数控加工中对刀问题的处理

罗华

摘要：对刀是数控加工过程中一项极其重要的工作，而对刀的目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置，对刀点可以设在机床上、零件上或夹具上，对刀时应使对刀点与刀位点重合。精准的对刀操作不仅能保证数控机床与刀具的安全距离，还能确保加工工件的质量。本文简单介绍了数控加工中对刀的基本原理和基本方法，进一步分析讨论了数控加工中对刀常见问题的处理。

关键词：数控加工 对刀 工件的质量 问题的处理

随着我国科技和工业化的飞速发展，作为机械制造工业集成生产的基础工艺，数控技术得到了长足的发展，很大程度上促进了我国高新技术的发展，如：计算机技术、机械制造技术、光电一体化、现代信息处理等等。数控技术对优化产品结构及改进机械工业制造的生产方式等也具有极其深远的影响。在数控加工时，机床坐标系与工件坐标系的相对位置是通过工件坐标系中刀位的具体位置来明确的，也就是常说的对刀。对刀涉及到很多实际中的具体操作问题，非常复杂，如果对刀操作出现问题，不仅会影响数控加工过程中零件的质量，还会面临数控机床与刀具产生碰撞的危险。所以在机械加工和机械制造工业中，要想进行高精度、功能齐全、过程稳定、高效率的数控加工，就一定要严格细致的进行对刀操作。

1 数控加工中对刀的基本原理

在进行刀具加工时，工件坐标系中的刀具刀位点起始位置要通过对刀来确定，而工件在机床坐标系中的具体位置要由定位装夹来确定。本文主要从以下几点分析对刀的基本原理：

1.1 工件和机床坐标系

工件坐标系的坐标原点是人为设置的程序原点或工件的原点，可以依据具体情况选定工件上任意的一点作为坐标原点。为了保持工件坐标系和机床坐标系的密切联系，在进行工件原点的具体操作时，要注意与零件定位基准具有相应的尺寸联系；机床坐标系坐标原点是机床制造时已经调整好的数控机床机械原点，操纵人员一般不能随意变更。数控机床每一次进行图形模拟、开关机、断电以及故障维护后，为了使工作台和刀架能够回到机械原点，操作人员要手动进行回零操作，以使机床坐标系能够正常工作。

1.2 对刀操作的基本步骤

第一，将确定好的对刀点与刀位点重合。工件与刀位点进行相对运动的起点即是零件加工的对刀点，刀位点则是基准点。对刀点的选取要注意编制程序是否简便、数学处理上是否方便，还要保证误差最小，便于检查。第二，机床参考点与编程原点之间要具有固定的某种联系，每进行一项新操作前要手动使坐标轴回零，重新建立机床坐标系。第三，输入数控代码的指令来确定工件坐标系和刀位点的位置，先明确了刀位点的位置后才能确定对刀点的起始位置。

2 数控加工中对刀的基本方法

数控加工过程中对刀的基本方法有对刀仪对刀、试切法、自动对刀等，下面是对这三种基本方法的简单介绍：

2.1 对刀仪对刀

它又分为两种，一种是机外对刀仪对刀，主要用于镗铣类数控机床，用刀夹安装在车床上，事先在机床外面将其矫正，再把刀安装在机床上就可以正常工作了。第二种则是机内对刀仪对刀，多用在车削类数控机床，直接把刀具安装在机床的某个固定位置即可。

2.2 试切法

试切法采用的对刀模式效率较低、占用机床时间较长，但所需的辅助设备少、方法简单，所以较多的用于经济型抵挡数控机床。试刀法也是分为两种方法，第一种：绝对式试切法，采用基准是：其他刀具的刀补值是根据间接或直接测出基准刀与其他刀具刀位点的偏差而设定的。第二种是相对式试刀法，可采用多种方式：一是对准对刀的尺寸，用量具直接进行测量；二是对齐定位块工作面与刀位点，移动刀具至对刀尺寸；三是先光一刀工件加工面，测量工件尺寸，再计算对刀的尺寸。

2.3 自动对刀

这种方法对刀效率、对刀精准率较高，误差也小，但是投资较大，系统复杂，常用于高档数控机床。采用CNC装置，自动的修正刀具补偿值，并自动精确地测量刀具各坐标方向长度，而且不停顿地加工零件。

3 数控加工中对刀常见问题的处理

3.1 如何确定对刀点位置

一般情况下，我们将对刀点设置在加工工件的工艺基准或设计基准之上，以保证对刀的精度，如工件坐标系的原点。但是有时也要根据实际情况而定，数控机床中，绝对坐标系统的数控机床对刀点可选择距离机床坐标原点的某一确定值的点或者机床的坐标原点；而相对坐标系统的数控机床对刀点可选择两个垂直平面交线的那个点或者零件中心的孔。

3.2 对刀的精准问题处理

对刀的精准不仅能够提高零件加工效率，还能保证工件加工的质量。因此，在数控加工过程中，一些企业越来越多的利用对刀仪器来提高对刀操作的高精度和高效率，而对于复杂对刀工件来说，精准技巧方面也有很多创新。下面即是处理对刀精准问题的两种技巧：第一，寻边器的运用及操作。现代工业中电子式寻边器对刀应用得最多，除此之外还有迥转式寻边器对刀、偏心式寻边器对刀等等。操作时工件坐标系数值应先设置好，工件固定好后，把对刀寻边器安在主轴上并固定；屏幕处于显示状态，快速移动主轴和工作台的同时，用寻边器的探头确定工件的坐标点，以（0，0）为工作的坐标系原点，并记录；找到工作坐标原点在机械坐标中的位置，即是工件坐标的数值，输入对刀寻边器，即完成了对刀的操作。寻边器可以使对刀更加精准，范围也较广，不过容易发生撞刀的危险，因此我们应注意对刀时移动方向要正确，避免撞刀；清楚知道工件导电性能；数据存储与相关程序对应，以免调用错误发生；进行一些细微的调整以提高对刀精度，如微调进给量测量坐标点等。第二，杠杆百分表的操作及注意事项。机械加工与制造业中进行对刀操作的常用计量器就是杠杆百分表，它能高精度的测量工件形状、位置误差以及零件的尺寸。操作时用指定表检定仪正反向的进行检定，再将受检点误差中最大与最小值进行相减，确定对刀数据；再运用杠杆百分表对刀，回程误差和百分表示值误差要控制在一定范围内；仪器磨损和测量力不均匀能使百分表变形而产生误差，所以要注意保养仪器、控制均匀的测量力；同时也要避免分辨误差与对准误差。测量时要注意使用环境、测量软件等影响对刀结果可靠性的因素，测量设备要选择高精度的，严格根据可靠性原则进行测量，以保证对刀的精准。

综上所述，数控加工中对刀操作的基本原理就是通过对刀点确定机床坐标系和工件坐标系的相对位置，刀位点确定刀具的具体位置，再将对刀点与刀位点重合就完成了对刀的基本操作。

在数控加工过程中，机床操作时会用到尺寸不一、各种各样的刀具，所以对刀操作就显得尤为重要。因此，我们一定要明确对刀操作具体目的，掌握对刀操作的原理和要领，依据实际的具体情况选择正确的程序指令、恰当的对刀方法、合理的设置刀具补偿值以及科学的设置对刀参数，以简化数控加工程序的编制，提高零件加工效率，保证工件加工的质量。

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