毕业设计（论文）-数控加工常用对刀方法及应用.doc

西南科技大学网络教育西南科技大学网络教育 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 题题目名称：目名称：数控加工常用数控加工常用对对刀方法及刀方法及应应用用 年年 级级： ：08 秋秋 层层次：次： 本科本科 专专科科 学生学学生学号：号： 指指导导教教师师： ： 学生姓名：学生姓名： 技技术职术职称：称： 讲讲 师师 学生学生专业专业： ：机机电电一体化技一体化技术术 学学习习中心名称中心名称： ： 武武汉汉 西南科技大学网西南科技大学网络络教育学院制教育学院制 毕业设计（论文） 任 务 书 题目名称 数控加工常用对刀方法及应用 题目性质 真实题目 虚拟题目 学生学号 88 指导教师 学生姓名 专业名称机电一体化技术 技术职称 讲 师 学生层次高起专 学习中心名称 武 汉 2010 年 5 月 26 日 毕业设计（论文） 成绩考核表 总成绩 过程评分评阅成绩答辩成绩 百分制等级制 1、指导教师评语 建议成绩 指导教师签字： 2010 年 月 日 2、论文评阅教师评语 建议成绩 评阅教师签字： 2010 年 月 日 3、毕业答辩专家组评语 建议成绩 答辩组长签字： 年 月 日 4、毕业设计领导小组推优评语 组长签字： 年 月 日 摘 要 21 世纪我国现代化建设面临着许多重大的发展机遇，国民经济各主要行业对数控 机床的需求正逐步增大，机械、纺织、冶金、石化、造船、轨道、交通等传统产业为 了提高国际竞争力，都在抓紧进行企业的技术改造，原来对普通机床和经济型数控机 床的大量需求将逐渐上升到对普及型和高档数控机床的需求。对刀是数控加工中最重 要的操作内容，其准确性将直接影响零件的加工精度。对刀方法一定要同零件加工精 度要求相适应。该文较系统地讲述了数控铣床（加工中心）常见对刀方法的使用及其 优缺点，有一定的实用价值.对刀的目的是建立刀具（刀位点）相对工件（编程原点） 的位置关系；显然，因为刀具是按程序走刀，所以工作原点应与编程原点重合。在实 际操作中，我们是通过执行 g50g92 或 g54-g59 指令和设置刀具偏置补偿值来实现的。 下面就以 gsk980t 数车及 fanuc 系统数铣、加工中心的对刀操作为例，分析建立（刀 具）工作坐标系及设定刀具补偿的方法及原理。 关键词关键词 数控铣床 实用价值 加工中心 对刀方法 abstract the 21st century chinese modernization is faced with many important opportunity of development, the main industries of national economy of cnc demand is gradually increasing, machinery, textile, metallurgy, petrochemical, shipbuilding, rail transport, the traditional industry in order to enhance the international competitiveness of enterprises are stepping up for technical transformation of ordinary, nc machine tools and economy of the large demand will rise gradually to the masses and high-grade numerically-controlled machine tools demand. in the numerical control processing of dao is the most important operation, the accuracy will directly influence the machining accuracy. with the sword method of machining precision parts must adapt to requirements. this paper systematically about cnc milling machine (processing center) for the use of common knife method and their advantages and disadvantages, have certain practical value to the sword. (knives cutting objective is set workpiece (locus) relative to the origin of the