数控铣床和加工中心对刀方法分析与探究
2018-6-1 来源：江苏城市职业学院 作者：李芹
摘要：在数控加工中对刀是相当重要的操作内容，其准确性、操作精度会对零件的加工精度带来巨大的影响。本文针对数控铣床的对刀方法进行了探讨，分析了在零件加工过程中相对比较简单和实用的对刀方法，对保证和提高零件加工精度有参考作用。
关键词：数控铣床；加工中心；对刀方法
0、引言
对于数控机床而言 ，要实现零件的精确加工，需依靠程序代码实现对机床的控制，而程序代码可通过手工和自动两种方式获得。但不管采用哪种方式获得的程序代码，在加工之前都需要对刀操作。因此对于加工人员而言，必须弄清楚机床坐标系和工件坐标系的关系，以及如何精确对刀，才能加工出高质量的零件。本文在这方面总结了方法和经验，值得同行参考。
1、机床与工件坐标系关系分析
机床坐标系又称机械坐标系，是由机床生产厂家设定，用以确定工件、刀具等在机床中的位置。开机后，一般通过回零、回参考点操作使机床自动找到机床坐标系的原点，它是其他所有坐标系的参照系。
工件坐标系又称编程坐标系，目的是对工件定位；也是编程人员根据图纸设计，在图纸上建立的坐标系，用以确定零件轮廓上各基点的坐标值。
如何实现工件坐标系和机床坐标系转化，对于操作者而言就至关重要。本文通过对数控铣床和加工中心对刀方法的探讨，把工件坐标系下的各基点坐标转换到机床坐标系下进而建立两坐标系间的关系。在数控铣床或加工中心中通常使用G54、G55、G56、G57、G58、G59存放六个不同的工件零点；对刀时，把对刀值可以输入到任意一个预置的坐标系下，加工时可通过输入相应的坐标系，即可调用寄存器中存放的偏置量。
2、对刀方法
因数控铣床和加工中心涉及到X轴、Y轴和Z轴三个坐标轴，所以在对刀过程中需对X、Y和Z轴分别对刀（注意对刀时三个坐标轴不分先后）。试切法对刀是实际中应用的最多的一种对刀方法。下面FANUC数控系统的数控铣床为例，介绍具体操作方法。
2.1 单边对刀法
如图1所示，工件坐标系建在毛坯的中间，假设毛坯尺寸为100X80X20，且毛坯的所有表面均已被加工，所选刀具尺寸为φ20，因对刀时刀具的投影为圆，所以在图1中均以φ20的圆作为刀具。
和Y轴对刀需要完成以下步骤：一是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。二是使刀具以一定的转速旋转，借助手动或手摇方式移动工作台，使刀具靠近毛坯左面，移动主轴使刀具在Z方向下适量的深度，通过观察铁屑或听切削声音的方法判定刀具是否接触到毛坯左面，如图2所示。
位置不动，通过控制面板上的OFSSET按钮进入到G54-G59坐标系的界面，以G54坐标系为例，如图3所示。把光标定位到其对应的X，输入-(100/2+20/2)=-60，然后点击测量，此时X值对刀完成。如果刀具靠近毛坯的右面，此时应输入的数值为+60。同理通过控制刀具接触毛坯的前面或后面可实现Y轴方向的对刀。
（2）Z轴对刀
刀具旋转，控制工作台和主轴快速移动，让刀具移动到靠近工件上表面有一定安全距离的位置后，降低移动速度使刀具底面和工件上表面接触，此时，调出G54坐标系，如图4所示，把光标定位到Z输入0，点击测量下方对应的软键即可实现对Z轴的对刀。
此种对刀方法中，X轴和Y轴的对刀，刀具只需和毛坯的一面接触即可，但对刀时需要知道毛坯和刀具的尺寸，故适合规则毛坯的对刀。
2.2 双边对刀法
仍然以刚才的毛坯为例来讲述，因这种方法中Z轴对刀与单边对刀方法相同，重点分析X轴和Y轴对刀方法。
X轴和Y轴对刀需要3步操作：
（1）通过移动主轴和毛坯，使刀具碰到毛坯的左面，通过控制面板上的POS按钮进入相对坐标的界面，然后输入X，此时发现屏幕上的X坐标开始闪烁，按下屏幕下面对应的归零软键，此时，屏幕上的X值显示为0。
（2）沿Z正方向退刀,通过手动方式和手摇方式使刀具接触到毛坯的右面，查看并记住此时屏幕上X显示的数值（注意：在移动过程中Y轴方向保持不动）。
（3）调出G54坐标系，把光标定位到X，输入“1/2数值”并保留原正号或负号（如果是正号，符号可以省略），然后点击测量下方的软键完成X轴方向的对刀。
同理，通过控制刀具分别和毛坯的前面和后面接触实现对Y轴的对刀。
此种对刀方法中X轴和Y轴的对刀，刀具需和毛坯的左面和右面以及前面和后面均接触，但对刀时不需要考虑毛坯的尺寸和刀具的尺寸，故适合规则和不规则毛坯的对刀。
3、检验对刀结果
当采用任意一种试切法完成对刀后，为了防止对刀错误造成刀具和毛坯的浪费，建议可通过在MDI的方式下，输入“G54 G90 G00 XO Y0 Z100.”指令进行对刀的检验，运行时，建议把倍率开关调到0的位置后，按循环起动键(在“自动”模式下)，然后把倍率开关调整到较小的数值 ， 使刀具以较慢的速度运行 ， 执行完该指令后，观察刀具是否到达指定位置，以便检验对刀的正确性。
4 、结束语
通过对数控铣床和加工中心对刀方法分析与探究帮助学生能够灵活的根据毛坯形状的不同选择合理的对刀方法，进而保证零件的加工精度。对刀在零件加工中是必不可少的环节，对刀的方法种类有很多，本文中介绍到的方法很实用也很简单，还有许多更精确、更方便的对刀方法等着去开发和研究。
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