我们在数控铣床 (加工中心) 上自动加工零件前, 首先一定要确定工件坐标系, 这个坐标系是编程人员以工件上的某一点为坐标原点建立的一个坐标系, 是用来定义工件形状和刀具相对工件运动的坐标系。那么如何在机床上确定工件坐标系呢, 这就是本文所要探讨的对刀问题。对刀是数控铣床 (加工中心) 加工中的主要操作和重要技能, 所谓对刀就是使刀具的刀位点与工件坐标系原点重合, 也即就是测量工件坐标系原点与机床原点之间的偏移距离 (工件坐标系原点在以刀位点为参照的机床坐标系里的坐标值) 。
对刀的方法有很多种, 本文以数控铣床、加工中心 (采用FUNAC0I-mate数控系统) 为例介绍几种常用的对刀方法, 本文约定以工件坐标系原点在工件上表面中心处为例。
(1) 在工作台上用平口钳夹好工件, 注意装平、装正、装实的六字原则, 还需根据零件的加工深度确定好工件伸出平口钳的高度, 以免加工中过切平口钳台面。
(2) 装夹好分中棒; (分中棒又叫寻边器, 是在CNC数控加工中, 用于精确确定被加工工件的中心位置的一种检测工具, 因为生产的需要分中棒有不同的类型, 如光电式偏置式等, 比较常用的是偏置式。应用光电式分中棒分中时, 不需要主轴旋转, 精度可达±0.005 mm, 应用偏置式分中棒分中时, 主轴以400～600 RPM的速度转动) 。
(3) 屏幕上机床坐标切换为相对坐标界面。
将机床操作模式切换为“手轮模式”, 用手轮方式进行对刀
(1) 移动工作台, 使分中棒通过调节X轴工作台的移动速度渐渐靠近并接触工件左侧面, 如果是偏置式分中棒, 就看上下棒体是否同心, 如果是电子式分中棒, 就会发出警报声及亮警示灯。 (2) 提刀, 并将此时的X坐标值清零 (在屏幕上输入X, 按软键[起源]) 。 (3) 同步骤 (1) , 使刀具接触工件的右侧面, 提刀。 (4) 方法1:算出此时X坐标值除以2的值, 并把刀具移至该点, 则此时刀位点所在位置即为工件X向的中点, 按MDI键盘上的OFFSET SETTING键, 按软键[坐标系]进入工件坐标系界面, 将光标移至G54, 输入X0, 按软键盘[测量]。
方法2:算出此时X坐标值除以2的值 (以a表示) , 在屏幕上输入Xa, 按软键[预定], 则相对坐标X=0的位置即为工件X向的中点, 将刀具移动到X坐标为零的点, 设置G54的X同方法1。
方法3:算出此时X坐标值除以2的值 (以a表示) , 注意+/-号, 同上方法进入到G54, 输入Xa, 按软键盘[测量], 用这种方法就可以不用将刀具移至工件中心。
(5) 按上述步骤和方法对Y轴分中并设置G54的Y。
(1) 同1.1。
(2) 装夹好刀具, 注意刀具的伸出长度在与工件、夹具不干涉的情况下, 尽量伸出来短, 以增强刀具的刚性。
(3) 纸片对刀方法原理同分中棒对刀原理, 要注意的就是。
(1) 在安装并校正好的毛坯四个侧面及上表面粘上有油的薄纸片。 (2) 使主轴中速旋转 (600～800 PRM) 。 (3) 若铣刀接触到工件侧面的纸片, 纸片会随着主轴的旋转而移动。
当然也可以用一只手调节手轮, 另一只手不停拉动纸片, 直到拉动纸片时, 纸片上有划痕或划破的痕迹, 就说明刀具与工件表面已接触到了, 当然此种方法刀具是不能旋转的。
(1) Z轴设定器有一定高度, 一般是50～100 mm之间, 首先需将Z轴设定器调好零位。对刀时, 将Z轴设定器放在工件上表面上。
(2) 移动刀具, 注意此时主轴不能旋转, 使刀尖渐渐靠近并接触Z轴设定器, 使表针对“0”, 此处我们假定使用的Z轴设定器高度为50 mm, 然后进入到G54页面, 输入Z50, 按软键盘[测量]。
我们用一把刀具放在工件上表面上, 注意此时主轴不能旋转, 使刀尖渐渐靠近并接触我们滚动放在工件表面上的刀具。此处我们假设用的是Φ16 mm的刀具, 然后进入到G54页面, 输入Z16., 按软键盘[测量]。
方法1:我们在工件上表面粘上有油的纸片, 此时刀具用中速旋转, 当刀具接触工件上表面粘油的纸片, 纸片会随着刀具的旋转而移动, 此处我们假设纸片的厚度为0.1 mm, 然后进入到G54页面, 输入Z0.1., 按软键盘[测量]。
方法2:我们在工件上表面放上纸片此时刀具不能旋转, 用一只手调节手轮, 另一只手不停拉动纸片, 直到拉动纸片时, 纸片上有划痕或划破的痕迹, 此处我们假设纸片的厚度为0.1 mm, 然后进入到G54页面, 输入Z0.1., 按软键盘[测量]。
关于Z向对刀, 我们也可以使用标准量块对刀, 其原理和方法是相通的。
说明:数控铣床因没有自动换刀功能只能手动换刀, 换刀后需重新对刀, 但此时的工件对于机床来说, X和Y方向的位置是唯一确定的, 所以只需对Z向就可以了。这时分两种情况。
换刀后利用上述Z轴对刀方法再次对回原有的对刀基准面, 再进行G54工作坐标系的Z轴设定即可。
(1) 执行完一个加工程序后, 勿卸刀, 对一辅助基准面 (该辅助基准面应与原有的对刀基准面平行, 但不一定在同一平面上) , 找出辅助基准面与原有对刀基准面的高度差值 (即Z向的绝对坐标值) 并记下该值b, 注意+/-号。 (2) 手动换刀 (包括卸刀→装刀) 。 (3) 用换刀后的刀具对辅助基准面。 (4) 将光标移至G54坐标系上, 输入Zb, 按软键盘[测量]。
对本文介绍的上述对刀方法, 笔者都进行了验证, 都取得了较好的效果。读者可根据其数控铣、加工中心及加工零件的特点, 选择适合自己的对刀方法。对于任何数控铣及加工中心系统来说, 对刀原理都是相通的, 那么对其它数控系统也具有一定的推广价值。
摘要：本文结合使用数控铣床、加工中心 (采用FUNAC0i-mate数控系统) 的实际经验, 控讨了几种常用的数控铣床 (加工中心) 的对刀方法。
关键词：刀位点,工件坐标系,对刀方法,调刀补
[1] 江惠明.数控铣床应用中的几种对刀方法[J].贵州:现代机械, 2011 (6) .
[2] 黄启红.对刀设定工件坐标系的控制方法研究[J].广西:装备制造技术, 2010 (1) .
[3] 葛小霞.金工实习中数控铣床对刀方法的实践运用[J].甘肃:甘肃科技, 25 (1) .
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