張子容

（重慶三峽職業(yè)學(xué)院，中國(guó) 重慶 404155）

數(shù)控車(chē)床試切法對(duì)刀過(guò)程探析

張子容

（重慶三峽職業(yè)學(xué)院，中國(guó) 重慶 404155）

文章闡述了數(shù)控車(chē)床對(duì)刀原理，以FANUC 0i系統(tǒng)的GSK980TD型數(shù)控車(chē)床加工軸類(lèi)零件為例，詳細(xì)地介紹了在G54工件坐標(biāo)系環(huán)境下，試切對(duì)刀的對(duì)刀步驟和驗(yàn)證對(duì)刀結(jié)果的方法，總結(jié)了注意事項(xiàng)并進(jìn)行了誤差分析。對(duì)掌握數(shù)控車(chē)床對(duì)刀技能具有實(shí)際指導(dǎo)意義。

數(shù)控車(chē)床；試切對(duì)刀；步驟；注意事項(xiàng)

在現(xiàn)代制造業(yè)中，數(shù)控機(jī)床的使用非常廣泛，它是利用計(jì)算機(jī)控制程序自動(dòng)完成零件加工，效率和精度很高。在加工前，必須對(duì)每把刀具進(jìn)行對(duì)刀，如果對(duì)刀不正確，可能影響加工精度，撞壞刀具，損壞機(jī)床甚至發(fā)生安全事故。

1 對(duì)刀原理

數(shù)控車(chē)床對(duì)刀是確定刀具與工件之間的關(guān)系，建立工件坐標(biāo)系，為后續(xù)加工做好準(zhǔn)備。在編程時(shí)需設(shè)定工件坐標(biāo)系，它是以工件上的某一點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立起來(lái)的X-Z直角坐標(biāo)系統(tǒng)。G92指令對(duì)刀后基準(zhǔn)刀刀位點(diǎn)恰好處于程序起點(diǎn)位置，這種方法便于檢查對(duì)刀的準(zhǔn)確性和監(jiān)控設(shè)備安全性，在教學(xué)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)中應(yīng)用廣泛。G54～G59指令對(duì)刀需將工件零點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)輸入到數(shù)控系統(tǒng)軟件的零點(diǎn)偏置寄存器參數(shù)中，但加工前刀架不必處于程序起點(diǎn)位置，便于批量生產(chǎn)，在生產(chǎn)中應(yīng)用更廣泛。

目前，數(shù)控車(chē)床對(duì)刀最普遍和可靠的方法是試切對(duì)刀法。這種方法直接用刀具試切工件來(lái)確定刀尖和工件的位置關(guān)系。G54工件坐標(biāo)系下的試切對(duì)刀，通常把編程原點(diǎn)設(shè)在工件的右端面中心、采用直徑編程。水平方向?yàn)閆坐標(biāo)，豎直方向?yàn)閄坐標(biāo)，工件的端面坐標(biāo)值即為Z軸的數(shù)值，工件外圓直徑值即為X軸的數(shù)值。對(duì)刀時(shí)，首先對(duì)工件右端面車(chē)削一次，此時(shí)刀尖離Z坐標(biāo)距離為0，此處Z坐標(biāo)的值為0；當(dāng)?shù)毒哕?chē)削工件外圓時(shí)，被車(chē)外圓的直徑值即為X坐標(biāo)值。

2 對(duì)刀步驟

以 FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)的 GSK980TD數(shù)控車(chē)床加工直徑為50mm、長(zhǎng)度為L(zhǎng)（小于100mm）的軸類(lèi)零件的對(duì)刀過(guò)程為例，準(zhǔn)備好刀具（基準(zhǔn)刀外圓車(chē)刀、切斷刀），量具（游標(biāo)卡尺），裝夾工具（套筒扳手和加長(zhǎng)桿），以及工件毛坯。用G54 G90指令試切對(duì)刀具體步驟如下：

（1）裝夾工件，工件伸出卡盤(pán)端面約（L+50）mm；

（2）裝夾刀具，基準(zhǔn)刀外圓車(chē)刀裝入1號(hào)刀位，裝夾時(shí)，注意使刀尖與工件回轉(zhuǎn)中心平齊。切斷刀裝入3號(hào)刀位，注意使刀體與X方向平行。

（3）在系統(tǒng)中設(shè)定為直徑編程方式；

（4）啟動(dòng)主軸，MDI方式下手動(dòng)輸入程序“MO3 S600”，按“循環(huán)啟動(dòng)”鍵啟動(dòng)主軸。

（5）開(kāi)機(jī)后，機(jī)床回參考點(diǎn)，基準(zhǔn)刀轉(zhuǎn)到工作位置；

（6）先對(duì)1號(hào)刀對(duì)刀。第一步對(duì)Z方向?qū)Φ?。手?dòng)方式，快速移動(dòng)刀架靠近工件，接近時(shí)，切換到手動(dòng)脈沖模式，手輪移動(dòng)刀尖靠近工件。勻速進(jìn)給，車(chē)端面，車(chē)完后，Z方向不動(dòng)，沿X正方向勻速退出。在系統(tǒng)面板按“刀補(bǔ)”鍵，找到1號(hào)刀位，輸入Z0，按“輸入”鍵。第二步 對(duì)X方向?qū)Φ?。手輪移?dòng)刀尖靠近工件，勻速進(jìn)給，車(chē)外圓。車(chē)外后，X方向不動(dòng)，沿Z正方向勻速退出。停止主軸。用游標(biāo)卡尺測(cè)量被車(chē)外圓直徑49.20，在系統(tǒng)面板按“刀補(bǔ)”鍵，找到1號(hào)刀位，輸入X49.20,按“輸入”鍵。1號(hào)刀對(duì)刀結(jié)束，進(jìn)行3號(hào)刀對(duì)刀。

