数控车实训课题1

1、华中世纪星教学型数控车的对刀操作.实验目的1)2)3)4)Z方向零点偏置图1试切法加工示意图课 题华中世纪星教学型数控车床的对刀操作授课日期年 月曰第7周授课时数6课时课时分配授课班级13春数控班学生人数17掌握游标卡尺、千分尺、深度游标卡尺、钢直尺等的测量与读数方法; 掌握数控车床手动试切法对刀的工作原理及基本步骤；掌握用G92与G54G59指令对刀操作的异同点； 对手动试切法对刀进行误差分析，并掌握其误差补偿方法。二.实验设备和工具1）毛坯：0 30mm的棒料， 材料：LY122）常用工具：卡盘与刀架扳手、螺丝批、手锤、活动扳手等；3） 刀具与垫片：1号刀为90外圆精车刀，2号刀为90外圆

2、粗车刀或 60 尖刀，3 号刀为切断刀、4号刀为60三角螺纹刀；4）测量工具：0.02mm精度的游标卡尺、0.01mm精度的千分尺、0.02mm精度的深度游 标卡尺、150mm长的钢直尺；5）油壶、刷子及清洁棉纱。三.常用测量工具的测量与读数方法（演示说明）介绍0.02mm精度的游标卡尺、0.01mm精度的千分尺、0.02mm精度的深度游标卡尺的 测量与读数方法。四.华中世纪星教学型数控车床手动试切法对刀的基本原理-1 -检测等辅助设备，方法简单,在数控车削中，手动试切对刀法由于不需添置昂贵的对刀、而且加工铝棒、尼龙棒等软材质工件，即使高速断续切削，刀尖也不容易崩落，因此被广泛华中世纪星教学型

3、数控车的对刀操作地应用于教学型数控车床。数控机床的机床坐标系是唯一固定的，CRT显示的是切削刀刀位点的机床坐标，算方便和简化编程，在编程时都需设定工件坐标系，它是以零件上的某一点为坐标原点建立起来的X-Z直角坐标系统。因此，对刀的实质是确定随编程变化的工件坐标系工件零点的 机床坐标以及确定数控程序调用的刀具相对于基准刀的刀偏置数值。手动试切对刀的对刀模式为“试切7测量7调整”，其原理示意图如上图 1所示。但为计五.手动试切一一相对刀偏法对刀的基本步骤手动试切对刀中，如果确定了一把基准刀，且在刀偏表中输入它的刀偏置为零，而且 非基准刀相对于基准刀有一定的刀偏置，这种试切对刀方法叫相对刀偏法对刀,

4、具体又分为G92指令对刀和G54指令对刀两种方法。使用这种对刀方法的程序结构形式具有以下特点:%xxxxG92 X_ Z_ （或 G54 G90 G00 X_ Z_M06 T0202T0200M06 T0101T0100如下图2所示的对刀步骤流程图，区别仅在于前者要将后者的步骤与分别修正为步骤G54指令对刀的步骤基本上与 G92指令对刀相同, 与手动试切对刀开始手动试切对刀结束 装夹工件，设零件长L， 工件伸出卡爪端面约（L+50） mm 装丿J,保证各刀刀 尖与王轴等中心咼, 且各刀伸出刀架侧面X方向均长约25mm 在数控系统软件中设定直径/半径编程方式使基准刀刀位点准确处于程序起点的机床

5、坐标（Xh,Zh）位置处：方法1:用点动+步进方式，使基准刀刀位点 隹确处于计算的机床坐标（Xh, Zh）位置；方法2:基准刀刀尖重回（Xa Za）点，用MDI 方式输入并运行G91 G01 X a -d Z P ； 选疋编程的丄件坐标零点:选在零件的右端面或左端面的中心位置机床回参考点，刀架可点动到工件右端 的随意位置，由程序指令移动到程序起点位置 基准刀转位处于切削位置, 机床回参考点 点动试切右端面，记录CR显示的Za坐标， 点动试切外圆，记录CRTS示的Xa坐标， 则试切点A勺机床坐标为（Xa Za）； 退刀，停车，测量切削轴段外径d确定各 刀的刀 偏置数值:9.1）以1号刀为基准刀用

