淺談數控銑床幾種對刀方法的分析比較

　　摘要：與傳統銑床相比，數控銑床具有銑床、鏜床、鉆床等強大功能，但隨著現代機械加工產業對精度要求的逐步提高，它們對數控銑床的加工精度要求也在隨之提高。文章對數控銑床的重要性、數控銑床對刀前的準備工作以及臥式數控銑床多工位加工中的對刀問題等進行闡述，對數控銑床幾種對刀方法進行了分析比較。

1、概述

　　數控銑床是在傳統銑床基礎上發展起來的一種新型數控裝備，與傳統銑床相比，數控銑床的加工工藝基本不變，結構也基本相似。但是數控銑床因采用數控技術，因而能加工輪廓形狀比較復雜的零件，相比傳統銑床具有零件加工適應性強的特點，比如可以加工用數學模型描述的復雜曲線零件以及三維空間曲面類零件;還具備在加工一次裝夾定位后可以進行多道工序加工零件的功能;數控銑床加工精度高，數控裝置的脈沖當量一般為0.001mm，生產自動化程度高，不但可以減輕操作者的勞動強度，還可有效避免了操作人員的操作失誤;數控銑床一般不需要使用專用夾具，在更換加工工件時只需調整數控裝置中的加工程序、裝夾工具和調整刀具數據，因此，數控銑床可以使工作效率得到明顯提高。

2、數控銑床對刀的重要性

　　數控銑床分為帶刀庫和不帶刀庫兩大類，其中帶刀庫的數控銑床又稱為加工中心。選用數控銑床刀具時，要根據被加工零件的幾何形狀、材料、表面質量要求、切削性能及加工余量等選擇剛性好、耐用度高的刀具。銑刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃傾角等，為滿足不同的加工需要，有多種角度組合型式。對于數控銑床加工而言，其加工步驟主要為工藝分析、數學計算、編程及模擬、對刀、試切、正式加工等環節。其中，保證數控銑床加工質量的一項重要環節就是對刀，這是由于數控銑床本身的加工過程是按照編制程序進行控制的，只有建立正確合理的坐標系，才能保證刀具運動軌跡的合理性，進而保證加工質量。數控銑床坐標系分為機床坐標系和機械坐標系兩種，其中機床坐標系是以機床參考點作為坐標原點建立的坐標系，而機械坐標值才是判斷刀具位置的重要依據。對于數控銑床來說，由于工件原點是一個;動點，只有確定工件原點的機械坐標值才能夠準確地將編制程序運用到數控銑床加工之中，而想要準確地確定工件原點的機械坐標值就必須通過對刀來實現。

3、數控銑床對刀前的準備工作

3.1　對刀點的確定

　　對刀點是工件在機床上定位裝夾后，用于確定工件坐標系在機床坐標系中位置的基準點。對刀點的準確性是保證數控銑床加工精度的重要前提，因此對刀點的確定十分重要。;對刀點又被稱為;起刀點和;程序起點，其確定原則一般如下：對刀點要有利于程序編程;對刀點位置需容易被查看，進而方便機械加工;對刀點位置需容易被檢驗，進而便于提高工件的加工精度;在一般情況下，對刀點采用的均是工件坐標系的原點。

3.2　換刀點的確定

　　在數控銑床加工過程中難免遇到多刀加工，無論是自動換刀還是手動換刀，都需要確定換刀點的位置。因此，確定換刀點對于數控銑床多刀加工時的精度掌握十分重要。一般情況下，換刀點確定是以不允許碰傷刀具、夾具和工件為原則，換刀點在加工工件的輪廓外，并留有一定的安全空間。

4、臥式數控銑床多工位加工中的對刀問題

　　對于臥式數控銑床，當主軸和工作臺分別回零后，工作臺回轉中心將與機床參考點在水平面內的投影重合。此時工作臺回轉中心到主軸軸線與主軸前端面的交點的距離為XC、YC;機床坐標系下顯示的坐標值此時為零，當主軸或工作臺移動后，機床坐標系下所顯示的X、Y值就是工作臺回轉中心相對機床參考點的坐標值，主軸中心相對機床原點的Z坐標值。在確定的工位，移動主軸和工作臺，使所選的工件原點在X向、Y向與主軸軸線重合，在Z向與主軸前端面重合，即刀位點與工件原點重合，這時工作臺回轉中心在機床坐標系中的坐標值，即為該工位時工件坐標系原點在機床坐標系中的坐標值。將此值輸入到零點偏置寄存器相應位置，就可使用G54-G59指令建立工件坐標系。若使用G92指令建立工件坐標系，則刀位點也為主軸軸線與主軸前端面的交點，主軸和工作臺的起始位置都在零點，則輸入到零點偏置寄存器的值的負值即為G92指令后的X、Y、Z坐標值。

5、數控銑床幾種對刀方法的分析比較

　　數控銑床加工時，對刀一般以機床主軸軸線與刀具端面的交點為刀位點。因此，無論采用何種工具對刀，目的都是為了使機床主軸軸線與刀具端面的交點與對刀點重合。

　　5.1　對刀點為圓柱孔的中心線

　　5.1.1　采用千分表對刀。該種操作方法比較麻煩，效率較低，但對刀精度較高，對被測孔的精度要求較高，該方法適用于經過鉸或鏜加工的孔，對于粗加工后的孔不宜采用該方法。

　　5.1.2　采用尋邊器對刀。光電式尋邊器一般由柄部和觸頭組成，兩者之間存有一個固定的電位差。當觸頭裝在機床主軸上時，工作臺上的工件與觸頭電位相同，當觸頭與工件表面接觸時就形成回路電流，使內部電路產生光、電信號。該方法與千分表對刀相比較，操作簡單，但精度較低。

　　5.2　對刀點為兩相互垂直直線的交點

　　5.2.1　采用碰刀方式對刀。對于精度要求不高的加工，可以采用加工時所使用的刀具直接進行碰刀對刀，該方法比較實用，但由于其產生碰刀就會在工件表面留下痕跡，進而影響到對刀精度。為避免損傷工件表面，可以在刀具和工件之間加入塞尺進行對刀，在編程計算時就應將塞尺的厚度減去。

　　5.2.2　機外對刀儀對刀。機外對刀儀是用來測量刀具的長度、直徑和刀具形狀、角度的專業工具。用機外對刀儀還可測量刀具切削刃的角度和形狀等參數，有利于提高加工質量。在使用對刀儀時應注意以下問題：

　　使用前要用標準對刀心軸進行校準，每次使用前要對Z軸和X軸尺寸進行校準和標定;靜態測量的刀具尺寸和實際加工出的尺寸之間有一差值，靜態測量的刀具尺寸應大于加工后孔的實際尺寸，因此對刀時要考慮一個修正量，一般該修正量依靠操作者的經驗預選，一般要偏大0.01～0.05mm。

　　5.3　刀具Z向對刀

Z向對刀一般有兩種方法：

　　5.3.1　機上對刀：該方法是采用Z向設定器依次確定每把刀具與工件在機床坐標的相互位置關系。

　　5.3.2　機上對刀配合機外刀具預調，該方法對刀精度和效率高，但投資大。

6、結語

　　對刀是影響數控銑床加工質量的一項重要環節，在數控銑床對刀前必須做好對刀點和換刀點的確定，進而確定工件坐標系在機床坐標系中位置的基準點。數控銑床的對刀方法有很多種，不同對刀方法有著不同特點，無論采用何種工具對刀，目的都是為了使機床主軸軸線與刀具端面的交點與對刀點重合，提高加工精度，促進機械加工產業的快速發展。