標(biāo)中，這樣就設(shè)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?qū)Φ?/p>

　�、賹⒐ぜㄟ^夾具裝在機床工作臺上，換上頂尖。

　�、诳焖僖苿庸ぷ髋_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。

　�、鄹挠梦⒄{(diào)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(biāo)系中的X、Y坐標(biāo)值。

　　(2)Z向?qū)Φ?/p>

　　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(biāo)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?qū)Φ?/p>

　　將百分表安裝桿裝在刀柄上，調(diào)節(jié)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(zhuǎn)動主軸，使觸頭沿著工件的圓周面轉(zhuǎn)動，多次反復(fù)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?qū)Φ?/p>

　　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(biāo)值。

　　【參考文獻】

　　[1]王榮興.加工中心培訓(xùn)教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

　　數(shù)控銑床的對刀原理及對刀方法【3】

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

　　關(guān)鍵詞：對刀;坐標(biāo)系;找正器

　　目前我國已經(jīng)成為機械制造大國，設(shè)備的擁有量名列前茅，數(shù)控機床在設(shè)備總量中占有的比例越來越大。對于一名數(shù)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(shù)控加工效率。下面以FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)為例論述數(shù)控銑床的對刀原理及方法。

　　一、對刀的概念

　　一般情況下，數(shù)控編程員根據(jù)圖紙，選定一個便于編程和對刀的坐標(biāo)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(shè)計基準重合，因此又把程序原點稱為工件原點。

　　數(shù)控銑床通電后，要進行回零操作，目的是建立數(shù)控機床的位置測量、控制、顯示的統(tǒng)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(shè)置程序原點在以刀尖為參照的機床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。

　　二、對刀方法

　　數(shù)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(shù)控銑床上應(yīng)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(jīng)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(fù)。下面論述使用找正器在數(shù)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(biāo)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(guān)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(zhuǎn)主軸，轉(zhuǎn)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(tài)：

　�、傥唇佑|工件時，找正器下半部分偏擺不定。

　�、诮佑|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。

　�、壑饾u縮小移動倍率，找正器上半部分繼續(xù)移動，超過相切的臨界狀態(tài)后，找正器的上下部分突然錯開一段距離，如果當(dāng)前檔位足夠小(×1)，則記錄下當(dāng)前機床坐標(biāo)系X軸的數(shù)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(xù)靠近工件，直至確定發(fā)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(biāo)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Y(jié)1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(biāo)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(biāo)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(biāo)系，將X軸清零;