6、点动+步进方式使其 刀位点回到记录的（Xa,Za）处,坐标清零；9.2 ）退刀，分别换2、3、4号刀，使各刀 尖重新对齐工件的试切点A,分别记录CR显示 的坐标，将记录值作为各刀的刀偏置数值；9.3 ）将记录值输入在数控系统软件的刀具 扁置参数中，其中基准刀的X Z刀偏置均为01）确定工件坐标系零点0的机床坐标： 工件零点选在零件左端面中心，直径编程XO=Xa- d, ZO=Za-L工件零点选在零件右端面中心，直径编程X0=Xa- d, Z0=Za工件零点选在零件左端面中心，半径编程X0=Xa- d/2，Z0=Za-L工件零点选在零件右端面中心，半径编程X0=Xa- d/2，Z0=Za确定G9

7、2 X a Z P对刀的程序起点H勺机床坐标：刈=X0+ a , Zh=Z0+ p对G54 G90 G00 Xa Z p对刀,将工件零点的机床坐标输入在系统软件参数中2）3）4）-3 -图2手动试切法对刀操作流程图华中世纪星教学型数控车的对刀操作-8 -G54G59指令对刀但加工前刀架不必用G92指令对刀后基准刀刀位点恰好处于程序起点位置，这种对刀方便实习老师检查 学生对刀的准确性和监控设备安全性，因此在教学实习应用更广泛。而 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， 处于程序起点位置，便于批量生产，在生产中应用更广泛。小结：I .加工最大直径小于 30mm、长度为L

8、（小于100mm）、程序原点选在零件的右端面中心、 直径编程的工件，用 G92 X100 Z50指令对刀的简要操作步骤：（一）装夹棒料，棒料伸出卡爪端面约（L+50） mm；（二）装刀，保证各刀的刀位点与主轴等中心高；（三）在系统软件中设定为直径编程方式；（四）开机后，回参考点，将基准刀处于工作位置；（五）用点动方式或为避免爬行用“ MDI运行（G91 G00 X-120 Z-220 ） +点动”移动刀架到装夹的棒料右端面附近，在MDI功能子菜单下（图 3所示）按F2键，进入刀偏数据设#0000、 #0001、 #0002、 #0003、 #0004置方式；1、2、3、4号刀的刀偏号分别为 #

9、0001、#0002、#0003、#0004，用、键移动 蓝色亮条到各刀对应的刀偏号位置，首先将刀偏号为X坐标的X偏置、Z偏置的数据均修改为零；用 、键将蓝色亮条对准基准刀的刀偏号位置处， 按F5键设置基准刀为标准刀具，所在行变成红色；用基准刀试切工件外径，记录试切点 的X机床坐标，在图4界面按F1 “X轴清零”，则CRT显示的“相对实际坐标”的 为零；退刀停车，测量已切削轴段的直径d;用标准刀具试切工件端面，记录试切点Z机床坐标，在图4界面按F2 “Z轴清零”，则CRT显示的“相对实际坐标”的Z坐标为零； 通过“点动+步进”或MDI方式G91 G01 X-显示相对坐标 Z-显示相对坐标使基准

10、刀重新 回到试切点此时CRT显示的相对实际坐标为（0, 0）；图3 MDI功能子菜单X*显伽Ahh彌间当前加工行;I刀悵号ttBmi ttasezB99B3 #9胴4 ftflFWF jtaaee隔置-IE.e.flEW dzaz乩14Bfl-see -2-?S4H.oeeK磨损3. flflflH.BBB B eaa9.699 且eaaa.uyijXjeeH.am e.see 缶we 旦amfl.mn运行正常99 30 = 32 富SI噩蓟吒 I 丄朋0f fl-90eI试切直径氛删B flflH0 阳9aeBa试切妆度0圏乩e 二 aaeB?99eB.B3Bfl. AMI工牛坐料点IttB

