数控铣床加工中心常见对刀方法

对刀是数控加工中最重要的操作内容，其准确性将直接影响零件的加工精度。对刀方法一定要同零件加工精度要求相适应。该文较系统地讲述了数控铣床（加工中心）常见对刀方法的使用及其优缺点，有一定的实用价值。对刀的目的是通过刀具或对刀工具确定工件坐标系原点（程序原点）在机床坐标系中的位置，并将对刀数据输入到相应的存储位置或通过G92指令设定。它是数控加工中最重要的操作内容，其准确性将直接影响零件的加工精度。
一、工件的定位与装夹（对刀前的准备工作）
在数控铣床上常用的夹具有平口钳、分度头、三爪自定心卡盘和平台夹具等，经济型数控铣床装夹时一般选用平口钳装夹工件。把平口钳安装在铣床工作台面中心上，找正、固定
平口钳，根据工件的高度情况，在平口钳钳口内放入形状合适和表面质量较好的垫铁后，再放入工件，一般是工件的基准面朝下，与垫铁面紧靠，然后拧紧平口钳。
二、对刀点、换刀点的确定
(1)对刀点的确定
对刀点是工件在机床上定位装夹后，用于确定工件坐标系在机床坐标系中位置的基准点。对刀点可选在工件上或装夹定位元件上，但对刀点与工件坐标点必须有准确、合理、简单的位置对应关系，方便计算工件坐标系的原点在机床上的位置。一般来说，对刀点最好能与工件坐标系的原点重合。
(2)换刀点的确定
在使用多种刀具加工的铣床或加工中心上，工件加工时需要经常更换刀具，换刀点应根据换刀时刀具不碰到工件、夹具和机床的原则而定。
三、数控铣床的常用对刀方法
对刀操作分为X、Y向对刀和Z向对刀。对刀的的准确程度将直接映影响加工精度。对刀方法一定要同零件加工精度要求相适应。
根据使用的对刀工具的不同，常用的对刀方法分为以下几种：(1)试切对刀法；(2)塞尺、标准芯棒和块规对刀法；(3)采用寻边器、偏心棒和Z轴设定器等工具对刀法；(4)顶尖对刀法；(5)百分表（或千分表）对刀法；(6)专用对刀器对刀法。
另外根据选择对刀点位置和数据计算方法的不同，又可分为单边对刀、双边对刀、转移（间接）对刀法和“分中对零”对刀法（要求机床必须有相对坐标及清零功能）等。
1.试切对刀法
这种方法简单方便，但会在工件表面留下切削痕迹，且对刀精度较低。
如图1所示，以对刀点（此处与工件坐标系原点重合）在工件表面中心位置为例（采用双边对刀方式）。


