淺談加工中心手動對刀技術的改進

摘 要：對刀方法有手動對刀和利用對刀儀自動對刀兩種，在實踐中應用較多的是手動對刀，本文就針對數控鏜銑類加工中心Z方向的手動對刀方法及操作步驟進行詳細論述，并根據分析和實踐操作，得出改進后的對刀方法更準確、更方便，更能提高加工效率。

關鍵詞：手動對刀；鏜銑類加工中心；Z方向；加工效率

引言

工件上常用的對刀表面有上表面和下表面，即對頂為零和對底為零。對刀方法有手動對刀和利用對刀儀自動對刀，而在實踐中應用較多的是手動對刀。

本文講述FANUC數控系統的鏜銑類加工中心Z軸方向手動對刀方法（對工件頂面為零，底面類似）及操作步驟，同時分析各種對刀方法的優缺點。比較改進后的對刀方法的優點。

假設現在有4把刀具：T1（Ф80面銑刀）、T2（Ф12立銑刀）、T3（Ф3中心鉆）、T4（Ф6.8鉆頭），當每把刀的XY坐標值不變時，改變的則只是Z坐標值。那么我們在對刀時只要找準所有刀具的Z軸方向位于同一工件表面上，此時，Z軸方向有一數值，既是機床坐標值，把這一數值輸入到刀補中，或者利用基準刀具及與各刀具的長度差來修正補償值，然后利用刀具長度補償指令來調用該值，即可將所有刀具對準工件的同一表面作為Z軸零點。

1 以下將分別介紹各種對刀方法、步驟及優缺點：

方案1：基準刀具法（對頂面為零[1]，下同）

基準刀具的對刀思路是設置一把基準刀具，控制該基準刀具接觸工件上表面，把此時的機床坐標值輸入到工件坐標系的Z值參數中。當調用其它刀具時，將每把刀具都接觸到該工件同一表面上，把此時的機床坐標值與基準刀具的機床坐標值相減，將所得結果輸入到相應刀具的刀補中。在編程時只要建立該工件坐標系，再應用刀具補償指令調用相應的刀具補償值即可。其原理是用基準刀具建立工件坐標系，刀具長度補償值為零，其它刀具的長度補償值為相應刀具的機床坐標值減去基準刀具的機床坐標值的差值。

1.1 對刀步驟如下：

1.1.1 把Z軸設定器（50.00mm）放置在工件表面上。

1.1.2 調用T1刀具，將刀具裝在主軸上，該把刀具作為基準刀具。

1.1.3 將該刀具移動到Z軸設定器上方，并輕輕接觸，直到其指針指示到零位，記下此時的機床坐標Z軸數值，并將該數值減去50.00mm的差值輸入到工件坐標系（G54）的Z值中。同時，相對坐標清零，將1#刀補確定為零，作為基準刀具。

1.1.4 調用T2刀具，將刀具裝在主軸上。移動刀具到Z軸設定器上，并輕輕接觸，直到其指針指示到零位，記下此時的數值，用此值減去T1刀具的機床坐標值得到一差值。把此差值輸入到2#刀補中，那么，該值就是T2刀具的長度補償值。

1.1.5 其余刀具T3、T4的對刀步驟與1.4類似。

1.2 出現弊端及解決辦法

按照以上基準刀具方法操作的話，有三個弊端，對于每種弊端有相應的解決辦法。如下表1：

1.3 優缺點分析

按照上述基準刀具方法操作因要頻繁運用計算，很不方便，且有可能弄錯。我們可以按以下更直接、更簡便的方法進行對刀操作：

方案2：直接刀補法（不采用基準刀）

直接刀具偏補法，就是將所有刀具都是對準工件表面，然后將此時的機床坐標值直接輸入到對應的刀具長度補償值中。對于工件坐標系的Z坐標值清零。它避免了基準刀具所帶來的各種坐標計算，因此它更直接、更方便。