11、se?e.Bse日-BeaS.eBBe.aee a.eea e.aoeMB.BBBZFL WflB eese.BBe0.0999. pan井 QBlflnaanU.HW0- esee.eoB0.HWH.UUBfl.aeeB eQBB.efiQeasee-see9.699a.eeae.aaeB.BGGs.esa氛669e.aaeI輛助机I直径 至采 少进给 嘶曲丽3乂 7fl -fl黑 H刀偏轰褊辑:I11nee I TeaaeCTSB I STBS置零F1Z辅 盍零 fZ标刀 选择卩5标刀 对刀F?延回FW图4相对刀偏法对刀的刀偏表（六）选择非基准刀的刀号，手动换刀，用、键移动蓝色亮条到非基准

12、刀具的位置，如图5所示，让非基准刀的刀尖分别在主轴转动状态目测对齐试切点A （用“点动+步进”方式，先对齐外圆面，后对齐端面），这时CRT上显示的“相对实际坐标”的数值，就是该刀 对基准刀的刀偏置 X，Z ;分别将其输入到对应刀偏号的相应位置。工件图5测量刀偏数据,重新让基准刀对准G91 G00 （或 G01） 100, 50）的位置。（七） 点动+步进方式 咸先点动到附近再 MDI运行G53 G01 XA ZA 试切点此时CRT显示坐标为（Xa，Za），在MDI方式下，运行程序： X （100-d） Z50 ;则基准刀刀位点处于程序起点 工件坐标系坐标为（ n .加工最大直径小于 30mm、

13、长度为L （小于100mm）、程序原点选在零件的右端面中心、直径编程的工件，用 G54 G90 G00 X100 Z50指令对刀的简要操作步骤：（一）装夹棒料，棒料伸出卡爪端面约（L+50） mm；（二）装刀，保证各刀的刀位点与主轴等中心高；（三）在系统软件中设定为直径编程方式；（四）开机后，基准刀在工作位置，回参考点；（五）用点动或“ MDI运行（G91 G00 X-120 Z-220 ） +点动”方式移动刀架到装夹的棒料右端面附近，在 MDI功能子菜单（图4）下按F2键，进入刀偏数据设置方式，如图4所示;用、键移动蓝色亮条到要设置为基准刀具的位置；按F5键设置标准刀具，蓝色亮条所在行变成红

14、色；用标准刀具试切工件外径，然后沿着Z轴方向退刀；在刀偏数据的试切直径栏输入试切后工件的直径值；用标准刀具试切工件端面，然后沿着X轴方向退刀；在刀偏数据的试切长度栏输入工件坐标系Z轴零点到试切端面的有向距离；按 F7键，弹出如图7所示菜单；用 、键移动蓝色亮条选择要设置的坐标系；按 Enter键确认，设置完毕。F1F2F3F4F5F6图7选择要设置的坐标系方法二可以MDI手动输入坐标系数据，操作步骤如下:在MDI功能子菜单（图3）下按F4键，进入坐标系手动数据输入方式，图形显示窗口首先显示G54坐标系数据，如图 8所示；当茵加工行:丨自动尘标？ gMEtB.nnn起 376.13U.UUEi,

15、3_I工作坐标零点 1也D.QDQ Z O.UOEJ直径nee totcoI CTQEl M STQEl至耒 分进绪 、纳必1 72、IDO =t3Z 坐标列 返回no图8 MDI方式下的坐标系设置按Pgdn或PguP键，选择要输入的坐标系数据：G54/ G55/G56/G57/G58/G59 坐标系/当前工件坐标系等的偏置值（坐标系零点相对于机床零点的值），或当前相对 值零点；在命令行输入工件零点的机床坐标，如在图8所示坐标系空栏输入“ X0 Z0”，并按Enter键，将设置 G54坐标系的X及Z偏置分别为0、0；若输入正确，图形显示窗口相应位置将显示修改过的值，否则原值不变。（六） 各刀刀

