数控机床对刀方法

潘文剑

摘要：对刀在数控加工中是用来建立工件与机床之间相对位置关系的一种重要手段，是数控加工中的主要操作和重要技能。在数控机床的加工操作中掌握正确的手动对刀方法和正确的对刀机床操作过程对零件加工精度的影响至关重要。文中阐述了数控加工的常用对刀方法，分析了各种对刀方法的优缺点。

关键词：数控机床；加工精度；对刀方法

中图分类号：TG659 文献标识码：A

利用机床对工件进行切削加工，即刀具切削刃相对工件的运动过程，在加工前必须建立刀具与工件的相对位置关系。在数控加工中，对刀是在数控机床上建立工件坐标系的一个具体操作的实施手段，是把编程坐标原点和加工坐标原点有效地统一的实施过程。对刀的目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置，对刀点可以设在零件上、夹具上或机床上，对刀时应使对刀点与刀位点重合。数控机床的对刀操作是数控加工中重要而关键的环节，对刀精度直接影响零件的加工质量，而对刀效率也与数控加工效率密切相关。

数控机床常用的对刀方法有三种：一般对刀、机外对刀仪对刀、机内自动对刀。

1 一般对刀

一般对刀，是指在机床上、借助一般通用简单量仪的对刀。这种方法一般具有：简单、实用，但对刀精度一般较低。

图1 百分表（或千分表）对刀

1）用百分表（或千分表）对刀

①用磁性表座将百分表（或千分表）吸在机床主轴端面上，并低速转动主轴；

②用手动操作，使旋转的表头分别靠近X、Y方向的孔壁上，并使表针产生一个预压量；

③分别在X、Y方向上微量移动工作台，使表头旋转一周时，其指针的摆动量控制在允许的误差范围内，此时可认为主轴回转轴线与工件孔中心线重合。

2）采用碰刀或试切方式对刀

当精度要求不高时，可直接利用加工刀具进行对刀。其操作方法步骤如下：

①将刀具安装在主轴上，并使之中速旋转；

②分别沿X、Y方向，使刀具靠近工件被测边，直到与工件表面轻微接触；

③保持X、Y坐标不变，沿Z向使刀具离开工件表面；

④将X、Y坐标值置零；

⑤分别沿X、Y方向，使刀具偏置移动一个刀具半径值；

⑥此时的X、Y坐标值就是被测边的坐标偏置值，对其进行坐标偏置设置即可。

图2 试切法对刀

这种方法操作简单，但精度较低，会在工件表面留下刀痕。为避免工件损伤，可让刀具离开工件一个距离，用塞尺进行检测，此时偏置移动距离也应该多一个塞尺厚度。推而广之，也可以用标准量棒和块规对刀。

图3 标准量棒和块规对刀

3）采用寻边器对刀

①将寻边器装在主轴上，并将寻边器测头大致移动到被测工件表面上方；

②将测头下移到球心低于工件上端面位置；

③沿X（或Y）方向慢速移动测头，直到测头接触工件侧面，指示灯亮，然后反向移动到指示灯灭；

④逐级降低移动速度（0.1mm →0.01mm →0.001mm），重复步骤③的操作，直到指示灯长亮为止；

⑤将此时机床坐标X（或Y）值置零，将测头反向移动到工件另一侧面处；

⑥重复步骤④的操作；

⑦记下此时机床X（或Y）坐标值；

⑧将主轴移动到X（或Y）坐标值的一半，此处即为两侧面的对称面位置。

图4 光电式寻边器对刀 图5 机械式寻边器的对刀原理

机械式寻边器有上下两部分、中间通过弹簧连接成一个整体，上部分夹持在机床主轴上，当主轴回转时，由于离心力的作用，上下部分将会出现偏心，当下部分逐渐靠近工件时，其偏心将会逐渐减小。机械式寻边器结构简单、价格便宜。由于其结构特点，不适合在卧式机床上使用。其对刀操作方法与光电式基本相同，不同的是根据测头离心偏摆进行对刀。

4）刀具Z向对刀

①将Z轴对刀器放在工件对刀平面上，进行调零设定；

②选定一把刀具压Z轴对刀器顶面，使百分表（或千分表）指针指到调零位置；

③设定Z向坐标零点（须考虑Z轴对刀器的高度）；

④依次用其它刀具，重复步骤②的操作，并记下各刀具的Z向坐标值，如A、B、C；

⑤用这些值对相应刀具进行补偿设置。

图6 Z轴对刀器对刀图7不同刀具的Z向补偿

2 机外对刀仪对刀

机外对刀的本质是测量出刀具假想刀尖点到刀具台基准之间X及Z方向的距离。利用机外对刀仪可将刀具预先在机床外校对好，以便装上机床后将对刀长度输入到相应刀具补偿号即可以使用。

机外对刀仪不仅可以用来测量刀具的长度和直径，也可以测量刀具的形状和角度。这些参数对工件的加工质量均有影响，刀库中存放的刀具应有这些参数的比较详尽描述。另外，当刀具损坏需要更换新刀具时，可以用机外对刀仪测出新刀相对于原刀具的偏差，以便进行补偿、保证加工的正常进行。

3 机内自动对刀

机内自动对刀是通过刀尖检测系统实现的，刀尖以设定的速度向接触式传感器接近，当刀尖与传感器接触并发出信号，数控系统立即记下该瞬间的坐标值，并自动修正刀具补偿值。

4 结语

在数控加工中，由于对刀是数控机床加工操作非常关键的一个操作步骤，对刀的正确性直接影响了零件加工精度[1]，因此在数控机床的加工操作中掌握正确的手动对刀方法和正确的对刀机床操作过程对零件加工质量有很大帮助。

参考文献：

[1]贾慧兰.数控车床手动对刀方法[J].数字技术与应用,2012(6)