数控铣床对刀方法

实用的数控铣床对刀方法

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　　实用的数控铣床对刀方法【1】

　　【摘 要】本论文阐述了机床坐标系、工件坐标系等概念，结合具体零件，以FANUC-0i系统为例，图文并茂的探讨了数控铣削加工中实用的对刀方法，详细介绍了对刀原理和对刀方法，并介绍了验证对刀结果的编程方法。

　　【关键词】数控铣床;坐标系;对刀;补偿

　　1 坐标系的相关介绍

　　数控编程涉及两个坐标系，它们分别是机床坐标系和工件坐标系：机床坐标系是以机床参考点(由机床厂家设定的固定点，如图1所示的点QR)作为坐标原点建立的坐标系。

　　机械坐标值(机床坐标系中的坐标值)是数控系统判断刀具位置的依据，而我们在编程时采用的是工件坐标系，工件坐标系是编程和加工时采用的，工件坐标系原点又称工件原点，如图1所示的点Qw，它的位置由编程人员设定。

　　工件坐标系又称之为编辑坐标系，用来确定刀具和程序的起点，是确定工件坐标系的原点相对于机床坐标系原点距离的某一坐标点，然后将这一坐标点建立在G54～G59里。

　　下面以FANUC-0i系统数控铣床为例，结合具体零件的加工过程，详细阐述数控铣床铣削的对刀方法。

　　2 分析零件探讨对刀方法

　　零件如图2所示，毛坯尺寸为100mm×80mm×20mm的铝块，加工需要的刀具分别是：φ50mm面铣刀，φ16mm，φ8mm，φ6mm键槽铣刀，中心钻一只。根据对零件进行工艺分析后，选择图中的Qw作为工件坐标系的原点。

　　2.1 工件的定位与装夹(对刀前的准备工作)

　　数控铣床一般用的是精密平口钳，所以必须用百分表来矫正，百分表矫正的步骤一般是：先把带有百分表的弯杆用固定环压紧在刀轴上，或者用磁性表座将百分表吸附在悬梁(横梁)导轨或者垂直导轨上，并使虎钳的固定钳口接触百分表测量头(简称测头或触头)。

　　然后利用手动移动纵向或横向工作台，并调整虎钳位置，使百分表上指针的摆动差值在允许范围内，如图3所示。

　　针对于工件的高度情况，在平口钳钳口内放入形状合适和表面质量较好的垫铁后(一般是标准垫块)，再放入工件，一般是工件的基准面朝下(基准面要铣光，不能有毛刺)，与垫铁面紧靠，然后拧紧平口钳。

　　2.2 根据零件图浅谈常用的对刀方法

　　对刀操作分为X、Y向对刀和Z向对刀。对刀的的准确程度将直接映影响加工精度。对刀方法一定要同零件加工精度要求相适应。根据使用的对刀工具的不同，常用的对刀方法分为以下几种：

　　(1)试切对刀法;(2)塞尺、标准芯棒和块规对刀法;(3)采用寻边器、偏心棒和Z轴设定器等工具对刀法(见图4，图5);(4)顶尖对刀法;

　　(5)百分表(或千分表)对刀法;(6)专用对刀器对刀法。另外根据选择对刀点位置和数据计算方法的不同，又可分为单边对刀、双边对刀、转移(间接)对刀法和“分中对零”对刀法(要求机床必须有相对坐标及清零功能)等。

　　通过对零件图2的分析，我们可以采用第三种对刀方法，即采用寻边器，Z向设定器和单边对刀方法来综合对刀。

　　2.3 采用寻边器、偏心棒和Z轴设定器等工具对刀法

　　如图6所示，采用偏心寻边器，以对刀点(此处与工件坐标系原点重合)在工件表面左下角位置为例(采用单边对刀方式)。具体步骤如下：

　　2.3.1 工件 X、Y向对刀

　　(1)将工件通过夹具装在工作台上，装夹时，工件的四个侧面都应留出对刀的位置。

　　(2)起动主轴中速旋转(不要超过500r/min，以防止寻边器分离棒飞出造成事故)，快速移动工作台和主轴，让寻边器和主轴快速移动到靠近工件左侧有一定安全距离的位置，然后降低速度移动至接近工件左侧。

　　(3)靠近工件时改用微调操作(一般用0.01mm来靠近)，让刀具慢慢接近工件左侧，使寻边器φ10mm接触棒恰好接触到工件左侧表面(观察，听声音、只要出现上下接触棒即将分离而又未分离是，即表示寻边器接触到工件)，此时记下机床机械坐标值，如X：318.729等。