16、偏置的测定方法与G92指令对刀方法相同（七）基准刀转位到工作位置，重新进行回零操作。丿相对刀偏法对刀注意事项：1）装刀时，各刀的刀位点应与主轴中心等高，装刀时用钢直尺测量刀尖到刀架台面的 距离约为79.580mm的距离。若二者等高，试切端面停车后，操作者用手摸端面应感觉平 滑，看不到端面中心有尖点突出。若二者不等高，应细微调整垫片高度。2） 为便于对刀与监控设备安全，对最大直径小于30mm、长5060mm的小回转体零件的编程可作统一约定：工件右端面与卡爪端面之间的装夹长度近似为固定值105mm ;刀具伸出刀架侧面的长度近似为固定值25mm :编程时统一规定：采用直径编程；工件零点O选在工件的右

17、端面中心；用G92指令设定工件坐标系，程序起点H的工件坐标为（100,50）且其与程序终点、换刀点三点重合；设定 1号刀为90外圆粗车刀，2号刀为90外 圆精车刀或60尖刀（对刀基准刀），3号刀为2.55mm宽的切断刀、4号刀为60 螺纹刀； 加工内表面的刀具刀号另定。其它尺寸的工件，设其最大直径为D，工件长为L,则约定时只需改变条件中工件伸长约为（L+50 ）、条件中程序起点的工件坐标为（D+70,50）,其余条件可不变或根据具体情况作适当调整。3） 按上述条件装刀后， 若CRT显示的非基准刀的 X偏置在 10mm的范围之内（切断 刀因刀头结构特殊可能例外），则刀偏置可能测量较正确，否则可能

18、是测量方法不对或数控系统出现了“爬行”现象，需要重新测定刀偏置。4）在刀偏数据的输入与修改之前，应先设置刀库数据，将各刀设定对应的刀偏号。六.手动试切绝对刀偏法对刀的基本步骤手动试切对刀中，如果没有确定一把刀作基准刀，且在刀偏表中每把切削刀都有刀偏置，这种手动试切对刀方法叫绝对刀偏法对刀。使用这种方法对刀的程序结构形式具有以下特点:%xxxxT0202 （无G92或G54建立工件坐标系指令，无M06指令）M03 S XXXXG90 (或 G91)G00 X_ Z_T0101 （无需取消上一把刀的刀补，就直接建立下一把刀的刀具补偿）对刀步骤：（工件坐标系零点设在工件右端面中心）1）选择1号刀试切

19、端面和外圆，分别记录试切点A点的Za坐标和Xa坐标（图5标识的A点），退刀停车，测量试切轴段的直径尺寸,主轴正转，点动到A点附近再MDI运行“G53G01 Xa Za” ,将1号刀刀尖按记录的坐标对齐A点。在图9刀偏表的# 0001刀偏号一栏中,输入试切直径（测量值）和试切长度0 （0表示端面在工作坐标系的Z坐标为零）；2）选择2号刀，试切另一轴段，退刀停车，测量试切轴段的直径尺寸；主轴正转，点动+步进方式，将2号刀刀尖目测对齐端面上试切点。在图9刀偏表的# 0002刀偏号一栏中,输入试切直径（测量值）和试切长度0；3） 3号刀（以切削刃右尖点对刀）及其cs华申数拄加工方式，手动运行正常 9：

20、 26:051 JL1 斤 1 LEPME4号刀，与2号刀的对刀步骤相同。匚邢号二r懾置E偏hr磨损zO 试切直径试切长度j 胭BBi兰74创B厨的9,0000冷ee胡厨胡e,0Be,ttBOBZ1. LM-ZEB G45B.QBBe.BBBZB SBBe.BBBI#9863-206.336-254.9459,朋 0D.PflC 胡启朋.粕WH ZflE.EiRfi -ZEE)R.flRR H.Wffi ZEt.flHR H.RFHZ -zsipgsBHBUh wame # 9987 09908 ttaaag tfflaic nnmiB.amq.eag e BOBB.09BB.HBB 施甜e.

