尹 明，張小鋒

(內(nèi)蒙古科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

0 引 言

數(shù)控技術(shù)的“工件坐標(biāo)系”概念一直是數(shù)控編程教學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)[1],是數(shù)控技術(shù)課程教學(xué)中的瓶頸，與之關(guān)聯(lián)的指令必須通過對(duì)刀這一實(shí)際操作過程來理解，不將此過程交代明白，數(shù)控技術(shù)課程教學(xué)質(zhì)量就很難得到保證。讓學(xué)生在操作數(shù)控機(jī)床過程中完成對(duì)刀，可以啟發(fā)學(xué)生如何理解工件坐標(biāo)系的概念,可以取得課堂教學(xué)中沒有的效果[2]。以下介紹的數(shù)控機(jī)床的對(duì)刀方法,從實(shí)用角度介紹了常用的對(duì)刀方法——試切法，是一種易于學(xué)習(xí)和理解的對(duì)刀操作方法，對(duì)于幫助掌握工件坐標(biāo)系的概念是其他方法無法相比的。

對(duì)刀就是確定工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系之間的關(guān)系以及刀具刀位點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的位置。要讓刀具在數(shù)控程序的控制下使加工對(duì)象相對(duì)于定位基準(zhǔn)有正確的尺寸關(guān)系就要靠對(duì)刀來保證。對(duì)刀實(shí)際就是確定一個(gè)工件坐標(biāo)系的位置。對(duì)刀問題處理得好壞直接影響到加工精度、程序編制的難易程度以及加工操作的方便性等。

1 對(duì)刀及其方法

在數(shù)控加工中,刀具刀位點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡自始至終需要精確控制,并且是在機(jī)床坐標(biāo)系下進(jìn)行的,但編程尺寸卻按人為定義的工件坐標(biāo)系確定。如何確定工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系之間的位置關(guān)系,需通過對(duì)刀來完成,也就是確定刀具刀位點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的起始位置,這個(gè)位置又稱為對(duì)刀點(diǎn),它是數(shù)控加工時(shí)刀具相對(duì)運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn),也是程序的起點(diǎn)。編制程序時(shí),要正確選擇對(duì)刀點(diǎn)。對(duì)刀點(diǎn)選擇一般要求符合如下原則[3]：1）應(yīng)使編制程序的運(yùn)算最為簡單,避免出現(xiàn)尺寸鏈計(jì)算誤差；2）對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)選在容易找正,加工中便于檢查的位置上；3）盡量使對(duì)刀點(diǎn)與工件的尺寸基準(zhǔn)重合；4）引起的加工誤差最小。

對(duì)刀的基本方法有手動(dòng)對(duì)刀、機(jī)外對(duì)刀儀對(duì)刀等。手動(dòng)對(duì)刀將工件工作面切一刀,測(cè)量出工件尺寸,再間接計(jì)算出對(duì)刀尺寸,這種方法已包括讓刀具誤差修正,所以最為準(zhǔn)確。采用對(duì)刀儀對(duì)刀,成本高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,換刀難,但占用機(jī)床的時(shí)間小,精度高,一般用于大型企業(yè)高精密加工。

2 數(shù)控車床試切對(duì)刀法

對(duì)刀前,應(yīng)先進(jìn)行手動(dòng)機(jī)床回參考點(diǎn)操作,然后按圖1所示,將一工件毛坯夾持于卡盤上,啟動(dòng)機(jī)床,以手動(dòng)方式進(jìn)行對(duì)刀，以90°外圓車刀為例，具體操作步驟如下：1）將車刀刀尖對(duì)棒料端面車一刀，然后軸向不動(dòng),半徑向退出車刀，圖1為其走刀示意圖；2）MDI（單步）工作方式執(zhí)行設(shè)置工件坐標(biāo)系指令：G50X任意值 Z0；告訴學(xué)生，此時(shí)工件坐標(biāo)系原點(diǎn)O被設(shè)置在端面上任意位置；3）將車刀刀尖對(duì)棒料外圓面車一刀,然后半徑向不動(dòng),軸向退出車刀，圖2為其走刀示意圖；4）用卡尺測(cè)量車過的外圓，記下其值 ，并抄下CRT顯示Z值z(mì)；5）MDI（單步）工作方式執(zhí)行設(shè)置工件坐標(biāo)系指令：G50X Zz；此時(shí)工件坐標(biāo)系原點(diǎn)O被設(shè)置在端面上并且在所車過的圓中心，圖3為工件坐標(biāo)系位置示意圖。

圖1 切端面走刀示意圖

圖2 切外圓走刀示意圖

工件坐標(biāo)系設(shè)置完后,刀具的刀位點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的位置就是CRT顯示的坐標(biāo)值。對(duì)于多刀加工時(shí),其它各刀的對(duì)刀過程一樣,將其余各刀的刀位點(diǎn)相對(duì)第一把刀的偏差值作為補(bǔ)償值就可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)加工。用上述方法對(duì)刀,步驟雖然繁瑣了些，但是幫助學(xué)生理解工件坐標(biāo)系的概念非常有利。

圖3 工件坐標(biāo)系位置示意圖

3 結(jié)束語

通過對(duì)刀及刀具補(bǔ)償,使編程中的數(shù)值按工件坐標(biāo)系及零件標(biāo)注尺寸來確定,從而簡化數(shù)值計(jì)算,方便編程過程,使得編程時(shí)不必考慮刀具的尺寸及零件的安裝位置，這是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床都具有的功能，學(xué)生理解和掌握工件坐標(biāo)系和對(duì)刀是學(xué)好數(shù)控技術(shù)和掌握數(shù)控機(jī)床這一功能的關(guān)鍵，在實(shí)際操作過程中讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)此難點(diǎn)，無疑起到事半功倍的效果。

[1] 劉躍南.機(jī)床計(jì)算機(jī)實(shí)用數(shù)控加工技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.

[2] 高鳳英.數(shù)控機(jī)床編程與操作[M].南京：東南大學(xué)出版社,2005.

[3] 趙杰.數(shù)控編程與加工技術(shù)(實(shí)訓(xùn)篇)[M].大連理工大學(xué)出版社,2004.