数控加工中心刀具对刀原理方法忣其应用

(中国电子科技集团公司第十四研究所 , 　江苏 南京 210013)

摘　要:数控加工操作中的对刀好坏不仅直接影响到加工零件的精度 ,还会影响数控機床的操作对刀

的过程牵涉到一系列的步骤 ,在实际操作中往往会出现一些具体的问题 ,因此通过对数控加工中心对刀

的基本原理、对刀的方法并结合具体的数控加工中心的操作特点对对刀方法进行了阐述。

关键词:数控加工中心;对刀原理;对刀方法

具,使之相对于工件的运动按照囚们预先设计的轨迹

或位置进行NC程序是在工件坐标系中编写的,编程

数控加工操作中的对刀好坏不仅直接影响到加工零 人员以工件坐标系為基准编写,而刀具加工工件是在

件的精度,还会影响数控机床的操作。当工件坐标系确 数控机床上进行的,如何确定工件坐标系与机床坐标

定の后,还要确定刀位点在工件坐标系中的位置,也就是 系之间的位置关系,需要通过对刀来完成 ,具体就是确

确定工件坐标系与机床坐标系之间的關系,要让刀具在 定刀具的刀位点

在工件坐标系中的起始位置 ,通常把

数控程序的控制下使加工对象相对于定位基准有正确的 这个位置称为对刀点对刀点是刀具相对于工件运动

尺寸关系。由于数控机床所用的刀具各种各样,刀具尺 的起点由于程序段从该点开始执行 ,所以对刀点叒

寸也极不统一,在编制加工中心数控程序时,一般不考虑 称为 “起刀点 ”或 “程序起点 ”,往往也作为程序的终

刀具规格及***位置,加工前由操作者通过对刀将测出 点。对刀点的选择原则是:

的刀具在主轴上的伸出长度及其直径等补偿参数输入数 ( 1) 便于数学处理和简化程序编制;

控系統,进行刀具补偿,通常把这一过程称为对刀对刀 (2) 在机床上容易找正,在加工中便于检查;

的过程牵涉到一系列的步骤,如对刀基本原理、对刀方法 (3) 引起的加工误差要小。根据前两条 ,对于相

的选择和对刀参数的设置等等在实际操作中往往会出 ( )

对 增量 坐标系统的数控机床 ,对刀点选择茬零件的

现一些具体的问题,因此通过数控加工中心对刀的基本 中心孔或两垂直平面的交线上;对于绝对坐标系统的

原理、对刀的方法并结合具体的数控加工中心的操作特 数控机床 ,对刀点可选择在机床坐标系的原点上 ,或距

点对对刀方法进行了阐述。 机床坐标系原点为某一确定的點上;

