浅谈数控机床的对刀

一、数控机床对刀的意义和原理

数控机床的对刀是加工前必需的准备工作。对刀的目的是为了建立工件坐标系，就是确定工件在机床工作台中的位置，实际上就是求对刀点在机床坐标系中的坐标。对刀要精确、快捷。

CJK6032A数控机床有4把不同的车刀。在对刀时，选择其中的一把作为标准刀（例如外圆车刀），其他3把刀只需输入它们相对于标准刀在X轴、Z轴方向上的位置差，即刀具偏置值即可，在编程时不用考虑它们的实际长度。

二、对刀的方法和步骤

在机床上装夹好工件后，开启机床和计算机，进入华中I型车削数控系统，然后按下面的步骤操作：

第一步，选择回零功能，机床回参考点M，建立机床坐标系；

第二步，选择工件上一已知点A（一般为外圆右端面上一点），开启主轴正转，换上标准刀（1号外圆车刀），用步进和点动功能使刀具趋近于A点，并刚好切削为止，记录下A点在机床坐标系下的X轴和Z轴坐标X（A1）和Z（A1）；

第三步，退出刀具，停止主轴，测出A点工件直径D（A），则工件原点O在机床坐标下坐标为：X（O）=X（A1）-D（A）；Z（O）=Z（A1）；

第四步，设对刀点P在工件坐标系下坐标为（XP，ZP），则P点在机床坐标系下坐标为：X|P=XO+XP Z|P=XO+ZP；

第五步，用步进和点动功能使刀具精确定位在P点。

数控机床的操作功能中，对刀比较难操作，并且要求相当高。随着机床技术、电子计算机技术、精密机械技术、CAD／CAM和自动检测技术的发展，对刀将会更快捷、更精确。数控机床将是未来机械加工业的主要加工工具，柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS）A将是工业生产的重要组织形式。

三、数控车试切对刀法的原理及对刀思路

深入理解数控车床的对刀原理，对于操作者保持清晰的对刀思路、熟练掌握对刀操作以及提出新的对刀方法都具有指导意义。对刀的实质，是确定随编程而变化的工件坐标系的程序原点在唯一的机床坐标系中的位置。对刀的主要工作是获得基准刀程序起点的机床坐标，确定非基准刀相对于基准刀的刀偏置。本文作以下约定来说明试切法对刀的原理与思路：使用华中教学型系统以工件右端面中心为程序原点，用G92指令设定工件坐标系；直径编程，程序起点H的工件坐标为（100，50）；刀架上装4把刀，1号刀为90°外圆粗车刀，2号基准刀为90°外圆精车刀，3号刀为切断刀，4号刀为60°三角螺纹刀。

基准刀按照“手动试切工件的外圆与端面，分别记录显示器（CRT）显示试切点A的X轴、Z轴机床坐标推出程序原点O的机床坐标推出程序起点H的机床坐标”的思路对刀。这样建立的工件坐标系是以基准刀的刀尖位置建立的工件坐标系。

如图1所示，由于各刀装夹在刀架的X、Z方向的伸长和位置不同，当非基准刀转位到加工位置时，刀尖位置B相对于A点就有偏置，原来建立的工件坐标系就不再适用了。此外，每把刀具在使用过程中还会出现不同程度的磨损，因此各刀的刀偏置和磨损值需要进行补偿。获得各刀刀偏置的基本原理是：各刀均对准工件上某一基准点，由于CRT显示的机床坐标不同，因此将非基准刀在该点处的机床坐标通过人工计算或系统软件计算减去基准刀在同样点的机床坐标，就得到了各非基准刀的刀偏置。

受多种因素的影响，手动试切对刀法的对刀精度十分有限，故将这一阶段的对刀称为粗略对刀。为得到更加准确的结果，加工前在零件加工余量范围内设计简单的自动试切程序，按照“自动试切测量误差补偿”的思路，反复修调基准刀的程序起点位置和非基准刀的刀偏置，使程序加工指令值与实际测量值的误差达到精度要求，将这一阶段的对刀称为精确对刀。由于保证基准刀程序起点处于精确位置是得到准确的非基准刀的刀偏置的前提，因此一般修正了前者再修正后者。综合这两个阶段的对刀，试切法对刀的基本操作流程如下：用基准刀手动试切得到对刀基准点的机床坐标人工计算或自动获得各非基准刀的刀偏置基准刀处于大概的程序起点位置基准刀反复调用试切程序，测量尺寸后，以步进或MDI方式移动刀架进行误差补偿，修正其程序起点的位置非基准刀反复调用试切程序，在原刀偏置的基础上修正刀偏置基准刀处于准确的程序起点不动。

上述各种对刀方法，简便、实用、有效，能满足数控车技能考证和工业生产的精度要求。

（作者单位：许昌市高级技工学校）