數控加工過程中的換刀方法探究

林靜財，龔蘭海，付恒，肖恒

（成都宏明雙新科技股份有限公司，四川成都610091）

1 引言

在數控加工過程中經常出現刀具磨損的情況，如果不及時處理，不僅影響機床的加工效率，而且直接影響零件的加工質量。但由于加工時間過長，如果更換刀具后重新啟動程序，不僅浪費時間和人力成本，同時也影響整個制造周期，使生產進度延后。本文介紹幾種加工過程中的換刀方法，以供大家探究。

2 數控加工過程中的換刀方法

2.1 程序復位后更換刀具

重新啟動程序特點：對操作人員專業要求低，操作人員只需掌握數控刀具對刀方法即可。方法比較穩健，不易出錯。如果工件加工時間過久，會造成巨大的時間成本和設備成本浪費。此方法可根據已加工時間長短來決定是否采用此項方法。

刀具更換方法：程序復位后，更換數控刀具并重新計算刀具長度補償后，并輸入機床，重新啟動銑削程序，此方法一般使用于程序剛剛開始啟動或啟動時間不長的情況。如果工件加工時間過久，機床持續采用走空刀的情況，浪費時間成本及設備成本。

2.2 使用記事本刪改程序

記事本刪改程序特點：此方法對操作人員專業要求較高，需對機床運動軌跡及程序編制有很深刻認識才能正確更改程序，如果對機床運動軌跡及程序編制沒有較深刻認識人員更改程序，容易出現下刀位置不正確、撞機、漏加工、重復加工、工件過切等情況產生。但機床運行時間不會造成浪費。

刀具更換方法：操作者在停機時，記住數控程序加工程序段行號（見圖1）。程序復位后，更換數控刀具并重新計算刀具長度補償，并輸入機床。使用記事本直接打開NC程序，刪除已經執行程序（見圖2）后保存NC程序。程序采用下刀后延續原程序加工終止處繼續加工。

圖1 加工程序段行號

圖2 NC程序

2.3 使用輔助軟件刪改程序

隨著制造業對加數控加工機床的需求越來越大，精度越來越高。目前數控加工機床加工已經是世界上應用最廣泛的制造機床之一，從而針對數控加工操作者簡單易用的數控程序模擬軟件也逐漸進入加工制造業的視野（如Cimco Edit、宇龍數控仿真系統等）。為操作人員提供了一整套非常完整全面的數控仿真解決方案，支持數控編輯、刀路軌跡三維模擬等功能。

使用輔助軟件刪改程序特點：此方法對操作人員專業要求一般，只需會使用數控程序模擬軟件即可。修改數控程序后使用實體仿真功能，可以形象、直觀、高效地發現干涉、過切等程序的錯誤隱患。

刀具更換方法：以Cimco Edit為例，操作者在停機復位程序后。

（1）使用Cimco Edit打開數控加工程序。

（2）開啟程序仿真（見圖3），開啟后程序仿真后仿真窗口出現三維模擬刀軌跡。

圖3 開啟程序仿真

（3）使用鼠標左鍵雙擊擊原程序終止處三維刀軌，軟件窗口左側程序區會自動跳轉至刀軌相應程序行（見圖4）。

圖4 刀軌相應程序行

（4）刪除程序區已加工程序。

（5）使用程序仿真檢查刪改后程序是否正確，出現下刀位置不正確、撞機、漏加工、重復加工、工件過切等情況（見圖5）。

圖5 檢查刪除后程序正確性

（6）確認程序正確后，將程序輸入數控機床繼續加工。

2.4 使用機床單段執行功能換刀

使用機床單段執行功能換刀特點：此方法對操作人員專業要求低，不用刪改程序，更換數控刀具后按原程序繼續加工，出錯率低。

大部分數控機床都自帶在單段執行功能，只是很多操作人員沒有仔細研究使用過。操作人員在加工過程中按下鍵，鍵按下后程序運行時數控機床只運行一條加工指令后停止加工。在機床停止加工后進行更換數控刀具。經試驗此方法在法蘭克和三菱的數控銑床與加工中心均適用。

刀具更換方法：

（2）將操作面板運動模式更改為寸動或手輪驅動，因操作面板不同圖中將常見兩種操作面板均在圖中表示（見圖6）。

圖6 抬刀兩種操作面板

（3）關閉主軸（如不講運動模式更改為寸動或手輪驅動，主軸將無法關閉）。

（4）使用輔助坐標系（相對坐標），將坐標位置X、Y、Z軸位置全部重置歸零（作用：在重新對刀計算刀具補償后，能正確復歸零點）。

（5）重新對刀，計算刀具長度補償，并輸入機床。

（6）開啟主軸。

（7）將操作面板運動模式更改為自動。

（8）啟動程序，程序繼續加工。

3 結束語

在數控加工過程中經常出現刀具磨損的情況產生，如果不及時處理不僅影響機床的加工效率，而且直接影響零件的加工質量。但由于加工程序時間過長，如果更換刀具后重新啟動程序，不僅浪費時間和人力成本，同時也影響整個制造周期，使生產進度延后。因此在生產過程中能快速準確的更換磨損刀具，繼續生產制造對縮短生產周期、加快生產進度有著重大的意義。

本文中列舉了及中加工過程中換刀的方法，為制造企業的數控加工提供一定的借鑒基礎，制造企業結合自身現場實際加工情況、人員技能水平、軟硬件配備情況等，正確選擇適合各個的方式方法，能有效提升零件的加工質量、縮短生產周期。