加工中心對刀誤差的研究

摘要：加工中心加工零件，最重要的第一步就是對刀。對刀的精準是零件完美加工的開始，所以對刀在數控加工中占到了舉足輕重的地位。

關鍵詞：加工中心、對刀

1.背景

對刀，目的在于確定程序原點在機床坐標系中的位置，是加工一個零件的第一步驟，也是加工任何零件的必要步驟，因此它對零件的最終成型起到了相當大的作用。而對刀時的微小誤差往往會造成最終零件的很大誤差，此誤差受到對刀時的誤差值與刀具移動時受操作系統的進給比例值影響。雖然誤差在某種程度內是允許產生的，也是不可避免的，但減少誤差卻是一個優秀操作人員必備的能力。

2.對刀的原理

對刀的準確程度直接影響加工精度，因此，對刀方法一定要與零件加工精度要求相適應。當零件加工精度要求較高時可采用千分表。對刀時一般以機床主軸軸線與端面的交點為刀位點，即假設基準刀的刀長為0，其他刀的長度就是其刀補值，故無論采用哪種刀具對刀，結果都是機床主軸軸線與端面的交點與對刀點重合，利用機床的坐標顯示確定對刀點在機床坐標系中的位置，從而確定工件坐標系在機床坐標系內的位置。再利用對刀儀確定其他刀的長度，就解決了工件坐標系確定問題和多刀加工時的刀補確定問題。

3.對刀誤差產生的原因

對刀的操作中難免為出現誤差，那怎么來降低這些誤差呢？首先我們必須了解產生誤差的原因。

3.1.當用試切法對刀時，對刀誤差主要來源于試切工件之后的測量誤差和操作過程中目測產生的誤差。

3.2.當使用對刀儀和自動對刀時，誤差主要未源于儀器的制造、安裝和測量誤差，另外使用儀器的技巧欠佳也會造成誤差。

3.3.測量刀具時是在靜態下進行的，而加工過程是動態的，同時要受到切削力和振動外力的影響，使得加工出來的尺寸和預調尺寸不一致。此項誤差的大小決定于刀具的質量和動態剛度。

3.4.在對刀過程中，大多時候要執行“機床回參考點”的操作，在此過程中可能會發生零點漂移而導致回零誤差，從而產生對刀誤差。

3.5.機床內部都有測量裝置，最小度量單位的大小也與誤差有關。一般說來，最小度量單位大的測量裝置其誤差就大，最小度量單位小的測量裝置其誤差就小。

4.降低對刀誤差的措施

4.1.當用試切法對刀時，操作要細心。對刀后還要根據刀具所加工零件的實際尺寸和編程尺寸之間的誤差來修正刀具補償值，還要考慮機床重復定位精度對對刀精度的影響以及刀位點的安裝高度對對刀精度的影響。

4.2.當使用儀器對刀時，要注意儀器的制造、安裝和測量精度。要掌握使用儀器的正確方法。

4.3.選擇刀具時要注意刀具的質量和動態剛度。

4.4.定期檢查數控機床零點漂移情況，注意及時調整機床。

5.降低對刀誤差的方法

5.1.工件原點在工件兩垂直邊交點上時采用碰刀方式對刀

5.1.1.在加工精度不高時，可以采用碰觸式對刀。方法是利用中速旋轉的銑刀先沿X或Y方向側邊進行輕微碰觸（最好是有摩擦聲而沒切屑），機床相對坐標歸零，再+Z方向退離工件，到另一邊輕微觸碰，再退離，移至中間位置，該值輸入系統0點偏置寄存器中，XY方向相同操作。這種方法操作簡單，但會給工件表面留下痕跡，且對刀精度不高。這種方法又稱為雙邊對刀法：

工件坐標系原點的機床坐標值X0、Y0

X0=（X1+X2）/2 Y0=（Y1+Y2）/2

5.1.2.在加工精度較高時，可以采用標準塊對刀。在工件與刀具之間加入標準塊或者塞尺進行對刀，輸入刀具補償時要將標準塊或者塞尺的厚度計算進去。這種方法操作復雜，需要仔細細心，但不會對工件表面留下痕跡，對刀精度較高。如圖1所示：

圖1 標準塊對刀法

5.2工件原點在孔中心時采用杠桿百分表（或千分表）對刀

5.2.1.用磁性表座將杠桿百分表吸在機床主軸端面上，并利用手動使主軸低速旋轉。

5.2.2.手動操作使旋轉的表頭依XYZ的順序逐漸靠近孔壁。

5.2.3.移動Z軸，是表頭壓住被測表面，指針轉動約0.1mm。

5.2.4.逐步降低手動發生器的XY移動量，使表頭旋轉一周時，指針跳動量在允許誤差值之內，如0.02mm，可認為主軸旋轉中心與被測孔中心重合。

5.2.5.記住此機床坐標系的XY值，即為G54指令坐標系的偏置值。

對刀方法如圖2所示：

應用此方法的對刀孔最好是經過鏜加工的孔，僅粗加工的孔不宜采用。這種方法雖然麻煩，耗時較長，但制造零件的重中之重是保證它的合格率，這種方法最大的優點就是對刀精度較高，對被測孔的精度也較高。

6.結尾

總而言之，對刀雖然在實際操作中占用的時間比很少，但卻是至關重要的，畢竟一個完美的工件在制作的開頭就需要盡善盡美。在操作熟練地前提下，細心的做好每一個步驟，就會做出一個合格的工件！ 本文闡述的對刀方法可能隨著科技的飛速進步還不夠先進，那么在以后的工作中，筆者還將繼續總結先進的對刀方法。

參考文獻：[1] 王隆太 《機械CAD/CAM技術》 機械工業出版社

[1] 宋天麟 《數控機床及其使用與維修》 東南大學出版社