数控车床的几种精确对刀方法

目录1、数控车床的几种精确对刀方法..................................................................................11.1、数控车试切对刀法的原理及对刀思路......................................................................11.2.修改刀补值保证尺寸精度..............................................................................................32、几种粗略对刀方法...........................................................................................................52.1、选定基准刀为标准刀自动设置刀偏置法................................................................52.2、将基准刀在对刀基准点处坐标置零自动显示刀偏置法.......................................62.3、多刀试切外圆轴段，人工计算获得刀偏置法...........................................................72.4华中车削数控系统多刀自动对刀法...........................................................................93、几种精确对刀方法小结...............................................................................................103.1、基准刀修.........................................................................................................................103.2、各刀分别修调程序起点位置法..................................................................................113.4、四把刀同时修调法........................................................................................................123.5尺寸精度的控制...............................................................................................................12结论.......................................................................................................................................14致谢.......................................................................................................................................15参考文献....................................................................................................................................16西安工业大学继续教育学院毕业（设计）论文11、数控车床的几种精确对刀方法1.1、数控车试切对刀法的原理及对刀思路深入理解数控车床的对刀原理对于操作者保持清晰的对刀思路、熟练掌握对刀操作以及提出新的对刀方法都具有指导意义。对刀的实质是确定随编程而变化的工件坐标系的程序原点在唯一的机床坐标系中的位置。对刀的主要工作是获得基准刀程序起点的机床坐标和确定非基准刀相对于基准刀的刀偏置。本文作以下约定来说明试切法对刀的原理与思路：使用华中教学型车削系统HNC-21T（应用软件版本号为5.30）；以工件右端面中心为程序原点，用G92指令设定工件坐标系；直径编程，程序起点H的工件坐标为（100，50）；刀架上装四把刀：1号刀为90°外圆粗车刀、2号基准刀为90°外圆精车刀、3号刀为切断刀、4号刀为60°三角螺纹刀（全文所举实例均与此相同）。如图1.1所示，基准刀按照“手动试切工件的外圆与端面，分别记录显示器（CRT）显示试切点A的X、Z机床坐标→推出程序原点O的机床坐标→推出程序起点H的机床坐标”的思路对刀。根据A点与O点的机床坐标的关系：XO=XA－Φd，ZO=ZA，可以推出程序原点O的机床坐标。再根据H相对于O点的工件坐标为(100,50)，最后推出H点的机床坐标：XH=100－Φd，ZH=ZA+50。这样建立的工件坐标系是以基准刀的刀尖位置建立的工件坐标系。西安工业大学继续教育学院毕业（设计）论文2图1.1手动试切对刀示意图如图1.2所示，由于各刀装夹在刀架的X、Z方向的伸长和位置不同，当非基准刀转位到加工位置时，刀尖位置B相对于A点就有偏置，原来建立的工件坐标系就不再适用了。此外，每把刀具在使用过程中还会出现不同程度的磨损，因此各刀的刀偏置和磨损值需要进行补偿。