programming), obviously, because the tool is according to the program, so the work with programming origin origin. in practice, we are conducting g50 / g92 or g54 - g59 instructions and set tool offset compensated value. the number of cars and to gsk980t fanuc system for milling, machining center of dao operation as the example, this paper analyzes build (blading) work coordinate system and setting principles and methods of compensation tools. key words: knife method processing center, nc milling machine parts cnc machining precision machining accuracy and practical value. 目 录 引 言.1 1 数控对刀方法对工件的影响 1 2 数控加工中的对刀原理 1 3 对刀方法及其独特之处 2 第一章 xy 方向对刀及其应用 3 1.1 寻边器对刀及其应用 3 1.2 试切法对刀及其应用 4 1.3 杠杆百分表对刀及其应用 4 第二章. z 向测量仪对刀及其应用5 2.1 加工中间单刀加工时 z 向对刀及其应用 5 2.2 加工中间多刀加工时 z 向对刀和长度赔偿方法一5 2.3 加工中间多刀加工时 z 向对刀和长度赔偿方法二6 2.4 采用对刀块对刀 6 2.5 试切法对刀 7 第三章.数控铣床（加工中心）常见对刀方法及其应用.8 3.1、工件的定位与装夹(对刀前的准备工作).8 3.2、对刀点、换刀点的确定.8 3.3 试切对刀法 9 3.4 塞尺、标准芯棒、块规对刀法 .10 3.5 采用寻边器、偏心棒和 z 轴设定器等工具对刀法 .11 3.6 顶尖对刀法 .12 3.7 百分表(或千分表)对刀法 .12 3.8 专用对刀器对刀法 .13 结 论.14 致 谢.15 参考文献.16 1 引 言 1 数控对刀方法对工件的影响 跟着科学技能和社会出产的快速发展, 机械产品日趋庞大, 社会对机械产品的质量 和出产率提出了愈来愈高的要求传统的平凡机床逐渐被高精疏密程度高效率高自己主 动化的数字控制机床所取代数字控制机床的普及施用和计较机辅助预设和打造( dbd/dbm) 技能的快速发展, 大幅度地缩短了产品的打造周期, 提高了产品的加工质 量和市场竞争力, 因而具备广泛的发展远景和显著的经济效益而在数控加工中, 对刀是 很要害的一步, 对刀操作的不不错, 将直接影响零件的加工质量也有可能引起刃具与数 字控制机床发生碰撞,传统的普通机床逐渐被高精度高效率高自动化的数控机床所代替。 数控机床的普及使用以及计算机辅助设计和制造( cad/cam) 技术的迅速发展, 大幅 度地缩短了产品的制造周期, 提高了产品的加工质量和市场竞争力, 因而具有广泛的发 展前景和显著的经济效益。而在数控加工中, 对刀是很关键的一步, 对刀操作的不正确, 将直接影响零件的加工质量。也可能导致刀具与数控机床发生碰撞, 造成不良后果。本 文主要叙述数控立式铣加工中心加工中常用的机内对刀方法, 并与数控编程有机的结合 起来。 2 数控加工中的对刀原理 工件在机床上定位装夹后, 必需确定工件在机床上的不错位置, 以便与机床原本的 坐标系接洽起来确定工件详细位置的历程就是路程经过过程对刀来使成为事实的, 而这 个历程简直定也就是在确定工件的编程坐标系( 即工件坐标系) , 编程加工都是参照这 个坐标系来进行的在零件图纸上成立工件坐标系,使零件上的所有几何元素都有确定的 位置, 而工件坐标系原点因此零件图上的某一特性点为原点成立坐标系, 要得编程坐标 系与工件坐标系重合 对刀操作本色包罗三方面内部实质意义: 熬头方面是刃具上的刀位点与对刀点重 合; 2 第二方面是编程原点与机床参考点之间成立某种接洽; 第三方面是路程经过过程数控代码指令确定刀位点与工件坐标系位置其中刀位点 是刃具上的一个基准点(车刀的刀位点为刀尖,男子发式立铣刀的刀位点为端面中间,球 头刀的刀位点通常为球的中心), 刀位点相对运动的轨迹就是编程轨迹, 而对刀点就是 加工零件时,刃具上的刀位点相对工件运动的起航点一般来讲,对刀点应选在工件坐标系 的原点上,如许有利于包管对刀精疏密程度, 也能够将对刀点或对刀基准设在夹具定位 元件上,如许有利于零件的批量加工 在数控立式铣加工中间加工操作中, 对刀的方法比力多,本文先容经常使用的几种机内 对刀操作方法 3 对刀方法及其独特之处 立式铣加工中间 xy 方向对刀和 z 方向对刀的方法和对刀摄谱仪是不不异的, 底 下把它们区别隔来进行描写在现实对刀以前, 要确保机床已归回了机床参考点( 机床参 考点是数字控制机床上的一个固定基准点) , 各坐标轴回零, 如许才气成立起机床坐标 系, 对刀以后才气将机床坐标系和编程坐标系有机的联合起来 3 第一章 xy 方向对刀及其应用 xy 方向机内对刀主要有寻边器对刀、试切法对刀和杠杆百分表对刀等几种方 图 2 机械寻边器图 3 z 向测量仪 。 