數(shù)控車床對(duì)刀方法研究

蔣偉輔

（南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州校區(qū)，江蘇 南京 215137）

數(shù)控機(jī)床加工前要進(jìn)行對(duì)刀，對(duì)刀處理的好壞直接影響到 數(shù)控加工的精度與效率。若加工一些精度要求不太高的零件，應(yīng)采用對(duì)刀精度相對(duì)低的對(duì)刀方法，這樣速度快、加工效率高；對(duì)于精度要求高的零件，應(yīng)采用對(duì)刀精度高的對(duì)刀方法。下面以 HCNC—I型數(shù)控車床型為例，介紹兩種簡(jiǎn)捷、實(shí)用的對(duì)刀方法。

1 對(duì)刀方法

1.1 調(diào)整刀偏

（1）試靠法。如圖1 所示。

圖1 試靠法

①系統(tǒng)在點(diǎn)動(dòng)方式下，用基準(zhǔn)刀切削工件外徑，沿Z軸退刀，停車，測(cè)得工件直徑D0，按F7“X軸清零”，則屏幕上顯示X軸坐標(biāo)為零。②系統(tǒng)在點(diǎn)動(dòng)方式下，用基準(zhǔn)刀切削工件端面，沿X軸退刀，停車，按F9“Z軸清零”，則屏幕上顯示 Z軸坐標(biāo)為零。③采用手動(dòng)方式使基準(zhǔn)刀退出。④選擇刀號(hào)，以“點(diǎn)動(dòng)及步進(jìn)方式，使該刀刀尖接近工件直徑D0處，當(dāng)?shù)都鈱⒁佑|直徑時(shí)，將進(jìn)給量調(diào)至最低，按“增量選擇”鍵，以機(jī)床最小脈沖當(dāng)量，點(diǎn)動(dòng)逼近直徑，直至輕微接觸，這時(shí)屏幕顯示的X值就是該刀與基準(zhǔn)刀之間的偏置值ΔX，退刀；以同樣的方法使刀尖逼近所車削端面，得到ΔZ。⑤將ΔX、ΔZ值輸入到相應(yīng)刀具編號(hào)下面的參數(shù)輸入處，回車即可。

（2）試切法。①系統(tǒng)在點(diǎn)動(dòng)方式下，用基準(zhǔn)刀切削工件外徑，沿Z軸退刀，停車，測(cè)得工件直徑D0，按 F7“X軸清零”，則屏幕上顯示X軸坐標(biāo)為零；用基準(zhǔn)刀切削工件端面,沿X軸退刀,停車，以所車端面為基準(zhǔn)面，按F9“Z軸清零”，則屏幕上顯示Z軸坐標(biāo)為零。②手動(dòng)方式退刀，換2#刀車削外徑，記錄屏幕坐標(biāo)X2，測(cè)得工件直徑D2；車削端面，記錄屏幕坐標(biāo)Z2，測(cè)得所車端面與基準(zhǔn)準(zhǔn)面的距離L2。③重復(fù)步驟2)，得到 X3、D3、Z3、L3；X4、D4、Z4、L4(若刀架裝四把刀)。 ④計(jì)算刀偏。若系統(tǒng)設(shè)置為直徑編程，且1#刀為基準(zhǔn)刀，則2#刀的刀偏量計(jì)算為：ΔX2=X2+(D0—D2);ΔZ2=Z2+L2;3#、4# 刀的刀偏量計(jì)算方法與此相同。⑤將計(jì)算所得偏置值輸入到相應(yīng)刀具編號(hào)下面的參數(shù)輸入處，回車即可。

1.2 確定對(duì) (起)刀點(diǎn)

對(duì)（起）刀點(diǎn)為刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，用來(lái)確定機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系之間的關(guān)系。在華中HCNC—I型車削系統(tǒng)中，對(duì)刀點(diǎn)一般通過(guò)G92 Xα Zβ設(shè)置，α、β為對(duì)刀點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值,如X60 Z15。①系統(tǒng)在手動(dòng)方式下?lián)Q上基準(zhǔn)刀。②在MDI方式下運(yùn)行一句：G91 G00 Xα—D0，Zβ一L，刀位點(diǎn)即位于對(duì)刀點(diǎn)上，按“循環(huán)起動(dòng)”即開(kāi)始加工。注：以工件右端面為工件原點(diǎn)時(shí)L為0，以工件左端面為工件原點(diǎn)時(shí)L為工件長(zhǎng)度。

2 應(yīng)用實(shí)例

如圖2 所示復(fù)合軸工件(毛坯：Ф45×120)，以工件右端面為工件原點(diǎn)，用四把刀對(duì)毛坯加工：90偏刀車外圓及右端面，切斷刀切槽，圓弧車刀車圓弧面，螺紋刀車右端螺紋，最后用切斷刀切斷。為實(shí)現(xiàn)精確對(duì)刀，采用試切法對(duì)刀，按如下步驟進(jìn)行。

