数控铣床对刀方法

时间：2022-10-26 07:37:55 数控毕业论文我要投稿

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实用的数控铣床对刀方法

　　实用的数控铣床对刀方法论文范文，欢迎阅读借鉴。

　　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。

　　(1)X、Y向对刀

　　将百分表安装杆装在刀柄上，调节磁性座上伸缩杆的长度和角度，使百分表的触头接触工件的圆周面，慢慢转动主轴，使触头沿着工件的圆周面转动，多次反复后，待百分表的指针在同一位置，可认为主轴的中心就是X轴和Y轴的原点。

　　(2)Z向对刀

　　卸下百分表装上铣刀，用其他对刀方法如试切法、塞尺法等得到Z轴坐标值。

　　【参考文献】

　　[1]王荣兴.加工中心培训教程[M].北京：机械工业出版社，2006.

　　数控铣床的对刀原理及对刀方法【3】

　　摘要：分析数控铣床的对刀原理，通过对刀来确定刀尖在机床坐标系中的位置。分析总结了常用对刀工具的使用方法和注意事项，根据加工工件的基准及形状不同来采用不同的对刀方法。

　　关键词：对刀;坐标系;找正器

　　目前我国已经成为机械制造大国，设备的拥有量名列前茅，数控机床在设备总量中占有的比例越来越大。对于一名数控操作工来说，对刀是加工中的主要操作和重要技能。在一定条件下，对刀的精度可以决定工件的加工精度，同时对刀的效率直接影响数控加工效率。下面以FANUC 0i数控系统为例论述数控铣床的对刀原理及方法。

　　一、对刀的概念

　　一般情况下，数控编程员根据图纸，选定一个便于编程和对刀的坐标系及其原点，这个原点称为程序原点。程序原点一般与工件的工艺基准或设计基准重合，因此又把程序原点称为工件原点。

　　数控铣床通电后，要进行回零操作，目的是建立数控机床的位置测量、控制、显示的统一基准，这个基准点就是机床原点，它的位置由机床位置传感器决定。图1中M点为机床原点，W点为工件原点。

　　所谓对刀，其实就是在机床上测量机床原点与工件原点之间的偏移距离，并设置程序原点在以刀尖为参照的机床坐标系中的坐标。

　　二、对刀方法

　　数控铣床对刀可分为两大类：一是用加工刀具直接试切对刀，这种对刀方法在数控铣床上应用的较少，只适用于来料为没有加工过的毛坯件;二是使用找正器等对刀工具来对刀，这种方法刀具不与工件直接接触，所以适用于来料经过粗加工或精加工的毛坯件和对已加工过的工件进行修复。下面论述使用找正器在数控铣床上对刀的几种方法。

　　(一)常用找正器的种类

　　X、Y轴常用的找正器有标准验棒、偏心式找正器、光电式找正器、百分表及表架等，辅助工具有塞尺等。Z轴对刀使用工具有刀具长度测量仪、Z轴对刀仪、量块、塞尺等。

　　无论使用何种找正工具，它的找正原理是相同的，都是利用找正器来确定主轴的中心及刀尖与找正边的关系。

　　(二)使用偏心式找正器进行X、Y轴对刀的方法

　　1.分中法(如图2)。这种方法适用于程序原点在对称中心的工件。

　　(1)在刀柄上安装找正器，并将刀柄装入主轴，在MDI下运转主轴，转速为500r/min;

　　(2)快速移动各轴，逐渐靠近工件，将找正器的测量部分靠近工件X的正向表面，主轴沿X的负方向逐渐移动，使用手轮微量移动靠近工件，观察找正器状态：

　　①未接触工件时，找正器下半部分偏摆不定。

　　②接触工件后，随着距离的逐渐缩小，找正器的下半部分受到工件边缘的约束，偏摆幅度逐渐缩小，最后逐渐没有偏摆。

　　③逐渐缩小移动倍率，找正器上半部分继续移动，超过相切的临界状态后，找正器的上下部分突然错开一段距离，如果当前档位足够小(×1)，则记录下当前机床坐标系X轴的数值。如果还在较大档位(×10或×100)则退回未错位前的位置，缩小档位继续靠近工件，直至确定发生偏移的精确值，即为X1。

　　(3)将主轴提起，Y轴不动，X轴移到工件的负向表面;

　　(4)用同样的方法得到工件X的负向表面机床坐标系X2的值;