21、we a-BBB e,3Be a.aeB e.seeB.eag 匹BHB 3.699 B.SBB9?e9ae.aacH.UHH9.669 B eSB9.669B.BBa a詁叫H.HWJ6,806 匹BBS6,086 生0009913n.RFV) n.FWR n.Hnn hww n arrB,EBB U.kttm0.099. UHU H.ww H.tmye.oee 9. essFSeCiei I STBZ阍e I Teoee至米jf J itnI IFlK ZF3标刀F5返回FieX、Z偏置随后自动产生。图9绝对刀偏法对刀的刀偏表注意：在刀偏表中只需要输入试切直径和试切长度，各刀的七.手动试切

22、对刀法的误差分析在图2所示的手动对刀操作流程中，步骤中由于用游标卡尺或千分尺测量时不可避华中世纪星教学型数控车的对刀操作免存在测量误差，使得 d数值有误差，导致步骤中工件零点的机床坐标计算不准确；在 步骤中，由于我校购置的华中世纪星CJK6132A型CNC教学车床的定位精度和重复定位精度不太高，分别为0.04mm/300mm、 0.01mm，使得基准刀按记录的试切点机床坐标重回后却被发现其刀尖与工件试切点之间有微小的间隙，且当数控系统不稳定地出现“爬行” 现象后，二者的间隙甚至更大，由此验证了CRT显示机床坐标的实际位置与理论位置有定位误差；而且非基准刀的刀尖也难以目测对准试切点，因此非基准刀

23、存在一定的刀偏置误差；另外，在步骤中，由于 d很难测量准确，导致程序起点H的机床坐标计算不准确，最后刀架实际可能不准确地停在程序起点位置上。上述误差，既有系统误差也有随机误差，如果仅进行误差数据的分析与处理，只能尽量减小误差，但很难完全消除误差。八.对手动试切对刀法的误差补偿由于对刀的目的是使编程指令值与实际加工尺寸相一致，因此，可以根据“自动试切 圆柱轴段7测量7误差补偿”的思路改进手动试切对刀法，设计一个简单的调试程序自动试切外圆一一误差补偿的新对刀方法，实现单件加工的快速精确对刀。卡爪0程序起点.或程序终点或换刀点+/ H -:-rL试切点_-工件零点2-9 -刀架TTi图：？ F号刀（

24、，、斗号刀类同）自动试切外圆-误差补偿法的加工示意图卡爪/切断刀对刀点4 工件零点TO刀架图J号切断刀自动试切退刀槽一误差补偿法的加工示意图华中世纪星教学型数控车的对刀操作以工件坐标系方向为依据，确定实际测量尺寸与试切指令尺寸之间的误差补偿方向,表1举例。表1自动试切圆柱轴段的实际测量尺寸与程序指令值的误差补偿举例（单位：mm）切削刀具 类型试切轴段的 程序指令值实际测量 尺寸误差补偿前的 刀偏置误差补偿 方法误差补偿数值1号基准刀 28 X 10 27.852X9.98,X1=0Z1=0步进移动刀架步进+X方向0.148; Z方向0.02MDI移动刀架MDI 运行：G91G01X0.148Z

25、 0.02； 28 X 10 28.236X10.17X1=0Z1=0步进移动刀架步进X万冋0.236，+Z万冋0.17MDI移动刀架MDI 运行：G91G01X 0.236Z0.17；非基准刀 （以2号刀为例） 26 X 8 26.132 X8.07X2=1.251，Z2= 5.318修正原刀偏置X2=1.251 (26.132 26) = 1.119，Z2= 5.318+ (8.07 8) = 5.248或加入磨损值原刀偏置不变，将误差加入到磨损栏 26 X 8 25.872X7.93X2=1.251，Z2= 5.318修正原刀偏置X2=1.251+ (26 25.872)= 1.379，

26、Z2= 5.318 (8 7.93) = 5.388或加入磨损值原刀偏置不变，将误差加入到磨损栏误差补偿 方向总结误差补偿方向判断 即：对于X方向 对于Z方向断依据：以工件坐标系的坐标轴正负方向为依据。可尺寸的误差，如果实际测量值大于理论值，误差方向为负；反之，为正； j尺寸的误差，如果实际测量值大于理论值，误差方向为正；反之，为负。注意：1） 单刀试切补偿时，2号基准刀可用 02130程序修正，1、4号刀可修改同一个程序 （如 文件名为02131 ）后使用，其中刀补指令的建立与取消以及试切轴段的直径与长度尺寸（ dX I，见图3标注）随毛坯棒料及已切削尺寸的变化而动态变化，一般每加工一次，修