（7）在操作面板上按“換刀”鍵手動(dòng)換刀到3號(hào)刀位。先對(duì)Z方向?qū)Φ丁Ｊ州喴苿?dòng)刀具，使左邊刀尖緩慢靠近工件端面，通過(guò)目測(cè)和耳聽(tīng)觀察，當(dāng)?shù)都馀c端面恰好對(duì)齊時(shí)，Z方向?qū)Φ锻瓿?，Z方向不動(dòng)，沿X正方向勻速退出。在系統(tǒng)面板按“刀補(bǔ)”鍵，找到3號(hào)刀位，輸入Z0，按“輸入”鍵。再對(duì)X方向?qū)Φ?，手輪移?dòng)刀具緩慢靠近工件外圓，當(dāng)?shù)度信c外圓恰好平齊時(shí)，X方向?qū)Φ锻瓿?，X方向不動(dòng)，沿Z正方向勻速退出。在系統(tǒng)面板按“刀補(bǔ)”鍵，找到3號(hào)刀位，輸入X49.20,按”輸入”鍵。3號(hào)刀對(duì)刀結(jié)束。

（8）驗(yàn)證對(duì)刀是否準(zhǔn)確。方法一，在MDI方式輸入程序T0101，按“循環(huán)啟動(dòng)”鍵，刀架換到1號(hào)刀位。按“位置”鍵，在面板上找到“絕對(duì)坐標(biāo)”界面。手輪移動(dòng)刀具靠近工件，當(dāng)?shù)都馀c工件對(duì)齊時(shí)，觀察面板，Z顯示是否為0，X顯示是否為49.20，如果是，說(shuō)明1號(hào)刀對(duì)刀正確。方法二，手動(dòng)輸入程序：G01 X100，Z100,按“循環(huán)啟動(dòng)”鍵，觀察刀具是否走到X100，Z100位置，面板顯示“絕對(duì)坐標(biāo)”是否是X100，Z100。如果是，說(shuō)明1號(hào)刀對(duì)刀正確。其余刀位的檢驗(yàn)方法一樣。

3 對(duì)刀注意事項(xiàng)

（1）裝夾刀具時(shí)，各刀的刀位點(diǎn)應(yīng)與主軸中心等高。若二者等高，試切工件端面停車(chē)后，用手摸端面應(yīng)感覺(jué)光滑，端面中心沒(méi)有尖點(diǎn)突出。若二者不等高，應(yīng)細(xì)微調(diào)整刀具墊片高度。

（2）對(duì)于直徑小于50mm、長(zhǎng)度為50mm左右的小回轉(zhuǎn)體零件，編程時(shí)可作統(tǒng)一約定：

1）設(shè)定1號(hào)刀為90°外圓粗車(chē)刀（基準(zhǔn)刀），2號(hào)刀為2.5～5mm寬的切斷刀，3號(hào)刀為60°螺紋刀。

2）工件右端面與卡盤(pán)端面之間的裝夾長(zhǎng)度近似為固定值100mm；

3）刀具伸出刀架的長(zhǎng)度近似為固定值25mm；

4）統(tǒng)一采用直徑編程方式，工件零點(diǎn)選在工件的右端面中心。對(duì)于其它尺寸的工件，假設(shè)其直徑為ΦD，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則只需改變上述條件2）中工件與卡盤(pán)端面的伸長(zhǎng)約為（L+50），其余條件不變或根據(jù)具體情況作適當(dāng)調(diào)整。

（3）在輸入刀補(bǔ)時(shí)要注意其刀具補(bǔ)償號(hào)是否對(duì)應(yīng)；

（4）驗(yàn)證對(duì)刀結(jié)果時(shí)，換刀方式應(yīng)為在MDI方式下輸入程序Txxxx的方式換刀，而不是手動(dòng)換刀；

（5）試切端面和外圓結(jié)束后，注意退刀方向，避免撞刀。

4 誤差分析

在試切對(duì)刀過(guò)程中，存在系統(tǒng)誤差和人為誤差。測(cè)量工件直徑時(shí)不可避免地存在人為測(cè)量誤差，導(dǎo)致工件零點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)計(jì)算不準(zhǔn)確；非基準(zhǔn)刀對(duì)刀時(shí)，也很難用目測(cè)將其刀尖與基準(zhǔn)刀的試切點(diǎn)完全重合，因此非基準(zhǔn)刀存在一定的刀偏置誤差。此外，機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度不高，會(huì)造成刀尖與工件試切點(diǎn)之間有微小的間隙。針對(duì)上述誤差，應(yīng)注意做好機(jī)床的日常保養(yǎng)和維護(hù)工作以確保機(jī)床精度，降低系統(tǒng)誤差；同時(shí)加強(qiáng)操作練習(xí)，減少人為誤差，提高生產(chǎn)效率。

［1］任小萍.數(shù)控車(chē)床對(duì)刀操作方法與技巧[J].價(jià)值工程,2012,31(23).

［2］宋理敏,張子祥.數(shù)控車(chē)床對(duì)刀[J].機(jī)床管理開(kāi)發(fā),2008,23(4).

［責(zé)任編輯：朱麗娜］

張子容（1984—），女，四川簡(jiǎn)陽(yáng)人，重慶三峽職業(yè)學(xué)院機(jī)械與電子工程系，講師，主要從事數(shù)控加工、機(jī)電控制教學(xué)研究。