数控车床试切法对刀过程
数控车床试切法对刀过程
【摘 要】文章阐述了数控车床对刀原理，以FANUC 0i系统的GSK980TD型数控车床加工轴类零件为例，详细地介绍了在G54工件坐标系环境下，试切对刀的对刀步骤和验证对刀结果的方法，总结了注意事项并进行了误差分析。
对掌握数控车床对刀技能具有实际指导意义。
【关键词】数控车床;试切对刀;步骤;注意事项
在现代制造业中，数控机床的使用非常广泛，它是利用计算机控制程序自动完成零件加工，效率和精度很高。
在加工前，必须对每把刀具进行对刀，如果对刀不正确，可能影响加工精度，撞坏刀具，损坏机床甚至发生安全事故。
1 对刀原理
数控车床对刀是确定刀具与工件之间的关系，建立工件坐标系，为后续加工做好准备。
在编程时需设定工件坐标系，它是以工件上的某一点为坐标原点建立起来的X-Z直角坐标系统。
G92指令对刀后基准刀刀位点恰好处于程序起点位置，这种方法便于检查对刀的准确性和监控设备安全性，在教学实习实训中应用广泛。
G54～G59指令对刀需将工件零点的机床坐标输入到数控系统软件的零点偏置寄存器参数中，但加工前刀架不必处于程序起点位置，便于批量生产，在生产中应用更广泛。
目前，数控车床对刀最普遍和可靠的方法是试切对刀法。
这种方法直接用刀具试切工件来确定刀尖和工件的位置关系。
G54工件坐标系下的试切对刀，通常把编程原点设在工件的右端面中心、采用直径编程。
水平方向为Z坐标，竖直方向为X坐标，工件的端面坐标值即为Z轴的数值，工件外圆直径值即为X轴的数值。
对刀时，首先对工件右端面车削一次，此时刀尖离Z坐标距离为0，此处Z 坐标的值为0;当刀具车削工件外圆时，被车外圆的直径值即为X坐标值。
2 对刀步骤
以FANUC 0i数控系统的GSK980TD数控车床加工直径为50mm、长度为L(小于100mm)的轴类零件的对刀过程为例，准备好刀具(基准刀外圆车刀、切断刀)，量具(游标卡尺)，装夹工具(套筒扳手和加长杆)，以及工件毛坯。
用G54 G90指令试切对刀具体步骤如下：
(1)装夹工件，工件伸出卡盘端面约(L+50)mm;
(2)装夹刀具，基准刀外圆车刀装入1号刀位，装夹时，注意使刀尖与工件回转中心平齐。
切断刀装入3号刀位，注意使刀体与X方向平行。
(3)在系统中设定为直径编程方式;
(4)启动主轴， MDI方式下手动输入程序“MO3 S600”，按“循环启动”键启动主轴。
(5)开机后，机床回参考点，基准刀转到工作位置;
(6)先对1号刀对刀。
第一步对Z方向对刀。
手动方式，快速移动刀架靠近工件，接近时，切换到手动脉冲模式，手轮移动刀尖靠近工件。
匀速进给，车端面，车完后，Z方向不动，沿X正方向匀速退出。
在系统面板按“刀补”键，找到1号刀位，输入Z0，按“输入”键。
第二步 对X方向对刀。
手轮移动刀尖靠近工件，匀速进给，车外圆。
车外后，X方向不动，沿Z正方向匀速退出。
停止主轴。
用游标卡尺测量被车外圆直径49.20，在系统面板按“刀补”键，找到1号刀位，输入X49.20， 按“输入”键。
1号刀对刀结束，进行3号刀对刀。
(7)在操作面板上按“换刀”键手动换刀到3号刀位。
先对Z方向对刀。
手轮移动刀具，使左边刀尖缓慢靠近工件端面，通过目测和耳听观察，当刀尖与端面恰好对齐时，Z方向对刀完成，Z方向不动，沿X正方向匀速退出。
在系统面板按“刀补”键，找到3号刀位，输入Z0，按“输入”键。
再对X方向对刀，手轮移动刀具缓慢靠近工件外圆，当刀刃与外圆恰好平齐时，X方向对刀完成，X方向不动，沿Z 正方向匀速退出。
在系统面板按“刀补”键，找到3号刀位，输入X49.20， 按”输入”键。
3号刀对刀结束。
(8)验证对刀是否准确。
方法一，在MDI方式输入程序T0101，按“循环启动”键，刀架换到1号刀位。
按“位置”键，在面板上找到“绝对坐标”界面。
手轮移动刀具靠近工件，当刀尖与工件对齐时，观察面板，Z显示是否为0，X显示是否为49.20，如果是，说明1号刀对刀正确。
方法二，手动输入程序：G01 X100，Z100 ， 按“循环启动”键，观察刀具是否走到X100，Z100位置，面板显示“绝对坐标”是否是X100，Z100。
如果是，说明1号刀对刀正确。
其余刀位的检验方法一样。
3 对刀注意事项
(1)装夹刀具时，各刀的刀位点应与主轴中心等高。
若二者等高，试切工件端面停车后，用手摸端面应感觉光滑，端面中心没有尖点突出。
若二者不等高，应细微调整刀具垫片高度。
(2)对于直径小于50mm、长度为50mm左右的小回转体零件，编程时可作统一约定：
1)设定1号刀为90°外圆粗车刀(基准刀)，2号刀为2.5～5mm宽的切断刀，3号刀为60°螺纹刀。
2)工件右端面与卡盘端面之间的`装夹长度近似为固定值100mm;
3)刀具伸出刀架的长度近似为固定值25mm;
4)统一采用直径编程方式，工件零点选在工件的右端面中心。
对于其它尺寸的工件，假设其直径为ΦD，长度为L，则只需改变上述条件2)中工件与卡盘端面的伸长约为(L+50)，其余条件不变或根据具体情况作适当调整。
(3)在输入刀补时要注意其刀具补偿号是否对应;
(4)验证对刀结果时，换刀方式应为在MDI方式下输入程序Txxxx的方式换刀，而不是手动换刀;
(5)试切端面和外圆结束后，注意退刀方向，避免撞刀。
4 误差分析
在试切对刀过程中，存在系统误差和人为误差。
测量工件直径时不可避免地存在人为测量误差，导致工件零点的机床坐标计算不准确;非基准刀对刀时，也很难用目测将其刀尖与基准刀的试切点完全重合，因此非基准刀存在一定的刀偏置误差。
此外，机床的定位精度和重复定位精度不高，会造成刀尖与工件试切点之间有微小的间隙。
针对上述误差，应注意做好机床的日常保养和维护工作以确保机床精度，降低系统误差;同时加强操作练习，减少人为误差，提高生产效率。
【参考文献】
[1]任小萍.数控车床对刀操作方法与技巧[J].价值工程，2012，31(23).
[2]宋理敏，张子祥.数控车床对刀[J].机床管理开发，2008，23(4).
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