　　(4)沿Z正方向退刀，此时，我们机床所记录下来的是以主轴中心为位置的坐标值，但实际是寻边器的一边与工件接触，它与主轴中心相差了一个半径R=5mm(寻边器半径)，所以，寻边器的中心坐标是X=318.729+5=323.729mm 。

　　(5)同理可测得工件坐标系原点Qw 在机床坐标系中的Y坐标值，Y=-92.605+5=-87.605

　　(6)把得到的X，Y值输入到机床工件坐标系G54～G59里，如图7

　　2.3.2 工件Z向对刀

　　由于工件是一次性装夹，为了提高工作效率，在加工工件之前，要把所使用刀具加工的坐标点对好，所有刀具对刀时，X，Y轴的坐标值是不会发生任何变化，只有Z轴变化。加工一个工件常常需要用到不止一把刀。第二把刀的长度与第一

　　把刀的装刀长度不同，需要重新对零，但有时零点被加工掉，无法直接找回零点，或不容许破坏已加工好的表面，还有某些刀具或场合不好直接对刀。这时候可采用Z轴设定器这种间接对刀的方法。如图2所示的零件，一共有5种类型的刀具。为了使得机床加工效率提高，我们采用间接对刀的方法。(对刀之前，首先要矫正Z向对刀器，让指针归零)

　　对第一把刀(φ50mm面铣刀)

　　(1)机床装上刀具，主轴不旋转。

　　(2)把对刀器放在工件上表面上。

　　(3)在手轮模式下，利用手摇移动工作台至适合位置，向下移动主轴，用刀的底端压对刀器的顶部，表盘指针转动，在一圈以内，让指针归零，记下此时机械坐标的Z向坐标值。然后输入到刀具补正(OFFSET)代码H处，在输入Z向坐标值是，不要忘记要加上Z向对刀器的高度50mm，把这个值输入到刀具补正(OFFSET)代码H01处，如图 8 所示。 后面的第二，三，四和第五把刀按照前面的以此类推，输入到H02，H03，H04里。

　　当你需要第一把刀时，用刀长补正G43 Z100 H01即可调用第一把刀的长度，第二把，用G43 Z100 H02调用，后面的以此类推。

　　3 验证

　　对刀之后还有一步重要的工作，就是验证对刀结果是否正确。验证的目的，主要是防止对刀出现错误，从而导致撞刀事故。我们以G54对刀方法为例，编制程序如下：

　　O0049;

　　G80 G40 G49 G21 G17; (取消所有补偿)

　　G91 G28 Z0; (Z向回零)

　　G90 G54 G00 X0 Y0 M03 S500; (调用G54坐标，主轴赋值500r/min)

　　G43 Z100 H01; (调用1号刀)

　　G01 Z0 F100; (Z向校正是否正确)

　　M03 (主轴停止)

　　M00; (程序暂停，测量对刀是否正确)

　　……;

　　4 结论

　　采用寻边器、偏心棒和Z轴设定器等工具对刀法是最常用的方法，优点是效率高，能保证对刀精度，提高零件加工精度。缺点是在使用寻边器时必须小心，让其钢球部位与工件轻微接触，所以存在人为操作误差，而且，在对刀之前必须对对刀面进行一定的精度加工，让定位基准面有较好的表面粗糙度。

　　参考文献：

　　[1]侯春霞，袁春华，徐建成.两种实用的数控铣床对刀方法[J].机床与液压，2008(3).

　　[2]陈晓罗，刘洪贤.数控铣削技术[M].北京大学出版社，2012.

　　[3]江惠明.数控铣床应用中的几种对刀方法[J].现代制造艺装备，2011(6).

　　数控铣床加工中对刀方法的应用【2】

　　【摘 要】对刀是数控加工中比较重要的操作内容之一，其准确性将直接影响零件的加工精度。对刀一定要同零件加工精度要求相适应。本文较系统地讲述了数控铣床中常见对刀的使用及其优缺点，有一定的实用价值。

