孟華峰

（泰州機(jī)電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 泰州 225300）

數(shù)控加工中對(duì)刀的研究及其精準(zhǔn)技巧分析

孟華峰

（泰州機(jī)電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 泰州 225300）

在數(shù)控加工中，對(duì)刀是一項(xiàng)非常重要的工作，合格的對(duì)刀操作不但能確保工件的加工質(zhì)量，還能保持刀具與數(shù)控機(jī)床的安全距離。論文從分析數(shù)控加工中對(duì)刀技術(shù)的重要性入手，從機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系、對(duì)刀操作的基本內(nèi)容、關(guān)于對(duì)刀點(diǎn)位置的確定等三個(gè)方面探討了數(shù)控加工中刀具對(duì)刀的基本原理，緊接著對(duì)尋邊器的對(duì)刀策略及其操作、利用杠桿百分表進(jìn)行對(duì)刀的策略及其操作這兩種對(duì)刀精準(zhǔn)技巧進(jìn)行詳細(xì)具體的研究。

數(shù)控技術(shù)；對(duì)刀原理；精準(zhǔn)技巧

數(shù)控技術(shù)作為機(jī)械制造工業(yè)集成生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)化、柔性化的一種基礎(chǔ)工藝，自我國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)，就得到長(zhǎng)足的發(fā)展，這極大地促進(jìn)了我國(guó)的機(jī)械制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代信息處理以及光機(jī)電一體化等高新技術(shù)的發(fā)展，對(duì)機(jī)械工業(yè)制造生產(chǎn)方式的改進(jìn)以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化等有著極為深遠(yuǎn)的影響。

在數(shù)控加工過(guò)程中，確定工件的坐標(biāo)系后，我們還應(yīng)該通過(guò)確定刀位點(diǎn)在工件的坐標(biāo)系中具體的位置來(lái)明確工件的坐標(biāo)系和機(jī)床的坐標(biāo)系的相對(duì)位置關(guān)系，即我們通常說(shuō)的對(duì)刀。在機(jī)械制造與機(jī)械加工行業(yè)中，要實(shí)現(xiàn)高效率、高精度、功能齊全、過(guò)程穩(wěn)定的數(shù)控加工，我們就一定要注重對(duì)刀操作。當(dāng)然，對(duì)刀操作是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，牽涉到很多具體的實(shí)際操作問(wèn)題。對(duì)刀處理出現(xiàn)問(wèn)題，不但會(huì)對(duì)數(shù)控加工中零件的精度產(chǎn)生影響，還會(huì)使加工過(guò)程面臨刀具和數(shù)控機(jī)床發(fā)生碰撞的潛在危險(xiǎn)。為此，論文將重點(diǎn)探討對(duì)刀的基本原理，并簡(jiǎn)單介紹幾種常見(jiàn)的對(duì)刀精準(zhǔn)技巧。

一、數(shù)控加工中對(duì)刀的基本原理

我們?cè)跀?shù)控加工機(jī)床上進(jìn)行刀具加工，要通過(guò)對(duì)刀來(lái)具體確定工件的坐標(biāo)系中刀具刀位點(diǎn)的起始位置，也就是我們通常所說(shuō)的對(duì)刀點(diǎn)或者起刀點(diǎn)；再通過(guò)定位裝夾來(lái)確定機(jī)床坐標(biāo)系中工件的具體位置。論文將從以下幾個(gè)方面去具體探討對(duì)刀的基本原理：

（一）機(jī)床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系

機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)就是數(shù)控機(jī)床的機(jī)械原點(diǎn)，這個(gè)原點(diǎn)是機(jī)床制造過(guò)程中就調(diào)整好的原點(diǎn)，用戶(hù)一般沒(méi)有變動(dòng)的權(quán)限。每一次數(shù)控機(jī)床進(jìn)行開(kāi)關(guān)機(jī)、斷電、故障維護(hù)以及圖形模擬之后，我們都應(yīng)該在機(jī)床坐標(biāo)系中手動(dòng)回零，使得刀架和工作臺(tái)能返回機(jī)床的機(jī)械原點(diǎn)，機(jī)床坐標(biāo)系恢復(fù)正常狀態(tài)。

所謂的工件的坐標(biāo)系就是編程坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)是工件的原點(diǎn)或者程序的原點(diǎn)，這個(gè)原點(diǎn)是人為設(shè)置的，可以根據(jù)實(shí)際的情況選取工件上的任意一點(diǎn)。在工件原點(diǎn)的具體選取過(guò)程中，一定要與零件的定位基準(zhǔn)保持一定的尺寸聯(lián)系，以確保機(jī)床的坐標(biāo)系與工件的坐標(biāo)系能保持密切的關(guān)系。