(1)X、Y向对刀
◎将工件通过夹具装在工作台上，装夹时，工件的四个侧面都应留出对刀的位置。
◎起动主轴中速旋转，快速移动工作台和主轴，让刀具快速移动到靠近工件左侧有一定安全距离的位置，然后降低速度移动至接近工件左侧。
◎靠近工件时改用微调操作（一般用0.01mm来靠近），让刀具慢慢接近工件左侧，使刀具恰好接触到工件左侧表面（观察，听切削声音、看切痕、看切屑，只要出现其中一种情况即表示刀具接触到工件），再回退0.01mm。记下此时机床坐标系中显示的X坐标值，如-240.500等。
◎沿Z正方向退刀，至工件表面以上，用同样方法接近工件右侧，记下此时机床坐标系中显示的X坐标值，如-340.500等。
◎据此可得工件坐标系原点在机床坐标系中X坐标值为{-240.500+（-340.500）}/2=-290.500。
◎同理可测得工件坐标系原点W 在机床坐标系中的Y坐标值。
(2)Z向对刀
◎将刀具快速移至工件上方。
◎起动主轴中速旋转，快速移动工作台和主轴，让刀具快速移动到靠近工件上表面有一定安全距离的位置，然后降低速度移动让刀具端面接近工件上表面。
◎靠近工件时改用微调操作（一般用0.01mm来靠近），让刀具端面慢慢接近工件表面（注意刀具特别是立铣刀时最好在工件边缘下刀，刀的端面接触工件表面的面积小于半圆，尽量不要使立铣刀的中心孔在工件表面下刀），使刀具端面恰好碰到工件上表面，再将Z轴再抬高0.01mm，记下此时机床坐标系中的Z值，如-140.400等，则工件坐标系原点W在机床坐标系中的Z坐标值为-140.400。
(3)数据存储
将测得的X、Y、Z值输入到机床工件坐标系存储地址G5*中（一般使用G54~G59代码存储对刀参数）。
(4)起动生效
进入面板输入模式（MDI），输入“G5*”，按起动键（在“自动”模式下），运行G5*使其生效。
(5)检验
检验对刀是否正确，这一步是非常关键的。
2.塞尺、标准芯棒、块规对刀法
此法与试切对刀法相似，只是对刀时主轴不转动，在刀具和工件之间加入塞尺（或标准芯棒、块规），以塞尺恰好不能自由抽动为准，注意计算坐标时这样应将塞尺的厚度减去。因为主轴不需要转动切削，这种方法不会在工件表面留下痕迹，但对刀精度也不够高。
3.采用寻边器、偏心棒和Z轴设定器等工具对刀法
操作步骤与采用试切对刀法相似，只是将刀具换成寻边器或偏心棒。
这是最常用的方法，效率高，能保证对刀精度。使用寻边器时必须小心，让其钢球部位与工件轻微接触，同时被加工工件必须是良导体，定位基准面有较好的表面粗糙度。Z轴设定器一般用于转移（间接）对刀法。
加工一个工件常常需要用到不止一把刀。第二把刀的长度与第一把刀的装刀长度不同，需要重新对零，但有时零点被加工掉，无法直接找回零点，或不容许破坏已加工好的表面，还有某些刀具或场合不好直接对刀。这时候可采用间接找零的方法。
(1)对第一把刀
◎对第一把刀的Z时仍然先用试切法、塞尺法等。记下此时工件原点的机床坐标Z1。第一把刀加工完后，停转主轴。
◎把对刀器放在机床工作台平整台面上（如虎钳大表面）。
◎在手轮模式下，利用手摇移动工作台至适合位置，向下移动主轴，用刀的底端压对刀器的顶部，表盘指针转动，最好在一圈以内，记下此时Z轴设定器的示数A并将相对坐标Z轴清零。
◎抬高主轴，取下第一把刀。
(2)对第二把刀
◎装上第二把刀。
◎在手轮模式下，向下移动主轴，用刀的底端压对刀器的顶部，表盘指针转动，指针指向与第一把刀相同的示数A位置。
◎记录此时Z轴相对坐标对应的数值Z0（带正负号）。
◎抬高主轴，移走对刀器。
◎将原来第一把刀的G5*里的Z1坐标数据加上Z0（带正负号），得到一个新的Z坐标
◎这个新的Z坐标就是我们要找的第二把刀对应的工件原点的机床实际坐标，将它输入到第二把刀的G5*工作坐标中，这样，就设定好了第二把刀的零点。其余刀与第二把刀的对刀方法相同。
注：如果几把刀使用同一G5*，则步骤改为把Z0存进二号刀的长度参数里，使用第二把刀加工时调用刀长补正G43H02即可。
4.顶尖对刀法
(1)X、Y向对刀
◎将工件通过夹具装在机床工作台上，换上顶尖。
◎快速移动工作台和主轴，让顶尖移动到近工件的上方，寻找工件画线的中心点，降低速度移动让顶尖接近它。
◎改用微调操作，让顶尖慢慢接近工件画线的中心点，直到顶尖尖点对准工件画线的中心点，记下此时机床坐标系中的X、Y坐标值。
(2)Z向对刀
卸下顶尖，装上铣刀，用其他对刀方法如试切法、塞尺法等得到Z轴坐标值。
5.百分表（或千分表）对刀法
该方法一般用于圆形工件的对刀。
(1)X、Y向对刀
如图2所示，将百分表的安装杆装在刀柄上，或将百分表的磁性座吸在主轴套筒上，移动工作台使主轴中心线（即刀具中心）大约移到工件中心，调节磁性座上伸缩杆的长度和角度，使百分表的触头接触工件的圆周面，（指针转动约0.1mm）用手慢慢转动主轴，使百分表的触头沿着工件的圆周面转动，观察百分表指针的便移情况，慢慢移动工作台的X轴和Y轴，多次反复后，待转动主轴时百分表的指针基本在同一位置（表头转动一周时，其指针的跳动量在允许的对刀误差内，如0.02mm），这时可认为主轴的中心就是X轴和Y轴的原点。
(2)Z向对刀
卸下百分表装上铣刀，用其他对刀方法如试切法、塞尺法等得到Z轴坐标值。
图2 百分表（或千分表）对刀法

6.专用对刀器对刀法
传统对刀方法有安全性差(如塞尺对刀，硬碰硬刀尖易撞坏)、占用机时多(#p#分页标题#e#如试切需反复切量几次)及人为带来的随机性误差大等缺点，已经适应不了数控加工的节奏，非常不利于发挥数控机床的功能。用专用对刀器对刀有对刀精度高、效率高、安全性好等优点，把繁琐的靠经验保证的对刀工作简单化了，保证了数控机床的高效高精度特点的发挥，已成为数控加工机上解决刀具对刀不可或缺的一种专用工具。由于加工任务不同，专用对刀器也千差万别，在这里就不再展开了，读者可在具体的工作中根据不同的需要设计不同的对刀器，来满足各自的加工需求。