获得各刀刀偏置的基本原理是：各刀均对准工件上某一基准点（如图1的A点或O点），由于CRT显示的机床坐标不同，因此将非基准刀在该点处的机床坐标通过人工计算或系统软件计算减去基准刀在同样点的机床坐标，就得到了各非基准刀的刀偏置图1.2刀具的偏置和磨损补偿受多种因素的影响，手动试切对刀法的对刀精度十分有限，将这一阶段的对刀称为粗略对刀。为得到更加准确的结果，如图3所示，加工前在零件加工余量范围内设西安工业大学继续教育学院毕业（设计）论文3计简单的自动试切程序，通过“自动试切→测量→误差补偿”的思路，反复修调基准刀的程序起点位置和非基准刀的刀偏置，使程序加工指令值与实际测量值的误差达到精度要求，将这一阶段的对刀称为精确对刀。由于保证基准刀程序起点处于精确位置是得到准确的非基准刀刀偏置的前提，因此一般修正了前者后再修正后者。综合这两个阶段的对刀，试切法对刀的基本操作流程如下：用基准刀手动试切得到对刀基准点的机床坐标→人工计算或自动获得各非基准刀的刀偏置→基准刀处于大概的程序起点位置→基准刀反复调用试切程序，测量尺寸后，以步进或MDI方式移动刀架进行误差补偿，修正其程序起点的位置→非基准刀反复调用试切程序，在原刀偏置的基础上修正刀偏置→基准刀处于准确的程序起点不动。图1.3多刀试切示意图1.2.修改刀补值保证尺寸精度由于第一次对刀误差或者其他原因造成工件误差超出工件公差，不能满足加工要西安工业大学继续教育学院毕业（设计）论文4求时，可通过修改刀补使工件达到要求尺寸，保证径向尺寸方法如下：a.绝对坐标输入法根据“大减小，小加大”的原则，在刀补001～004处修改。如用2号切断刀切槽时工件尺寸大了0.1mm，而002处刀补显示是X3.8，则可输入X3.7，减少2号刀补。b.相对坐标法如上例，002刀补处输入U-0.1，亦可收到同样的效果。同理，对于轴向尺寸的控制亦如此类推。如用1号外圆刀加工某处轴段，尺寸长了0.1mm，可在001刀补处输入W0.1。西安工业大学继续教育学院毕业（设计）论文52、几种粗略对刀方法下述每种方法的对刀准备工作均相同：在系统MDI功能子菜单下按F2键，进入刀偏表；用▲、▼键移动蓝色亮条到各刀对应的刀偏号位置，按F5键；将刀偏号为#0000、#0001、#0002、#0003、#0004的X偏置、Z偏置的数据均修改为零，再按下F5键。2.1、选定基准刀为标准刀自动设置刀偏置法如图1.1图1.4所示对刀步骤如下：1、用▲、▼键移动蓝色亮条对准2号基准刀的刀偏号#0002位置处，按F5键设置2号刀为标准刀具，则所在行变成红色亮条。2、用基准刀试切工件右端面，记录试切点A的Z机床坐标；试切工件外圆，记录A点的X机床坐标，退刀后停车，测量已切削轴段外径ΦD。3、基准刀按记录值通过“点动+步进”方式重回A点，在刀偏表的试切直径和试切长度栏内分别输入ΦD和零。4、退刀，选择非基准刀的刀号手动换刀，让各非基准刀的刀尖分别在主轴转动下通过“点动+步进”方式目测对准A点，然后分别在相应刀偏号的试切直径栏和试切长度栏内输入ΦD和零，则各非基准刀的刀偏置会在X、Z偏置栏处自动显示。5、基准刀重回A点后，MDI运行“G91G00/或G01X[100-ΦD]Z50”，使其处于程序起点位置。西安工业大学继续教育学院毕业（设计）论文6图1.4基准刀为标刀自动设置刀偏置示意图2.2、将基准刀在对刀基准点处坐标置零自动显示刀偏置法如图1、图1.5所示对刀步骤如下：1、与前述步骤2相同。2、基准刀按记录值通过“点动+步进”方式重回试切点A。3、在图1.4界面按F1键“X轴置零”，按F2键“Z轴置零”，则CRT显示的“相对实际坐标”为（0，0）。4、手动换非基准刀，使其刀尖目测对齐A点，这时CRT上显示的“相对实际坐标”的数值，就是该刀相对于基准刀的刀偏置，用▲、▼键移动蓝色亮条到非基准刀的刀偏号，分别将其记录并输入到相应位置。5、与前述步骤5相同。西安工业大学继续教育学院毕业（设计）论文7图1.5基准刀在对刀基准点坐标置零自动显示刀偏示意图2.3、多刀试切外圆轴段，人工计算获得刀偏置法如图1.6所示，系统在手动状态下对好1、2、4号刀，并切出一个台阶轴，分别记录各刀切削终点（如图6中F、E、D点）的机床坐标，并测量各段的直径和长度。换3号切断刀，切一退刀槽，以切断刀的右尖点对刀，记录B点坐标，测量图示的ΦD3和L3。获得了上述数据后，根据各刀对应的F、E、D、B点与程序原点O的坐标增量关系，可知基准刀的程序起点的机床坐标为（X2-ΦD2+100，Z2-L2+50）；而且可以推出各非基准刀对应程序原点的机床坐标并通过人工计算获得刀偏置，计算方法如表1所示，将记录值和计算值填入相应空格处。这里要注意：试切长度是指工件坐标零点至试切终点之间Z方向的有向距离，按坐标轴方向确定正、负方向。西安工业大学继续教育学院毕业（设计）论文8此法试切过程简单，省去了目测对齐试切点的步骤，但刀偏置需要人工计算获得。如果将含计算公式的计算表打印出来，数值填入其对应空格内计算，就能很快算出刀偏置。图1.6多刀手动试切示意图表1.1非基准刀的刀偏置计算表西安工业大学继续教育学院毕业（设计）论文9图1.7华中车削数控系统自动对刀示意图2.4华中车削数控系统多刀自动对刀法上述对刀方法均为相对刀偏法。HNC-21T经过专业人员进行参数的设定和系统调试，还可以让用户选择“绝对刀偏法”对刀。绝对刀偏法在加工程序编制上与前述相对刀偏法略有不同，不必要用G92或G54建立工件坐标系，也不用取消刀补，实例可参见程序O1005。其对刀步骤如下：系统回零后，如图1.6所示，让各刀分别手动试切一圆柱段，测量直径与长度尺寸后。b.数值换算保证尺寸精度很多情况下，图样上的尺寸基准与编程所需的尺寸基准不一致，故应先将图样上的基准尺寸换算为编程坐标系中的尺寸。如图2b中，除尺寸13.06mm外，其余均属直接按图2a标注尺寸经换算后而得到的编程尺寸。其中，φ29.95mm、φ16mm及60.07mm三个尺寸为分别取两极限尺