（二）對(duì)刀操作的基本內(nèi)容

具體地講，對(duì)刀操作主要包括以下幾個(gè)步驟：

1.確定刀具上的刀位點(diǎn)、對(duì)刀點(diǎn)，并將兩者重合。（1）刀具的刀位點(diǎn)是一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，刀位點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成編程軌跡。（2）對(duì)刀點(diǎn)則是指零件加工時(shí)，刀位點(diǎn)與工件發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)。選擇對(duì)刀點(diǎn)，一方面要注意該點(diǎn)的數(shù)學(xué)處理是否方便、程序編制是否簡(jiǎn)便；另一方面要確定該點(diǎn)在機(jī)床上容易找正、在加工時(shí)方便檢查；同時(shí)還要確保該點(diǎn)的設(shè)置只會(huì)引起較小的誤差。

一般來(lái)說(shuō)，程序原點(diǎn)的選取取決于零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)，例如數(shù)控車(chē)床的工件原點(diǎn)就多設(shè)置在工件右端面和中心線的交點(diǎn)處；數(shù)控銑床則可以選擇兩個(gè)垂直邊的交點(diǎn)或者上表面的中心點(diǎn)作為工件原點(diǎn)；那些以孔定位的零件，也可以選擇孔的中心來(lái)做工件。對(duì)刀時(shí)，應(yīng)該使刀位點(diǎn)與對(duì)刀點(diǎn)重合。

2.以數(shù)控機(jī)床的機(jī)床參考點(diǎn)就是一個(gè)固定的基準(zhǔn)點(diǎn)，使編程原點(diǎn)和機(jī)床參考點(diǎn)之間存在某種固定的聯(lián)系，在機(jī)床每開(kāi)始一項(xiàng)新的工作之前先進(jìn)行手動(dòng)的參考點(diǎn)回歸，使各個(gè)坐標(biāo)軸回零，重新建立起機(jī)床坐標(biāo)系。

3.輸入數(shù)控代碼指令，確定刀位點(diǎn)和工件坐標(biāo)系的位置。在數(shù)控機(jī)床中，要確定工件坐標(biāo)系中對(duì)刀點(diǎn)的起始位置，就要首先確定刀位點(diǎn)的位置。

一般而言，為了確保對(duì)刀的精度，我們會(huì)將對(duì)刀點(diǎn)盡量設(shè)置在工件零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或者工藝基準(zhǔn)之上，例如工件的坐標(biāo)系原點(diǎn)，但是也要視工件坐標(biāo)系的具體情況而定。在數(shù)控機(jī)床中，我們可以選擇零件的中心孔或者兩個(gè)垂直平面的交線作為相對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的對(duì)刀點(diǎn)；選擇機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)或者距離機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)為某一個(gè)確定值的點(diǎn)作為絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的對(duì)刀點(diǎn)。

二、數(shù)控加工中對(duì)刀的精準(zhǔn)技巧

隨著科學(xué)技術(shù)和模具制造工藝的進(jìn)一步發(fā)展，企業(yè)在數(shù)控加工中運(yùn)用越來(lái)越多的對(duì)刀儀器來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床對(duì)刀操作的高效率和高精度，對(duì)于一些需要通過(guò)復(fù)雜對(duì)刀的工件也有了更多的精準(zhǔn)技巧創(chuàng)新。下面，筆者將主要介紹兩種數(shù)控加工中對(duì)刀的精準(zhǔn)技巧。

（一）關(guān)于尋邊器的對(duì)刀策略及其操作

在運(yùn)用尋邊器進(jìn)行具體的對(duì)刀操作中，使用較為普遍的有偏心式尋邊器對(duì)刀、迥轉(zhuǎn)式尋邊器對(duì)刀、電子式尋邊器對(duì)刀等，其中，現(xiàn)代企業(yè)中使用最多的是電子式尋邊器對(duì)刀。

使用尋邊器進(jìn)行對(duì)刀操作，首先應(yīng)該設(shè)置工件的坐標(biāo)系數(shù)值。①用夾具將工件固定在機(jī)床的工作臺(tái)上。②將對(duì)刀尋邊器安裝在主軸上，并手動(dòng)夾緊刀夾頭。③將屏幕切換到相對(duì)的坐標(biāo)系顯示狀態(tài)。④用手輪迅速移動(dòng)工作臺(tái)與主軸，使用尋邊器探頭確定工件在X方向、Y方向上的坐標(biāo)點(diǎn)。⑤工件的坐標(biāo)系中X、Y顯示數(shù)值均為零，作為工作坐標(biāo)系的原點(diǎn)。其次，輸入工件的坐標(biāo)系數(shù)值。記錄下上一步中找到的工作坐標(biāo)系原點(diǎn)所處機(jī)械坐標(biāo)系中的具體位置，作為工件的坐標(biāo)系數(shù)值，并輸入尋邊器，完成對(duì)刀操作。

