数控车床的几种精确对刀方法

1、 目目 录录 1、数控车床的几种精确对刀方法、数控车床的几种精确对刀方法.1 1.1、 数控车试切对刀法的原理及对刀思路数控车试切对刀法的原理及对刀思路.1 1.2 . 修改刀补值保证尺寸精度修改刀补值保证尺寸精度.3 2、几种粗略对刀方法、几种粗略对刀方法.5 2.1、选定基准刀为标准刀、选定基准刀为标准刀 自动设置刀偏置法自动设置刀偏置法.5 2.2、将基准刀在对刀基准点处坐标置零、将基准刀在对刀基准点处坐标置零 自动显示刀偏置法自动显示刀偏置法.6 2.3、多刀试切外圆轴段，人工计算获得刀偏置法、多刀试切外圆轴段，人工计算获得刀偏置法.7 2.4 华中车削数控系统华中车削数控系统 多刀自

2、动对刀法多刀自动对刀法 .9 3、几种精确对、几种精确对刀刀方法小结方法小结.10 3.1、基准刀修、基准刀修.10 3.2、各刀分别修调程序起点位置法、各刀分别修调程序起点位置法.11 3.4、四把刀同、四把刀同时时修调法修调法.12 3.5 尺寸精度的控制尺寸精度的控制.12 结结 论论.14 致致 谢谢.15 参考文献参考文献.16 1、数控车床的几种精确对刀方法、数控车床的几种精确对刀方法 1.1、 数控车试切对刀法的原理及对刀思路数控车试切对刀法的原理及对刀思路 深入理解数控车床的对刀原理对于操作者保持清晰的对刀思路、熟练掌握 对刀操作以及提出新的对刀方法都具有指导意义。对刀的实质是

3、确定随编程而 变化的工件坐标系的程序原点在唯一的机床坐标系中的位置。对刀的主要工作 是获得基准刀程序起点的机床坐标和确定非基准刀相对于基准刀的刀偏置。本 文作以下约定来说明试切法对刀的原理与思路：使用华中教学型车削系统 HNC- 21T（应用软件版本号为 5.30）；以工件右端面中心为程序原点，用 G92 指令 设定工件坐标系；直径编程，程序起点 H 的工件坐标为（100，50）；刀架上装 四把刀：1 号刀为 90外圆粗车刀、2 号基准刀为 90外圆精车刀、3 号刀为 切断刀、4 号刀为 60三角螺纹刀（全文所举实例均与此相同）。 如图 1.1 所示，基准刀按照“手动试切工件的外圆与端面，分别

4、记录显示 器（CRT）显示试切点 A 的 X、Z 机床坐标推出程序原点 O 的机床坐标推出 程序起点 H 的机床坐标”的思路对刀。根据 A 点与 O 点的机床坐标的关系： XO=XAd，ZO=ZA，可以推出程序原点 O 的机床坐标。再根据 H 相对于 O 点的 工件坐标为(100,50)，最后推出 H 点的机床坐标：XH=100d，ZH=ZA+50。这 样建立的工件坐标系是以基准刀的刀尖位置建立的工件坐标系。 图 1.1 手动试切对刀示意图 如图 1.2 所示，由于各刀装夹在刀架的 X、Z 方向的伸长和位置不同，当 非基准刀转位到加工位置时，刀尖位置 B 相对于 A 点就有偏置，原来建立的工

5、件坐标系就不再适用了。此外，每把刀具在使用过程中还会出现不同程度的磨 损，因此各刀的刀偏置和磨损值需要进行补偿。获得各刀刀偏置的基本原理是： 各刀均对准工件上某一基准点（如图 1 的 A 点或 O 点），由于 CRT 显示的机床 坐标不同，因此将非基准刀在该点处的机床坐标通过人工计算或系统软件计算 减去基准刀在同样点的机床坐标，就得到了各非基准刀的刀偏置 图 1.2 刀具的偏置和磨损补偿 受多种因素的影响，手动试切对刀法的对刀精度十分有限，将这一阶段的 对刀称为粗略对刀。为得到更加准确的结果，如图 3 所示，加工前在零件加工 余量范围内设计简单的自动试切程序，通过“自动试切测量误差补偿”的 思