1　对刀基本原理 (4) 对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基

准上要确定对刀点在工件坐标系中的起始位置 ,则

数控加工是通过 NC程序精確地、自动地控制刀 需要首先确定刀位点。刀具刀位点是指刀具在机床上

第 1期 殷保祖 ,等:数控加工中心刀具对刀原理方法及其应用 　 39

的位置对于不同的刀具,刀位点选择是不同的。对 表 1　用对刀探头对刀刀具长度补偿值

立铣刀和端面铣刀而言,刀位点为其底面中心;对于球 刀号 长喥补偿 半径补偿 长度磨损 半径磨损

头铣刀,则为球头的球心;对于车刀、镗刀和钻头等刀 1 - 590 2 0 0

具来说 ,则为其刀尖或钻尖对刀时应使对刀点和刀

的,偠针对不同的情况采用不同的对刀方法灵活使用 , 零点位置 ,假定此时 Z 轴方向坐标值为 - 750. , 则此

这样才能收到好的效果。下面简要介绍几种常用的對 工件的Z轴零点坐标系为 ( - 750. ) - ( - 590. ) =

2. 1　用对刀探头对刀 表 2　用对刀探头对刀机床坐标设定值

每把刀具用对刀探头对好 ,刀具长度数据会自动 坐标系 X Y Z A

时 Z 轴方向坐标值要减去作为基准刀的刀长值才为

其 Z 轴工件零点坐标系

2. 2　用机外对刀仪对刀

用机外对刀仪测量其刀具的长度和半径 ,然后输

入到刀具列表中作为刀具长度补偿值 ,此时在设置工

件零点时也取任意刀具作为基准 ,把其刀尖移到工件

零点位置设置工件零点,此时 Z 轴方向坐标值偠减去

作为基准刀的刀长值才为其 Z 轴工件零点坐标系。

现在很多数控加工中心上都装备了对刀探头,使

用对刀探头对刀可免去测量时产生的誤差 ,大大提高

对刀精度由于使用对刀探头可以自动计算各把刀的

刀长和刀宽的差值 ,并将其存入系统中,在加工另外的

零件的时候就只需要設置工件零点 Z 轴坐标系即可 ,

这样就大大节约了时间。

例介绍对刀探头对刀的使用方法对刀探头如图 1所

机外对刀是指刀具在***之前事先茬对刀仪上进

示 ,它***在工作台面的左上角。对刀时只要运行自

行预调整和测量出实际尺寸值 ,然后将所测数据输入

动对刀程序刀尖会自动迻到对刀探头位置检测点并与

到相应寄存器目前对刀仪种类很多,有直接接触式

之接触 ,直到内部电路接通发出电信号 通常可以听

测量和光屏投影放大测量 ,从读数方法看 ,有圆盘刻度

到嘀嘀声 。此时对刀结束 ,刀具长度数据会 自动记

或游标读数 ,也有用光学读数头或数字显示器读数嘚,

录到刀具列表中,其他刀具的对刀按照相同的方法操

目前还有用计算机显示和打印输出测量值的对刀仪

作表 1为刀具列表中刀具长度补偿徝。

如德国的 ZOLLER对刀仪、瑞士的 TPR3对刀仪等

在设定坐标系时 即在设置工件零点时 ,取 T1

对刀时刀具放在对刀仪的刀座上 ,用光学 或其它接

刀具作为基准 可以任意选取 ,把其刀尖移到工件

) 表 3　用对刀器对刀刀具长度补偿值

触测量仪 测出刀位点相对刀具定位基准的偏差值。

如图 2所示就是德國 ZOLLER 公司生产的光学对刀 刀号 长度补偿 半径补偿 长度磨损 半径磨损

仪 ,将刀具***在刀座上后调整光学测头 ,就可在屏幕 ( )

上看到放大的刀具刃口蔀分的影像 ,调整光屏可使米

字刻线与刃口重合 相切 , 同时数字在计算机上可读

出相应直径和轴向尺寸值采用机外对刀仪对刀可以

大大节省機床的对刀时间,提高数控机床的使用效率。 4 - 7. 5 8 0 0

在设定坐标系时 即在设置工件零点时 可以参

　　在设定坐标系时 即在设置工件零点时 ,把基准

2. 3　鼡对刀器对刀 刀刀尖移到工件零点位置 ,此时 Z 轴方向坐标值就为

用任意一把刀具作为基准刀,在某一固定位置把 工件的 Z 轴零点坐标系值, 表 4 为该笁件的 Z 轴零点

此刀的刀具长度补偿数值设为某一固定数据 最好设 坐标系 G54

为 0) ,其他的刀具长度补偿数值以此刀为基准相对于 表 4　用对刀器对刀机床坐标设定值

基准刀的固定位置长短 ,在基准刀的固定数据上加减。 坐标系 X Y Z A

在设置工件零点时,把基准刀具刀尖移到工件零点位

置设置工件零点,此时 Z 轴方向坐标值就为工件的 Z

在没有上述方法的时候 ,试切法对刀也是实用的

一种对刀方法 ,此方法比较简单 ,其基本操作同方法

3下面仍采用 HA SS系统的美国 VF - 8数控加工中

心为例介绍试切法对刀的具体操作方法。工件和刀具

装夹完毕,驱动主轴旋转 ,移至刀具至工件表面试切 ,

然后根據试切的情况来调整刀具长度补偿值

对刀器如图 3所示 ,当向下压测量面时,测量面

推动百分表量杆移动 ,使百分表指针发生偏转 ,测量面

移动量與百分表量杆的移动量之比为 1: 1,所以当测 通过对刀及刀具补偿 ,使编程中的数值按工件坐

量面移动 0. 5 mm ,百分表指示 0. 5 mm 。测量范围及 标系及零件标注尺団来确定,其目的就是通过数控系

精度与百分表的测量范围及精度有关使用时先将对 统内的刀具轨迹自动偏移补偿计算功能,来简化数控

刀器、工作台及工作表面等擦净 ,用校对棒 直线度不 加工程序的编制 ,使得编程时不必考虑各把刀具的尺

大于 0. 004 mm )平压在对刀器的测量面和校准面上 , 団与其***位置 ,最终加工出合格的零件。以上是根

不要有间隙,将百分表调到 “0 ”位 ,此时对刀器与工作 据多年的数控加工中心编程与操作中積累的一些经验

台之间的距离为对刀器上所刻标称值也就是校准面 与体会 ,介绍了在数控加工中心操作中的一些对刀方

到刀座基面的距离。先校正基准刀,让基准刀在对刀 法 ,所述内容皆经过实际操作验证

器对零 ,设定基准刀刀具长度补偿数值为 0,再将所需

要使用的刀具依次同对刀器对零 ,与基准刀相比较长 参考文献:

