數控銑床和加工中心對刀方法分析與探究
2018-6-1 來源：江蘇城市職業學院 作者：李芹
摘要：在數控加工中對刀是相當重要的操作內容，其準確性、操作精度會對零件的加工精度帶來巨大的影響。本文針對數控銑床的對刀方法進行了探討，分析了在零件加工過程中相對比較簡單和實用的對刀方法，對保證和提高零件加工精度有參考作用。
關鍵詞：數控銑床；加工中心；對刀方法
0、引言
對于數控機床而言 ，要實現零件的精確加工，需依靠程序代碼實現對機床的控制，而程序代碼可通過手工和自動兩種方式獲得。但不管采用哪種方式獲得的程序代碼，在加工之前都需要對刀操作。因此對于加工人員而言，必須弄清楚機床坐標系和工件坐標系的關系，以及如何精確對刀，才能加工出高質量的零件。本文在這方面總結了方法和經驗，值得同行參考。
1、機床與工件坐標系關系分析
機床坐標系又稱機械坐標系，是由機床生產廠家設定，用以確定工件、刀具等在機床中的位置。開機后，一般通過回零、回參考點操作使機床自動找到機床坐標系的原點，它是其他所有坐標系的參照系。
工件坐標系又稱編程坐標系，目的是對工件定位；也是編程人員根據圖紙設計，在圖紙上建立的坐標系，用以確定零件輪廓上各基點的坐標值。
如何實現工件坐標系和機床坐標系轉化，對于操作者而言就至關重要。本文通過對數控銑床和加工中心對刀方法的探討，把工件坐標系下的各基點坐標轉換到機床坐標系下進而建立兩坐標系間的關系。在數控銑床或加工中心中通常使用G54、G55、G56、G57、G58、G59存放六個不同的工件零點；對刀時，把對刀值可以輸入到任意一個預置的坐標系下，加工時可通過輸入相應的坐標系，即可調用寄存器中存放的偏置量。
2、對刀方法
因數控銑床和加工中心涉及到X軸、Y軸和Z軸三個坐標軸，所以在對刀過程中需對X、Y和Z軸分別對刀（注意對刀時三個坐標軸不分先后）。試切法對刀是實際中應用的最多的一種對刀方法。下面FANUC數控系統的數控銑床為例，介紹具體操作方法。
2.1 單邊對刀法
如圖1所示，工件坐標系建在毛坯的中間，假設毛坯尺寸為100X80X20，且毛坯的所有表面均已被加工，所選刀具尺寸為φ20，因對刀時刀具的投影為圓，所以在圖1中均以φ20的圓作為刀具。
和Y軸對刀需要完成以下步驟：一是將工件通過夾具裝在工作臺上，裝夾時，工件的四個側面都應留出對刀的位置。二是使刀具以一定的轉速旋轉，借助手動或手搖方式移動工作臺，使刀具靠近毛坯左面，移動主軸使刀具在Z方向下適量的深度，通過觀察鐵屑或聽切削聲音的方法判定刀具是否接觸到毛坯左面，如圖2所示。
位置不動，通過控制面板上的OFSSET按鈕進入到G54-G59坐標系的界面，以G54坐標系為例，如圖3所示。把光標定位到其對應的X，輸入-(100/2+20/2)=-60，然后點擊測量，此時X值對刀完成。如果刀具靠近毛坯的右面，此時應輸入的數值為+60。同理通過控制刀具接觸毛坯的前面或后面可實現Y軸方向的對刀。
（2）Z軸對刀
刀具旋轉，控制工作臺和主軸快速移動，讓刀具移動到靠近工件上表面有一定安全距離的位置后，降低移動速度使刀具底面和工件上表面接觸，此時，調出G54坐標系，如圖4所示，把光標定位到Z輸入0，點擊測量下方對應的軟鍵即可實現對Z軸的對刀。
此種對刀方法中，X軸和Y軸的對刀，刀具只需和毛坯的一面接觸即可，但對刀時需要知道毛坯和刀具的尺寸，故適合規則毛坯的對刀。
2.2 雙邊對刀法
仍然以剛才的毛坯為例來講述，因這種方法中Z軸對刀與單邊對刀方法相同，重點分析X軸和Y軸對刀方法。
X軸和Y軸對刀需要3步操作：
（1）通過移動主軸和毛坯，使刀具碰到毛坯的左面，通過控制面板上的POS按鈕進入相對坐標的界面，然后輸入X，此時發現屏幕上的X坐標開始閃爍，按下屏幕下面對應的歸零軟鍵，此時，屏幕上的X值顯示為0。
（2）沿Z正方向退刀,通過手動方式和手搖方式使刀具接觸到毛坯的右面，查看并記住此時屏幕上X顯示的數值（注意：在移動過程中Y軸方向保持不動）。
（3）調出G54坐標系，把光標定位到X，輸入“1/2數值”并保留原正號或負號（如果是正號，符號可以省略），然后點擊測量下方的軟鍵完成X軸方向的對刀。
同理，通過控制刀具分別和毛坯的前面和后面接觸實現對Y軸的對刀。
此種對刀方法中X軸和Y軸的對刀，刀具需和毛坯的左面和右面以及前面和后面均接觸，但對刀時不需要考慮毛坯的尺寸和刀具的尺寸，故適合規則和不規則毛坯的對刀。
3、檢驗對刀結果
當采用任意一種試切法完成對刀后，為了防止對刀錯誤造成刀具和毛坯的浪費，建議可通過在MDI的方式下，輸入“G54 G90 G00 XO Y0 Z100.”指令進行對刀的檢驗，運行時，建議把倍率開關調到0的位置后，按循環起動鍵(在“自動”模式下)，然后把倍率開關調整到較小的數值 ， 使刀具以較慢的速度運行 ， 執行完該指令后，觀察刀具是否到達指定位置，以便檢驗對刀的正確性。
4 、結束語
通過對數控銑床和加工中心對刀方法分析與探究幫助學生能夠靈活的根據毛坯形狀的不同選擇合理的對刀方法，進而保證零件的加工精度。對刀在零件加工中是必不可少的環節，對刀的方法種類有很多，本文中介紹到的方法很實用也很簡單，還有許多更精確、更方便的對刀方法等著去開發和研究。
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