6、路，反复修调基准刀的程序起点位置和非基准刀的刀偏置，使程序加工指令 值与实际测量值的误差达到精度要求，将这一阶段的对刀称为精确对刀。由于 保证基准刀程序起点处于精确位置是得到准确的非基准刀刀偏置的前提，因此 一般修正了前者后再修正后者。 综合这两个阶段的对刀，试切法对刀的基本操作流程如下：用基准刀手动 试切得到对刀基准点的机床坐标人工计算或自动获得各非基准刀的刀偏置 基准刀处于大概的程序起点位置基准刀反复调用试切程序，测量尺寸后，以 步进或 MDI 方式移动刀架进行误差补偿，修正其程序起点的位置非基准刀反 复调用试切程序，在原刀偏置的基础上修正刀偏置基准刀处于准确的程序起 点不动。 图 1.3

7、 多刀试切示意图 1.2 . 修改刀补值保证尺寸精度修改刀补值保证尺寸精度 由于第一次对刀误差或者其他原因造成工件误差超出工件公差，不能满足 加工要求时，可通过修改刀补使工件达到要求尺寸，保证径向尺寸方法如下： a. 绝对坐标输入法 根据“大减小，小加大”的原则，在刀补 001004 处修改。如用 2 号切断 刀切槽时工件尺寸大了 0.1mm，而 002 处刀补显示是 X3.8，则可输入 X3.7，减 少 2 号刀补。 b. 相对坐标法 如上例，002 刀补处输入 U-0.1，亦可收到同样的效果。 同理，对于轴向尺寸的控制亦如此类推。如用 1 号外圆刀加工某处轴段， 尺寸长了 0.1mm，可在

8、 001 刀补处输入 W0.1。 2、几种粗略对刀方法、几种粗略对刀方法 下述每种方法的对刀准备工作均相同：在系统 MDI 功能子菜单下按 F2 键，进入刀偏表；用、键移动蓝色亮条到各刀对应的刀偏号位置，按 F5 键； 将刀偏号为#0000、#0001、#0002、#0003、#0004 的 X 偏置、Z 偏置的数据均修 改为零，再按下 F5 键。 2.1、选定基准刀为标准刀、选定基准刀为标准刀 自动设置刀偏置法自动设置刀偏置法 如图 1.1 图 1.4 所示对刀步骤如下： 1、用、键移动蓝色亮条对准 2 号基准刀的刀偏号#0002 位置处，按 F5 键设置 2 号刀为标准刀具，则所在行变成红

9、色亮条。 2、用基准刀试切工件右端面，记录试切点 A 的 Z 机床坐标；试切工件外圆， 记录 A 点的 X 机床坐标，退刀后停车，测量已切削轴段外径 D。 3、基准刀按记录值通过“点动+步进”方式重回 A 点，在刀偏表的试切直 径和试切长度栏内分别输入 D 和零。 4、退刀，选择非基准刀的刀号手动换刀，让各非基准刀的刀尖分别在主轴 转动下通过“点动+步进”方式目测对准 A 点，然后分别在相应刀偏号的试切直 径栏和试切长度栏内输入 D 和零，则各非基准刀的刀偏置会在 X、Z 偏置栏处 自动显示。 5、基准刀重回 A 点后，MDI 运行“G91 G00/或 G01 X100-D Z50”，使 其处