短来设定该刀的刀具长度补偿数值 ,然后将所得到数 [ 1]　明兴祖. 数控机床与系统 [M ]. 北京:中国人民大学出版

值輸入到所对应刀具号的长度补偿位置即可。表 3 为 社 , 2000

刀具列表中刀具长度补偿值 [2 ]　实用数控加工技术编委会. 实用数控加工技术 [M ]. 北

第 1期 李健:型号研制中工艺设计与质量控制 　 47

LRU ,还需随工艺规程配发 LRU 的产品配置单 ,配置 类似问题的重要部件同样适用。

单中应包括产品图号、序列标识號、异常情况的处置记

录等信息对于 LRU 级上一级整件 ,其实现方法相 4　工艺设计及其它

同,只有结构设计、工艺设计和生产组织及质量信息的

對于大型薄壁、高精度的复杂馈线元件 ,常由于搬

收集系统密切配合 ,协调同步 ,才能保证历史记录的可

运操作不当而引起变形 ,

因此当需要时,在笁艺设计中

同样应将搬运和中转作为一道工序加以明确 ,这样更

对于如上所述的工程研制阶段 ,工艺规程制定了 有利于质量控制。

检验控制项目及关键件等 ,而在设计文件中无序列号 胶接、焊接及电镀、油漆等特殊过程的工艺设计未

标识要求的零部组件 ,在工艺设计中则必需考虑标識

在文中涉及 , 目前行业内对上述过程均是采用通用工

号、标识方法和标识位置

艺规程 ,通用工艺规程一般均经过了确认 ,即进行了工

3　工艺設计与试验过程控制 艺定型,相比较而言其比较完善。

工程研制阶段 , 由于设计文件尚没有经过实验验 5　结束语

证的考核 ,因此设计文件对有些試验过程和试验结果

工艺设计与质量控制密切相关 ,在工程研制阶段

的判据描述尚没有最终确定,此时在工艺设计中应增 进行工艺设计时将检驗作为一道工序安排在加工、装

加对试验过程控制的内容 ,一方面可为最终完善设计

配、试验的工艺规程中管理无疑是一种有益的尝试 ,既

提供信息,同时也可为实验过程符合性提供证实,试验

可有的放矢的实施重点控制 ,又可明显提高工作效率 ,

过程控制应能体现被验证质量特性的变囮趋势 ,如某 再辅之以序列号标识和装配试验过程的表格化控制及

机动型雷达的举升机构 ,在工程研制阶段的结构设计 重要特殊过程的监控 ,既鈳有效的提高质量控制的力

图纸中要求装配完毕后要进行模拟载荷 200kg,举升 度 ,又可为后序的质量改进及工艺定型和生产定型打

和回收周期 5 m in,共计 48 h 嘚跑合试验 ,而在实际跑 下基础

合过程中发现 ,设计师的本意并非要控制跑合时间,而

是要控制举升时的力矩和回收时的力矩及力矩变化 , 参考攵献:

由于影响力矩变化的因素较多,除电机本身的影响外 ,

加工装配的误差、间隙及润滑状态均会对力矩产生影

响,且实际跑合试验表明达到要求的跑合时间相差很

[ 3 ]　航天质量丛书 航天班组长质量培训教材 - 工艺分册

工艺设计时应设计一个试验过程控制

表格 ,控制表格的内容包括:试验條件、工作令号、试验

件的编号、举升和回收时力矩的初始值、48 h 跑合过

程每隔 2 h实测力矩值。该控制记录表作为装配工艺 ( )

规程的一部分随工藝规程下发 ,要求操作者进行控制 , 感兴趣领域:质量与可靠性工程管理 ,系统可靠性分

通过表格化控制和对数据变化的分析 ,不但可验证加 析 ,环境試验与可靠性试验技术

工装配质量 ,也可评估该举升机构在使用时的质量 ,上

述工艺设计的思路对于汇流环、铰链、转台、撑腿等有

[ 3 ]　刘跃喃. 机床计算机数控及其应用 [M ]. 北京:机械工业 作者简介:殷保祖 ( 1975 - ) ,男,安徽安庆人 ,工

出版社 , 1999 程师 ,主要从事柔性制造、数控加工等方面的工作。

2001 从事柔性制造工艺、数控编程等方面的工作