淺談數(shù)控銑床幾種對刀方法的分析比較

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

1、概述

數(shù)控銑床是在傳統(tǒng)銑床基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型數(shù)控裝備，與傳統(tǒng)銑床相比，數(shù)控銑床的加工工藝基本不變，結(jié)構(gòu)也基本相似。但是數(shù)控銑床因采用數(shù)控技術(shù)，因 而能加工輪廓形狀比較復(fù)雜的零件，相比傳統(tǒng)銑床具有零件加工適應(yīng)性強的特點，比如可以加工用數(shù)學(xué)模型描述的復(fù)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(shù)控銑床加工精度高，數(shù)控裝置的脈沖當(dāng)量一般為0.001mm，生產(chǎn)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(shù)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(diào)整數(shù)控裝置中的加工程序、裝夾工具和調(diào)整刀具 數(shù)據(jù)，因此，數(shù)控銑床可以使工作效率得到明顯提高。

2、數(shù)控銑床對刀的重要性

數(shù)控銑床分為帶刀庫和不帶刀庫兩大類，其中帶刀庫的數(shù)控銑床又稱為加工中心。選用數(shù)控銑床刀具時，要根據(jù)被加工零件的幾何形狀、材料、表面質(zhì)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(shù)控 銑床加工而言，其加工步驟主要為工藝分析、數(shù)學(xué)計算、編程及模擬、對刀、試切、正式加工等環(huán)節(jié)。其中，保證數(shù)控銑床加工質(zhì)量的一項重要環(huán)節(jié)就是對刀，這是 由于數(shù)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(zhì)量。數(shù)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(jù)。對于數(shù)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(shù)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(xiàn)。

3、數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)控銑床多工位加工中的對刀問題

對于臥式數(shù)控銑床，當(dāng)主軸和工作臺分別回零后，工作臺回轉(zhuǎn)中心將與機床參考點在水平面內(nèi)的投影重合。此時工作臺回轉(zhuǎn)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(dāng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(yīng)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(shù)控銑床幾種對刀方法的分析比較

數(shù)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(jīng)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(dāng)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(dāng)觸頭與工件表面接觸時就形成回路電流，使內(nèi)部電路產(chǎn)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(chǎn)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(yīng)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(yè)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(shù)，有利于提高加工質(zhì)量。在使用對刀儀時應(yīng)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(tài)測量的刀具尺寸和實際加工出的尺寸之間有一差值，靜態(tài)測量的刀具尺寸 應(yīng)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(jīng)驗預(yù)選，一般要偏大0.01～0.05mm。

5.3　刀具Z向?qū)Φ?

Z向?qū)Φ兑话阌袃煞N方法：

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

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

6、結(jié)語

對刀是影響數(shù)控銑床加工質(zhì)量的一項重要環(huán)節(jié)，在數(shù)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(shù)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(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。