10、于程序起点位置。 图 1.4 基准刀为标刀自动设置刀偏置示意图 2.2、将基准刀在对刀基准点处坐标置零、将基准刀在对刀基准点处坐标置零 自动显示刀偏置法自动显示刀偏置法 如图 1、图 1.5 所示对刀步骤如下： 1、与前述步骤 2 相同。 2、基准刀按记录值通过“点动+步进”方式重回试切点 A。 3、在图 1.4 界面按 F1 键“X 轴置零”，按 F2 键“Z 轴置零”，则 CRT 显 示的“相对实际坐标”为（0，0）。 4、手动换非基准刀，使其刀尖目测对齐 A 点，这时 CRT 上显示的“相对实 际坐标”的数值，就是该刀相对于基准刀的刀偏置，用、键移动蓝色亮条 到非基准刀的刀偏号，分别将其

11、记录并输入到相应位置。 5、与前述步骤 5 相同。 图 1.5 基准刀在对刀基准点坐标置零自动显示刀偏示意图 2.3、多刀试切外圆轴段，人工计算获得刀偏置法、多刀试切外圆轴段，人工计算获得刀偏置法 如图 1.6 所示，系统在手动状态下对好 1、2、4 号刀，并切出一个台阶轴， 分别记录各刀切削终点（如图 6 中 F、E、D 点）的机床坐标，并测量各段的直 径和长度。换 3 号切断刀，切一退刀槽，以切断刀的右尖点对刀，记录 B 点坐 标，测量图示的 D3 和 L3。获得了上述数据后，根据各刀对应的 F、E、D、B 点与程序原点 O 的坐标增量关系，可知基准刀的程序起点的机床坐标为（X2- D2+

12、100，Z2-L2+50）；而且可以推出各非基准刀对应程序原点的机床坐标并 通过人工计算获得刀偏置，计算方法如表 1 所示，将记录值和计算值填入相应 空格处。这里要注意：试切长度是指工件坐标零点至试切终点之间 Z 方向的有 向距离，按坐标轴方向确定正、负方向。 此法试切过程简单，省去了目测对齐试切点的步骤，但刀偏置需要人工计 算获得。如果将含计算公式的计算表打印出来，数值填入其对应空格内计算， 就能很快算出刀偏置。 图 1.6 多刀手动试切示意图 表 1.1 非基准刀的刀偏置计算表 图 1.7 华中车削数控系统自动对刀示意图 2.4 华中车削数控系统华中车削数控系统 多刀自动对刀法多刀自动对刀

13、法 上述对刀方法均为相对刀偏法。HNC-21T 经过专业人员进行参数的设定和 系统调试，还可以让用户选择“绝对刀偏法”对刀。绝对刀偏法在加工程序编 制上与前述相对刀偏法略有不同，不必要用 G92 或 G54 建立工件坐标系，也不 用取消刀补，实例可参见程序 O1005。其对刀步骤如下：系统回零后，如图 1.6 所示，让各刀分别手动试切一圆柱段，测量直径与长度尺寸后。 b. 数值换算保证尺寸精度 很多情况下，图样上的尺寸基准与编程所需的尺寸基准不一致，故应先将 图样上的基准尺寸换算为编程坐标系中的尺寸。如图 2b 中，除尺寸 13.06mm 外， 其余均属直接按图 2a 标注尺寸经换算后而得到的

14、编程尺寸。其中， 29.95mm、16mm 及 60.07mm 三个尺寸为分别取两极限尺寸平均值后得到的 编程尺寸。 3、几种精确对刀方法小结、几种精确对刀方法小结 精确对刀阶段总的思路是“自动试切测量误差补偿”。误差补偿分两 种情况：对于基准刀 MDI 运行或步进移动刀架补偿其程序起点位置；对于非基 准刀补偿其刀偏置或磨损值。为避免记录混乱，设计表 1.2 所示的表格记录并 计算数值。 表 1.2 试切法对刀记录表（单位：mm） 3.1、基准刀修、基准刀修 如图 1.3 所示，对刀步骤如下： 1、基准刀处于粗略对刀后的程序起点位置，将各非基准刀刀偏置输入到刀 偏表的相应位置。 2、调用加工