1.1 寻边器对刀及其应用 寻边器对刀精疏密程度较高, 操作轻便直不雅应用广泛采用寻边器对刀要求定位 基准面应有较好的外貌粗拙度和直线度, 确保对刀精疏密程度经常使用的寻边器有尺度 棒(布局简略、成本低、勘正精疏密程度不高)机械寻边器(要求主光轴转速设定在 500 摆布)( 精疏密程度高、无需维护、成本适中)和光电寻边器(主光轴要求不转)( 精疏密 程度高, 需维护, 成本较高)等在现实加工历程中思量到成本和加工精疏密程度问题一 般选用机械寻边器来进行对刀找正 当工件原点在工件中间时通常采用对称分中法进行对刀,其步骤如次: ( 1) 装夹工件, 将机械寻边器装上主光轴; ( 2) 在 mdi 标准样式下输入 s500 m03 并启动, 使主光轴转速为 s500; ( 3) 用“ 手轮”体式格局, 路程经过过程不停转变倍率使机械寻边器接近工件 x 负 向外貌( 操笔者左侧) , 测量记载 x1, 同样运念头械寻边器至工件 x 正向外貌( 操笔者 右侧) , 测量记载 x2( 测量记载 x 值时, 必需到 pos- - 综合- - 机械坐标系中读取) ; ( 4) 采用同样的方法别离在 y 正向( 阔别操笔者) 负向( 正对操笔者) 外貌找正, 记载 y1、y2; ( 5) 计较(x1+x2)/2,(y1+y2)/2, 别离将计较结果填入offset setting- - 坐标系- - g54 的 x 和y中; ( 6)提升主光轴, 在mdi 标准样式下运行“ g90 g54 g0 x0 y0”, 查抄找恰是不是不错当 工件原点在工件某角( 两棱边交代处) , 其步骤如次: ( 1)如果东南西北儿均为精基准, 或要求被加工形状与工件坯料有较高的位置度要 求, 采用先对称分中, 后平移原点的方法; ( 2) 只有两个侧面为精基准时, 采用单边推算法 4 1.2 试切法对刀及其应用 试切法对刀方法简略, 但会在工件上留下痕迹,对刀精疏密程度较低, 合用于零件粗 略的加工时的对刀其对刀方法与机械寻边器不异。 1.3 杠杆百分表对刀及其应用 杠杆百分表的对刀精疏密程度较高, 可是这种操作方法比力贫苦, 效率较低, 顺应 于精加工孔(面)对刀, 而在粗略的加工孔则不宜施用对刀方法为: 用磁力表座将杠杆百 分表吸在加工中间主 3.2 z 方向对刀 思量到对刀的工艺性, 通常将工件的上外貌作为工件坐标系 z 方向的原点当零件 的上外貌比力粗拙不能用做对刀精基准时, 也有以虎钳或事情台为基准作为工件坐标系 z 方向的原点, 之后在 g54 或扩展坐标系中向上补正工件高度填入 5 第二章. z 向测量仪对刀及其应用 z 向测量仪对刀精疏密程度较高, 出格在铣削加工中间多把刃具在机上对刀时, 对刀效率较高,投资少, 合适于单件零件加工。 2.1 加工中间单刀加工时 z 向对刀及其应用 加工中间单刀加工, 近似于数控刨床对刀不存在长度赔偿的问题, 步骤如次: ( 1) 换大将用于加工的刃具; ( 2) 运动刃具到工件正上方, 用 z 向测量仪测量工件与刃具之间的间隔, 记载下时 下机床( 机械) 坐标系的 z 轴读数 z; ( 3) 将 z 值扣减此时 z 向测量仪的高度( 如50.03mm) , 之后将测量值填入 offsetsetting- - 坐标系- - g54 的z 项中 ( 4) 运行g90 g54g0 x0 y0 z100; 查抄找恰是不是不错 2.2 加工中间多刀加工时 z 向对刀和长度赔偿方法一 ( 1) xy 方向找正设定如前, 将 g54 中的 xy 项输入偏置值, z 项值置零; ( 2) 将用于加工的刃具 t1 换上主光轴, 用 z 向测量仪找正 z 向值, 记载下时下机 床坐标系 z 项值 z1, 扣减 z 向测量仪高度后, 填入长度赔偿值 h1 中; ( 3) 将刃具 t2 装上主光轴, 用 z 向测量仪找正读取 z2, 扣减 z 向测量仪高度后 填入 h2 ( 4) 依次类推将所有刃具 ti 用 z 向测量仪找正, 将 zi 扣减 z 向测量仪高度后填 入 hi; ( 5) 编程时, 采用如次方法赔偿: g91 g28 z0; t1 m6; g43 h1; g90 g54 g0 x0 y0 z100 ?( 一号刀加工内部实质意义) g91 g28 z0; t2 m6; 6 g43 h2 g90 g54 g00 x0 y0 z100; ?