　　(5)计算(X1+X2)/2，将值输入OFSET中G54的X位置;

　　(6)用X轴的找正方法找正Y轴，得到Y1和Y2，

　　并将(Y1+Y2)/2的值输入OFSET中G54的Y位置;

　　工件的X、Y轴找正完成。如图：

　　图2 分中原理图3 工件坐标系界面

　　2.单边推算法(单边靠，如图4)。这种方法适用于程序原点位于工件边缘某一角的情况。

　　图4 单边推算法原理图5 相对坐标系清零界面

　　X、Y轴的找正过程：

　　(1)找正器的使用与分中法时相同。将找正器与工件X正方向的基准边对正，此时主轴的中心与基准边相差找正器工作部分的半径;

　　(2)按面板上的POS键，选择相对坐标系，将X轴清零;

　　(3)升起主轴，参照相对坐标系将主轴向X正方向移动找正器工作半径R;

　　(4)按OFSET键，选择坐标系界面，光标指在G54X处，输入X0按测量键，此时X轴对刀完成。

　　用同样的方法可完成Y轴的对刀。

　　3.圆柱形工件X、Y轴的对刀方法。

　　表面为圆柱形的工件程序原点一般在圆柱截面的中心，对刀时可以用分中法，也可以用百分表对刀。具体方法如下：

　　(1)将圆柱形工件夹正，圆柱侧面与工作台垂直;

　　(2)将带有磁力表座的表架吸于主轴的轴头上，安装百分表，表的触杆指向要穿过工件的中心;

　　(3)用手转动表架，不断调整百分表与工件圆柱面的距离(可调表架和X、Y轴);

　　(4)当触杆与工件表面完全接触后，只有表针摆动时，根据表针的偏转方向判断高低点，通过移动X、Y轴来调整。直至表架转动时表针不动或摆动极小时找正完成;

　　(5)此时主轴的中心与工件的中心同轴，选择坐标系界面，光标指在G54X处，输入X0按测量键，光标指在G54Y处，输入Y0按测量键。X、Y轴的对刀完成。

　　(三)数控铣床Z轴的对刀方法

　　Z轴对刀是要确定当前加工刀具的刀尖在机床坐标系中的位置，不能使用其他工具来代替刀具来对刀。常用的对刀有两种，一是直接试切工件的上表面，二是借助于中间测量工具来对刀，如量块、塞尺等。下面论述用塞尺来对Z轴的方法。

　　1.当工件的上表面为Z向的对刀面。

　　(1)主轴停转，将刀具移动至工件正上方，用塞尺放于刀具和工件之间，刀具慢慢下移的同时塞尺要来回移动，调节刀具、塞尺、工件三者距离至塞尺移动时松紧合适

　　(2)取出塞尺，读出当前机床坐标系中Z值，并将Z值减去塞尺的厚度，将结果输入OF SET中G54的Z值中。Z轴对刀完成。如图所示。

　　2.当工件的底平面为Z向的对刀面。

　　(1)主轴停转，将刀具慢慢移动到工件底平面所在的基准上方(如工作台)，用塞尺放于刀具和工作台之间，刀具慢慢下移的同时塞尺要来回移动，调节刀具、塞尺、工作台三者距离至塞尺移动时松紧合适。

　　(2)取出塞尺，将相对坐标系中Z轴清零，主轴升到要到达的高度值(升高的值减塞尺的厚度)。

　　(3)选择坐标系界面，光标指在G54Z处，输入Z0按测量键，此时Z轴对刀完成。如图所示。

　　图6 Z轴基准平面在上表面图7 Z轴基准平面在底平面

　　三、对刀的注意事项

　　1.对刀后在G54的设定中，值均为负数。

　　2.对刀时注意逐渐缩小微量移动档位，最终确定在最小档(×1)。

　　3.注意安全移动机床主轴，避免危险动作。

　　4.分中对刀时X1、X2、Y1、Y2值应从机床坐标系中读取。

　　5.Z轴对刀时使用加工的刀具对刀，不可使用找正器(或标准棒)对刀。

　　6.调节Z向位置时，Z轴的移动速度要慢，防止挤坏刀具、塞尺及工件。

　　7.主轴在停止状态下方可进行Z向找正。

　　以上是数控铣床在加工时常用的几种对刀方法，在实际中要灵活运用，不断摸索，总结出更多更有效的对刀方法。

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