27、改程序中有下划线的指令数值，使直径（+X）方向减少0.5mm或1mm，长度（+Z）方向加大0.5mm或1mm，切削成台阶形轴段。切削段直径值最好用千分尺（精度 0.01mm）测量，长 度值最好用深度游标卡尺测量（精度0.02mm ）。3号切断刀的试切程序最好为另一文件（如为02132），试切退刀槽的轴颈直径（图4的X3尺寸，X3 一般比前一切削的轴段直径小35mm）与槽的右轴肩距工件右端面间的长度尺寸（图 4的L3尺寸）随毛坯棒料 及已切削尺寸的变化而动态变化，一般每加工一次，直径（+X ）方向减少0.5mm或1mm,长度（+Z）方向加大0.5mm或1mm，即随着试切次数的增多，退刀槽的轴颈直

28、径尺寸越来 越小，而向右端面方向的退刀槽宽度将越来越大。切削段的轴颈直径值、 长度值最好用带深修正方法：用MDI或步 02131,02132程序修正1，4，3号刀， 02133）。修正方法：在非基准刀原刀偏置的或者将误差值直接加入到磨损值栏。修正程2所示的表格中。记录基准刀程序起点的机度尺的游标卡尺测量（精度0.02mm ）。2）用02130试切程序对2号基准刀的程序起点位置进行修正，进移动刀架。基准刀位置误差补偿后，可分别调用 或者调用同时对三把非基准刀试切的程序（如 基础上进行误差修正，并重新输入到刀偏表中；序的下划线指令值的动态修改规律同1）。对刀记录数值填入表；千万不要再移动刀架，只需

29、选择已经过老师检查、校验正确的3）基准刀的起点位置和非基准刀的刀偏置进行误差补偿后， 床坐标，并对该位置置零 程序直接按“循环启动” 键进行自动加工即可。4）在自动试切过程中，保持高度警惕，若发现运行异常，应即时按下急停按钮。-13 -试切程序举例如下：程序中下划线处的数值随刀具、 试切轴段实际测量尺寸 （DXL ）不同可动态修改%1000%1000%1000G92 X100 Z50G92 X100 Z50G92 X100 Z50M03 S755M03 S755M03 S755G90 G00 X35M06 T0101M06 T0404Z5G90 G00 X35G90 G00 X35G81 X-

30、1 Z2Z5Z5G81 X-1 Z1G80 X26.1 Z-12 F200G80 X24.1 Z-10 F200G81 X-1 Z0.1G80 X26_ Z-12_G80 X24 Z-1QG81 X-1 Z0G00 X100 Z50G00 X100 Z50G80 X28J Z-15_F200T0100T04P0G80 X28Z-15_M06 T0202M06 T0202G00 X100 Z50G90 G00 X100 Z50G90 G00 X100 Z50M05T0200T0200M30M05M05M30M30%1000G92 X100 Z50M03 S755M06 T0303G90 G00

31、Z-5X32G81 X20.1 Z-5 F80G81 X20.1 Z-7G81 X20 Z-7G00X100Z50T0300M06 T0202G90 G00 X100 Z50T0200M05M30O2130程序02131程序形式102131程序形式202132程序% 1000接左边程序接左边程序G92 X100 Z50G90 G00 X35G81 X21.1 z-7 F80M06 T0101Z5G81 X21 Z-Z F80M03 S755G80 X25.1 Z-10 F200G00 X100G90 G00 X35G80 X25 Z-_1QZ50Z5G00 X100T0300 ;G80 X26.1 Z-12_F200Z50M06 T0202G80 X26_Z-.12_T04P0G90 G00 X100 Z50G00 X100M05T0200 ;Z50M00 ;测量尺寸M05M30T0100M06 T0303M05M03 S755M00 ;测量尺寸G00 z-5M06 T0404X32.M03 S755G81 X21.1 z-5 F8002133程序表2 试切法对刀记录表(单位：mm)刀号粗略对刀记录精确对刀记录手动试切自动试切修调第1次第1次第2