( 二号刀加工内部实质意义) ?m5; m30; 查抄多刀找正结果: g91 g28 z0; |t1 m6; g43h1; g90 g54 g0 x0 y0 z100 z5; m1; ?( 按照刃具数目, 别离编著相应近似步伐段) 2.3 加工中间多刀加工时 z 向对刀和长度赔偿方法二 ( 1) 事先在刃具测量仪上测量并记载刃具( 连刀柄) 长度 h1、h2、h3?; ( 2) 找正时将上述刃具选择其一 ti, 装上主光轴( 通常选择端铣刀) ( 3) 移动 z 向位置, 用 z 向测量仪找正 z 向值, 记载时下机床坐标系中的 z 向 读数 z1; ( 4) 将 z1 扣减 z 向测量仪高度, 再扣减 ti 的长度 hi, 将计较结果填入 g54 的 z 项中; ( 5) 将各刀长度 h1、h2、h3?, 别离填入机床长度赔偿储存器 h1、h2、h3 中; ( 6) 编程方法及刃具长度赔偿挪用格局同前述 多刀加工方法一轻便, 无需采办分外装备, 但当加工步伐刃具较很长时间, 稍显贫 苦, 每一次改换零件需要屡次重复对刀多刀加工方法一的工件坐标系原点为工件中间正 上方, 当长度赔偿勾销后相对安全多刀加工方法二工件坐标系原点位于工件上外貌与主 光轴底端紧贴时的位置, 当长度赔偿勾销后存在潜在伤害。 2.4 采用对刀块对刀 为了制止毁伤已加工的工件外貌,在刃具和工件之间采用尺度芯轴和块规对刀, 其 对刀历程近似 z 向测量仪对刀, 纯粹凭经验手感使对刀块与工件外貌轻细接触, 计较 时应将对刀块的厚度扣减, 可见对刀精疏密程度不敷高。 7 2.5 试切法对刀 采用试切法对刀方法简略, 但会在工件上留下痕迹,且对刀精疏密程度较低, 合用 于零件粗略的加工时对刀操作其对刀方法与 z 向测量仪不异 .i4 注重事变及解决办法 ( 1) 对刀操作以前, 必需先执行机床回参考点操作, 不然呈现伤害 ( 2) 计较必需准确;, ( 3) 用 g54 设定工件坐标系, 应在 mdi 体式格局下进行;* ( 4) 施用对刀步伐, 可以防止因为对刀禁绝确等缘故原由呈现伤害 8 第三章.数控铣床（加工中心）常见对刀方法及其应用 对刀是数控加工中最重要的操作内容，其准确性将直接影响零件的加工精度。对 刀方法一定要同零件加工精度要求相适应。该文较系统地讲述了数控铣床（加工中心） 常见对刀方法的使用及其优缺点，有一定的实用价值。 对刀的目的是通过刀具或对刀工具确定工件坐标系原点(程序原点)在机床坐标 系中的位置，并将对刀数据输入到相应的存储位置或通过 g92 指令设定。它是数控加 工中最重要的操作内容，其准确性将直接影响零件的加工精度。 3.1、工件的定位与装夹(对刀前的准备工作) 在数控铣床上常用的夹具有平口钳、分度头、三爪自定心卡盘和平台夹具等，经 济型数控铣床装夹时一般选用平口钳装夹工件。把平口钳安装在铣床工作台面中心上， 找正、固定 平口钳，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，一般是工件的基准面朝下，与垫铁面紧靠，然后拧紧平口钳。 3.2、对刀点、换刀点的确定 (1)对刀点的确定 对刀点是工件在机床上定位装夹后，用于确定工件坐标系在机床坐标系中位置的 基准点。对刀点可选在工件上或装夹定位元件上，但对刀点与工件坐标点必须有准确、 合理、简单的位置对应关系，方便计算工件坐标系的原点在机床上的位置。一般来说， 对刀点最好能与工件坐标系的原点重合。 (2)换刀点的确定 在使用多种刀具加工的铣床或加工中心上，工件加工时需要经常更换刀具，换刀 点应根据换刀时刀具不碰到工件、夹具和机床的原则而定。 （3）.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： 9 (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; (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。 （4）.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。 3.3 试切对刀法 这种方法简单方便，但会在工件表面留下切削痕迹，且对刀精度较低。 如图 1 所示，以对刀点(此处与工件坐标系原点重合)在工件表面中心位置为例 (采用双边对刀方式)。 图 3-1 对刀方式 (1)x、y 向对刀 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。 起动主轴中速旋转，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。 10 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， 使刀具恰好接触到工件左侧表面(观察，听切削声音、看切痕、看切屑，只要出现其中 一种情况即表示刀具接触到工件)，再回退 0.01mm。