采用尋邊器進(jìn)行對(duì)刀，可以實(shí)現(xiàn)精度較高、范圍較廣的對(duì)刀，不過(guò)因?yàn)楸容^容易發(fā)生撞刀事故，對(duì)其具體的操作過(guò)程要求非常嚴(yán)格。在尋邊器對(duì)刀過(guò)程中一定要注意以下幾點(diǎn)：①要弄清楚工件的導(dǎo)電性能，必要時(shí)可以用手去輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)主軸。②在運(yùn)用探頭測(cè)量坐標(biāo)點(diǎn)時(shí)，探頭接近工件一定要通過(guò)改變微調(diào)的進(jìn)給量來(lái)提高對(duì)刀的精度，以此來(lái)保證探頭在指示燈變亮前能緩慢地接觸工件的被測(cè)部分。③對(duì)刀時(shí)要特別注意移動(dòng)的方向，避免撞刀現(xiàn)象的發(fā)生。④對(duì)刀數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)一定要與相關(guān)程序相對(duì)應(yīng)，避免出現(xiàn)調(diào)用錯(cuò)誤。

（二）利用杠桿百分表進(jìn)行對(duì)刀的策略及其操作

在機(jī)械制造和加工行業(yè)中，使用杠桿百分表這種計(jì)量器具來(lái)進(jìn)行對(duì)刀操作也是非常普遍的。杠桿百分表主要是通過(guò)與機(jī)床和儀表等其他的測(cè)量裝置配套使用，對(duì)零件的尺寸、工件的形狀以及位置誤差等進(jìn)行高精度的測(cè)量。具體的操作過(guò)程就是:運(yùn)用指示表檢定儀進(jìn)行正、反向的檢定，再將其行程內(nèi)兩個(gè)受檢點(diǎn)的誤差讀數(shù)中的最大值減去最小值，確定具體的對(duì)刀數(shù)據(jù)，進(jìn)

實(shí)際操作中主要運(yùn)用到的杠桿百分表儀器有機(jī)械的百分表檢定儀、半自動(dòng)的光柵式指示表檢定儀以及全自動(dòng)的指示表檢定儀。運(yùn)用杠桿百分表來(lái)進(jìn)行對(duì)刀操作，一方面要把百分表的示值誤差與回程誤差控制在一定的范圍之內(nèi)；另一方面也要注意測(cè)量力的均勻以及儀器的保養(yǎng)，不均的測(cè)量力與磨損的儀器均能引起百分表的變形誤差；同時(shí)一定要對(duì)準(zhǔn)被測(cè)工件和讀數(shù)裝置，盡量避免對(duì)準(zhǔn)誤差和分辨誤差。

杠桿百分表進(jìn)行對(duì)刀測(cè)量時(shí)，應(yīng)該充分識(shí)別和考慮諸如測(cè)量軟件、使用環(huán)境等能影響對(duì)刀結(jié)果的可靠性因素，并嚴(yán)格遵守可靠性原則，采用精度較高的測(cè)量設(shè)備進(jìn)行測(cè)量，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)對(duì)刀。

三、結(jié)語(yǔ)

由上文的分析可知，對(duì)刀操作的具體原理就是通過(guò)刀位點(diǎn)來(lái)確定刀具在機(jī)床中的具體位置，對(duì)刀點(diǎn)來(lái)確定工件坐標(biāo)系和機(jī)床坐標(biāo)系的相對(duì)位置，再使兩點(diǎn)重合就可以完成對(duì)刀操作。

由于數(shù)控機(jī)床具體的操作中會(huì)使用到種類(lèi)多樣、尺寸不一的刀具，對(duì)刀操作在數(shù)控加工時(shí)起著非常重要的作用。因此，我們一定要掌握對(duì)刀加工原理與要領(lǐng)，明確對(duì)刀操作的具體目的，再根據(jù)具體的實(shí)際情況，選擇合適的對(duì)刀方法、確定正確的程序指令、設(shè)置科學(xué)合理的對(duì)刀參數(shù)與刀具補(bǔ)償值，以期通過(guò)精確的對(duì)刀來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工程序編制的簡(jiǎn)化，保證工件的加工質(zhì)量，提高零件的加工效率。

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