圖2 復(fù)合軸工件

（1）刀具偏置量的設(shè)定。由操作者在CRT/MDI面板上用“刀具偏置”功能鍵輸入至刀具補(bǔ)償寄存器內(nèi)，其中每個(gè)刀具補(bǔ)償號(hào)，都對(duì)應(yīng)有一組偏置量：X、Z軸偏置值，刀尖圓弧半徑值R和刀尖位置號(hào)T，如表1所示。表中的X軸、Z軸刀具偏置量的設(shè)定方法是：轉(zhuǎn)位選定90偏刀(04號(hào)刀)作為基準(zhǔn)刀，在點(diǎn)動(dòng)或步進(jìn)工件方式下，用04號(hào)刀車削工件外徑，測(cè)得D0=44mm，按F7“X軸清零”，齊端面，以該端面為基準(zhǔn)面，按F9“Z軸清零”，退刀；轉(zhuǎn)位選定01號(hào)刀，手動(dòng)方式進(jìn)刀車外徑，測(cè)得 D1=43.55mm，記錄 CRT上顯示的 X1=6.67mm，車端面，測(cè)得L1=2.3mm，記錄CRT上顯示坐標(biāo)Z1=2.02mm；轉(zhuǎn)位選定02號(hào)刀，手動(dòng)方式進(jìn)刀車外徑，測(cè)得D2=43.05mm，記錄CRT上顯示的X2=-10.29mm以“點(diǎn)動(dòng)”及步進(jìn)方式，使該刀刀尖接近工件直徑與端面交點(diǎn)處，當(dāng)?shù)都鈱⒁佑|直徑時(shí)，將進(jìn)給量調(diào)至最低，按“增量選擇”鍵，以機(jī)床最小脈沖當(dāng)量，點(diǎn)動(dòng)逼近直徑處，直至輕微接觸，記錄CRT上顯示坐標(biāo)Z2=2．76mm。以同樣的方法對(duì) 03號(hào)刀，得到 D3=42.8mm，X3=-7.66mm，L3=-6.58mm。

計(jì)算刀偏：

補(bǔ)償號(hào) X軸 Y軸 R T 01（切刀槽） 7.12 4.32 0.4 01 02（圓弧刀） -9.34 2.76 0.5 02 03（螺紋弧） -6.46 -6.58 0.3 03 04（90°偏刀） 0 0 0.1 04

（2）確定對(duì)(起)刀點(diǎn)。如圖2 所示，選定對(duì)刀點(diǎn)為工件毛坯外一點(diǎn)A(60，15)，在點(diǎn)動(dòng)或步進(jìn)工件方式下，換基準(zhǔn)刀04號(hào)刀，在 MD I方式下運(yùn)行一句G91 G00 X1 6 Z15，刀位點(diǎn)即位于對(duì)刀點(diǎn)上，按“循環(huán)起動(dòng)”即開(kāi)始加工。

3 對(duì)刀分析

上面介紹了兩種對(duì)刀方法。第一種方法的基準(zhǔn)刀在對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)A時(shí)，很明顯，采用的是準(zhǔn)確定位的方式。即基準(zhǔn)刀對(duì)A點(diǎn)是準(zhǔn)確的，但后續(xù)刀對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn) A時(shí)，由于采用的是直接觀察的方式，還是存在對(duì)刀誤差。其誤差取決于機(jī)床本身的精度及刀具與工件的接觸精度。降低對(duì)刀誤差的方法是；對(duì)刀時(shí)將棒料端面、外圓車去一次，并仔細(xì)測(cè)量棒料直徑、伸出卡盤長(zhǎng)度；降低進(jìn)給速度，使每把刀的刀尖輕微碰到棒料的程度盡可能一致。由于數(shù)控機(jī)床本身的精度一般都很高，所以該方法的對(duì)刀精度還是比較高的。第二種方法的基準(zhǔn)刀在對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)．采用與第一種方法相同即準(zhǔn)確定位的方式。后續(xù)刀對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)A點(diǎn)時(shí)，采用的是精確方法。但誤差還是有的，主要是測(cè)量誤差，即測(cè)量 D2、L 2、D3、L3、D4、L4 時(shí)所引起的誤差等。無(wú)疑，第一種方法用時(shí)最少，第二種方法用時(shí)最長(zhǎng)最麻煩，但兩者的對(duì)刀精度的差異是明顯的，第二種方法的對(duì)刀精度是最高的。

總之，第一種方法簡(jiǎn)捷、高效，但精度較低；第二種方法較繁瑣、用時(shí)長(zhǎng)，但精度高，而且兩種方法并不是完全獨(dú)立使用的，有時(shí)需要兩者結(jié)合起來(lái)使用，例如在加工圖2 的綜合件時(shí)。

4 結(jié)語(yǔ)

試切(靠)法實(shí)質(zhì)是使每把刀的刀尖與端面、外圓母線的交點(diǎn)接觸，利用這一交點(diǎn)為基準(zhǔn)，算出各把刀的刀偏量。對(duì)刀誤差不可能完全消除，而且刀具在使用一定時(shí)間后會(huì)磨損，這些都會(huì)影響零件的加工精度。所以當(dāng)試加工后發(fā)現(xiàn)工件尺寸不符合要求時(shí)，可根據(jù)零件實(shí)測(cè)尺寸進(jìn)行刀偏量調(diào)整。