记下此时机床坐标系中显示的 x 坐标值，如-240.500 等。 沿 z 正方向退刀，至工件表面以上，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，如-340.500 等。 据此可得工件坐标系原点在机床坐标系中 x 坐标值为-240.500+(-340.500)/2=- 290.500。 同理可测得工件坐标系原点 w 在机床坐标系中的 y 坐标值。 （2） z 向对刀 将刀具快速移至工件上方。 起动主轴中速旋转，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。 靠近工件时改用微调操作(一般用 0.01mm 来靠近)，让刀具端面慢慢接近工件表 面(注意刀具特别是立铣刀时最好在工件边缘下刀，刀的端面接触工件表面的面积小于 半圆，尽量不要使立铣刀的中心孔在工件表面下刀)，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，如-140.400 等，则工件坐标 系原点 w 在机床坐标系中的 z 坐标值为-140.400。 (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 g5*中(一般使用 g54g59 代码存储对刀参数)。 (4)起动生效 进入面板输入模式(mdi)，输入“g5*”，按起动键(在“自动”模式下)，运行 g5*使其 生效。 (5)检验 检验对刀是否正确，这一步是非常关键的。 3.4 塞尺、标准芯棒、块规对刀法 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 11 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。 3.5 采用寻边器、偏心棒和 z 轴设定器等工具对刀法 操作步骤与采用试切对刀法相似，只是将刀具换成寻边器或偏心棒。 这是最常用的方法，效率高，能保证对刀精度。使用寻边器时必须小心，让其钢 球部位与工件轻微接触，同时被加工工件必须是良导体，定位基准面有较好的表面粗 糙度。z 轴设定器一般用于转移(间接)对刀法。 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。这时候可采用间接找零的方法。 (1)对第一把刀 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。 把对刀器放在机床工作台平整台面上(如虎钳大表面)。 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。 抬高主轴，取下第一把刀。 (2)对第二把刀 装上第二把刀。 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。 记录此时 z 轴相对坐标对应的数值 z0(带正负号)。 抬高主轴，移走对刀器。 将原来第一把刀的 g5*里的 z1 坐标数据加上 z0(带正负号)，得到一个新的 z 坐 标 这个新的 z 坐标就是我们要找的第二把刀对应的工件原点的机床实际坐标，将 12 它输入到第二把刀的 g5*工作坐标中，这样，就设定好了第二把刀的零点。其余刀与 第二把刀的对刀方法相同。 注：如果几把刀使用同一 g5*，则步骤改为把 z0 存进二号刀的长度参数里，使用 第二把刀加工时调用刀长补正 g43h02 即可。 3.6 顶尖对刀法 (1)x、y 向对刀 将工件通过夹具装在机床工作台上，换上顶尖。 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。 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。 3.7 百分表(或千分表)对刀法 该方法一般用于圆形工件的对刀。 (1)x、y 向对刀 如图 2 所示，将百分表的安装杆装在刀柄上，或将百分表的磁性座吸在主轴套筒 上，移动工作台使主轴中心线(即刀具中心)大约移到工件中心，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，(指针转动约 0.1mm)用手慢慢转动主 轴，使百分表的触头沿着工件的圆周面转动，观察百分表指针的便移情况，慢慢移动 工作台的 x 轴和 y 轴，多次反复后，待转动主轴时百分表的指针基本在同一位置(表头 转动一周时，其指针的跳动量在允许的对刀误差内，如 0.02mm)，这时可认为主轴的 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。 图 3-2 百分表(或千分表)对刀法 13