15、D2L2 的 O1000 程序试切。 3、测量切削轴段的直径与长度，与程序指令值比较，求出误差。 4、步进移动或 MDI 运行误差值，修调程序起点位置。 5、根据测量尺寸，动态修改 O1000 程序下划线的指令数值并保存程序，重 复 2 和步骤 3，直至基准刀程序起点被修正在精度允许范围内为止，记录修正 后程序起点的机床坐标并将坐标置零。 6、分别调用 O1001（1、4 号刀）、O1002（3 号刀）程序试切，测量各段 直径 Di 和长度 Li（i=1，4，3）。 7、按表 1.3 所示方法进行误差补偿。 8、重复步骤 6 至步骤 7，直至加工误差在精度范围内，基准刀停在程序起 点位置不再移

16、动。 表 1.3 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） 3.2、各刀分别修调程序起点位置法、各刀分别修调程序起点位置法 此法的对刀原理为：各刀均修正其程序起点位置，从而间接保证对准同一 程序原点位置。 如图 1.3 所示，对刀步骤如下： 1、2 号基准刀处于粗略对刀后的程序起点位置，且将各非基准刀刀偏置记 录后均修改为零。 2 至 5 步与第一种精确对刀方法的同序号的对刀步骤相同。 6、分别换非基准刀，把粗略对刀记录的刀偏置当作非基准刀程序起点的相 对坐标，调用 O1000 程序试切，分别测量各段直径 Di 和长度 Li（i=1，4，3），与程序指令值比较，求

17、出差值。 7、步进移动或 MDI 运行刀架进行误差补偿，分别修调各非基准刀的程序起 点位置。 8、重复步骤（6）和（7），直至各非基准刀程序起点的位置在精度允许范 围内为止。 9、将 CRT 显示的相对坐标当作新刀偏置，输入到刀偏表的对应刀偏号的 X、Z 偏置栏内。此法简单方便，修正的刀偏置直接由 CRT 显示的机床相对坐标 得到，避免了人工计算的失误，对刀精度较高。 3.3、修调全部非基准刀刀偏置法、修调全部非基准刀刀偏置法 此方法与第一种精确对刀方法基本相同，唯一不同之处在于步骤(7)中调 用的程序是同时调用了三把刀加工的 O1003 程序（O1004 去掉 2 号刀加工段为 O1003

18、程序），其余步骤相同。 3.4、四把刀同时修调法、四把刀同时修调法 如果采用相对刀偏法粗略对刀，先将得到的各非基准刀的刀偏置输入到刀 偏表的相应位置，运行四把刀加工的 O1004 程序，分别测量各段直径 Di 和长 度 Li（i=2，1，4，3），求出加工误差。对基准刀，以 MDI 运行或步进移动刀 架补偿误差值，修调程序起点位置；对非基准刀，一方面在原刀偏置的基础上 修正刀偏置，将新的刀偏置重新输入到刀偏表的 X、Z 偏置栏内；另一方面还应 将基准刀的加工误差填入到该行的磨损栏内。如果采用绝对刀偏法粗略对刀， 调用 O1005 程序试切，将各刀的加工误差补偿在其对应刀偏号的磨损栏内 3.5 尺寸精度的控制尺寸精度的控制 数控加工中，我们经常碰到这样一种现象：程序自动运行后，停车测量，发 现工件尺寸达不到要求，尺寸变化无规律。如用 1 号外圆刀加工图 3 所示工件， 经粗加工和半精加工后停车测量，各轴段径向尺寸如下： 30.06mm、23.03mm 及 16.02mm。对此，笔者采用修改程序和刀补的方法 进行补救，方法如下： a. 修改程序 原程序中的 X30 不变，X23 改为 X23.03，X16 改为 X16.04，这样一来，各轴段 均有超出名义尺