　　【关键词】数控铣加工 对刀方法 精度比较

　　数控编程及加工中，对刀是保证数控加工质量的一个重要环节。只有建立了正确合理的坐标系，才能对刀具的运动轨迹做出准确描述，保证加工质量。

　　一、工件的定位与装夹

　　把平口钳安装在铣床工作台面中心上，根据工件的高度情况，在平口钳钳口内放入形状合适和表面质量较好的垫铁后，再放入工件，然后拧紧平口钳。

　　二、对刀点的确定

　　一般来说，对刀点最好能与工件坐标系的原点重合。

　　三、数控铣床的常用对刀方法

　　对刀操作分为X、Y向对刀和Z向对刀。根据使用的对刀工具的不同，常用的对刀方法分为以下几种：试切对刀法;塞尺、标准芯棒对刀法;采用寻边器、偏心棒和Z轴设定器等工具对刀法;顶尖对刀法;百分表对刀法等。

　　1.试切对刀法

　　(1)X、Y向对刀

　　①将工件通过夹具装在工作台上。

　　②启动主轴中速旋转，快速移动工作台和主轴，让刀具快速移动到靠近工件左侧有一定安全距离的位置，然后降低速度移动至接近工件左侧。

　　③靠近工件时改用微调操作，使刀具恰好接触到工件左侧表面，记下此时机床坐标系中显示的X坐标值。

　　④沿Z正方向退刀，用同样方法接近工件右侧，记下此时机床坐标系中显示的X坐标值。

　　⑤据此可得工件坐标系原点在机床坐标系中X坐标值。

　　(2)Z向对刀

　　将刀具快速移至工件上方。启动主轴中速旋转，让刀具快速移动到靠近工件上表面有一定安全距离的位置，然后降低速度移动让刀具端面接近工件上表面。让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，再将Z轴再抬高0.01mm，记下此时机床坐标系中的Z值。

　　(3)数据存储

　　将测得的X、Y、Z值输入到机床工件坐标系存储地址G54中(一般使用G54～G59代码存储对刀参数)。

　　(4)启动生效

　　进入面板输入模式(MDI)，输入“G54”，按启动键(在“自动”模式下)，运行G54使其生效。

　　(5)检验

　　检验对刀是否正确，这一步非常关键。

　　2.塞尺、标准芯棒对刀法

　　此法与试切对刀法相似，只是对刀时主轴不转动，在刀具和工件之间加入塞尺(或标准芯棒、块规)，以塞尺恰好不能自由抽动为准，注意计算坐标时这样应将塞尺的厚度减去。因为主轴不需要转动切削，这种方法不会在工件表面留下痕迹，但对刀精度也不够高。

　　3.采用寻边器等工具对刀法

　　操作步骤与采用试切对刀法相似，只是将刀具换成寻边器。使用寻边器时必须小心，让其钢球部位与工件轻微接触，同时被加工工件定位基准面有较好的表面粗糙度。

　　(1)对第一把刀

　　①对第一把刀的Z时仍然先用试切法、塞尺法等。记下此时工件原点的机床坐标Z1。第一把刀加工完后，停转主轴。

　　②把对刀器放在机床工作台平整台面上(如虎钳大表面)。

　　③在手轮模式下，利用手摇移动工作台至适合位置，向下移动主轴，用刀的底端压对刀器的顶部，表盘指针转动，最好在一圈以内，记下此时Z轴设定器的示数A并将相对坐标Z轴清零。

　　④抬高主轴，取下第一把刀。

　　(2)对第二把刀

　　①装上第二把刀。

　　②在手轮模式下，向下移动主轴，用刀的底端压对刀器的顶部，表盘指针转动，指针指向与第一把刀相同的示数A位置。

　　③记录此时Z轴相对坐标对应的数值Z0(带正负号)。

　　④抬高主轴，移走对刀器。

　　⑤将原来第一把刀的G54里的Z1坐标数据加上Z0(带正负号)，得到一个新的Z坐标

　　⑥这个新的Z坐标就是第二把刀对应的工件原点的机床实际坐标，将它输入到第二把刀的G54工作坐标中，这样就设定好了第二把刀的零点。其余与第二把刀的对刀方法相同。

　　4.顶尖对刀法

　　(1)X、Y向对刀

　　①将工件通过夹具装在机床工作台上，换上顶尖。

　　②快速移动工作台和主轴，让顶尖移动到近工件的上方，寻找工件画线的中心点，降低速度移动让顶尖接近它。

　　③改用微调操作，让顶尖慢慢接近工件画线的中心点，直到顶尖尖点对准工件画线的中心点，记下此时机床坐标系中的X、Y坐标值。

　　(2)Z向对刀

　　卸下顶尖，装上铣刀，用其他对刀方法如试切法、塞尺法等得到Z轴坐标值。

　　5.百分表对刀法

　　该方法一般用于圆形工件对刀。