（1）對刀步驟如下：

第1把Z軸設定器（50.00mm）放置在工件表面上。

第2調用T1刀具，將刀具裝在主軸上。

第3將該刀具移動到Z軸設定器上方，并輕輕接觸，直到其指針指示到零位，記下此時的機床坐標Z軸數值，用此數值減去設定器高度（50.00mm），將所得結果輸入到1#刀具補償值中。

第4調用T2刀具，將刀具裝在主軸上。將刀具移動到Z軸設定器上方，并輕輕接觸，直到其指針指示到零位，記下此時的機床坐標Z軸數值，用此數值減去設定器高度（50.00mm），將所得結果輸入到2#刀具補償值中。

第5其余刀具T3、T4的對刀過程與第4類似。

（2）出現弊端及解決辦法：

按照以上直接刀補法操作的話，有二個弊端，對于每種弊端有相應的解決辦法。如下表2：

（3）優缺點分析：

實踐分析發現，采用方案二對刀雖然要比方案一更直接、更便利，節約了輔助計算時間，但是，對于具有復雜表面的工件來說，還是沒有得到最好的解決。

此時，按照以下方案三改進方法就可以解決以上弊端。

方案3：借助平面對刀法

該方法與直接刀補法類似，區別在于，此方法借助一水平面，先測量工件表面（編程坐標系的Z軸零點位置）到這一水平面（可以是夾具、工作臺等）的高度值，并將該值輸入到工件坐標系中。然后將所有刀具都對準該水平面，把此時所得的機床坐標值輸入到對應的刀具長度補償值中。在編程加工運行時，只要調用工件坐標系和對應的刀具長度補償值，系統會自動進行刀補運算，同時刀具運行到指定位置。

（1）對刀步驟如下：

第1調用T1刀具，將刀具裝在主軸上。

第2把Z軸設定器（50.00mm）放置在一水平面上（夾具、工作臺等）。將該刀具移動到Z軸設定器上方，并輕輕接觸，直到其指針指示到零位，記下此時的機床坐標Z軸值。

第3抬刀后，取下Z軸設定器。

第4把Z軸設定器（50.00mm）放置在工件表面上。將該刀具移動到Z軸設定器上方，并輕輕接觸，直到其指針指示到零位，記下此時的機床坐標Z軸值。

第5將第4的機床坐標值減去上述第2水平面的機床坐標值，所得結果為水平面到工件表面的高度值。并把此結果輸入到工件坐標系（如G54的Z坐標值）中。

第6所有的刀具都對準該水平面，并將此時的機床坐標值輸入到對應的刀具長度補償中。

（2）出現弊端及解決辦法：

按照以上借助平面對刀法操作，在實踐操作過程中發現，無論出現何種弊端，都可以很方便、快捷的解決。如下表3：

（3）優缺點分析：

實踐操作發現，方案三不僅改善了對刀精度和提高了工件表面加工質量，而且減少了更換刀具所遇到的各種不便，使對刀更方便、更直接，減少了各種輔助時間，提高了勞動生產效率。

2 結論

通過如下表4三種方案的對比，我們可以得出結論：第三種方案-借助平面對刀在加工中心手動對刀中是一種最佳的對刀方法。

注釋

[1]對頂面為零：建立工件坐標系時，常用的是對工件頂面為零點或底面作為工件零點。對刀方法相同，只不過零點選擇位置不一樣，對刀時要注意對底面為零時的工件高度。

參考文獻

[1]許超，黃衛，徐春林.加工中心操作工實用技術手冊.南京：江蘇科學技術出版社，2006.

[2]鄧廣敏.加工中心操作工[M].浙江：化學工業出版社，2005.

[3]楊江河，蔣文兵編著.加工中心實用技術[M].北京：機械工業出版社，2009.

作者簡介：楊少卿（1976-），男，東莞市智通職業技術學校模具數控教師，主要從事模具設計、數控加工教學。