對刀是數控加工中的主要操作和重要技能。在一定條件下,對刀的精度可以決定零件的加工精度,同時,對刀效率還直接影響數控加工效率。僅僅知道對刀方法是不夠的,還要知道數控系統的各種對刀設置方式,以及這些方式在加工程序中的調用方法,同時要知道各種對刀方式的優缺點、使用條件等。
一、對刀原理
對刀的目的是為了建立工件坐标系,直觀的說法是,對刀是确立工件在機床工作台中的位置,實際上就是求對刀點在機床坐标系中的坐标。對于數控車床來說,在加工前首先要選擇對刀點,對刀點是指用數控機床加工工件時,刀具相對于工件運動的起點。對刀點既可以設在工件上(如工件上的設計基準或定位基準),也可以設在夾具或機床上,若設在夾具或機床上的某一點,則該點必須與工件的定位基準保持一定精度的尺寸關系。
二、對刀方法在數控加工中,對刀的基本方法有試切法、對刀儀對刀和自動對刀等。本文以數控銑床為例,介紹幾種常用的對刀方法。
1、試切對刀法
這種方法簡單方便,但會在工件表面留下切削痕迹, 且對刀精度較低。如圖1所示,以對刀點(此處與工件坐标系原點重合)在工件表面中心位置為例采用雙邊對刀方式。
(1)x,y向對刀。
①将工件通過夾具裝在工作台上,裝夾時,工件的四個側面都應留出對刀的位置。
②啟動主軸中速旋轉,快速移動工作台和主軸,讓刀具快速移動到靠近工件左側有一定安全距離的位置,然後降低速度移動至接近工件左側。
③靠近工件時改用微調操作(一般用0.01mm)來靠近,讓刀具慢慢接近工件左側,使刀具恰好接觸到工件左側表面(觀察,聽切削聲音、看切痕、看切屑,隻要出現一種情況即表示刀具接觸到工件),再回退0.01mm。記下此時機床坐标系中顯示的坐标值,如-240.500。
④沿z正方向退刀,至工件表面以上,用同樣方法接近工件右側,記下此時機床坐标系中顯示的坐标值,如-340.500。
⑤據此可得工件坐标系原點在機床坐标系中坐标值為{-240.500 (-340.500)}/2=-290.500。
⑥同理可測得工件坐标系原點在機床坐标系中的坐标值。
(2)z向對刀。
①将刀具快速移至工件上方。
②啟動主軸中速旋轉,快速移動工作台和主軸,讓刀具快速移動到靠近工件上表面有一定安全距離的位置,然後降低速度移動讓刀具端面接近工件上表面。
③靠近工件時改用微調操作(一般用0.01mm)來靠近,讓刀具端面慢慢接近工件表面(注意刀具特别是立銑刀時最好在工件邊緣下刀,刀的端面接觸工件表面的面積小于半圓,盡量不要使立銑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,再将軸再擡高,記下此時機床坐标系中的z值,-140.400,則工件坐标系原點W在機床坐标系中的坐标值為-140.400。
(3)将測得的x,y,z值輸入到機床工件坐标系存儲地址G5*中(一般使用G54~G59代碼存儲對刀參數)。
(4)進入面闆輸入模式(MDI),輸入“G5*”,按啟動鍵(在自動模式下),運行G5*使其生效。
(5)檢驗對刀是否正确。
2、塞尺、标準芯棒、塊規對刀法
此法與試切對刀法相似,隻是對刀時主軸不轉動,在刀具和工件之間加人塞尺(或标準芯棒、塊規),以塞尺恰好不能自由抽動為準,注意計算坐标時這樣應将塞尺的厚度減去。因為主軸不需要轉動切削,這種方法不會在工件表面留下痕迹,但對刀精度也不夠高。
3、采用尋邊器、偏心棒和軸設定器等工具對刀法
操作步驟與采用試切對刀法相似,隻是将刀具換成尋邊器或偏心棒。這是最常用的方法。效率高,能保證對刀精度。使用尋邊器時必須小心,讓其鋼球部位與工件輕微接觸,同時被加工工件必須是良導體,定位基準面有較好的表面粗糙度。z軸設定器一般用于轉移(間接)對刀法。
4、轉移(間接)對刀法
加工一個工件常常需要用到不止一把刀,第二把刀的長度與第一把刀的裝刀長度不一樣,需要重新對零,但 有時零點被加工掉,無法直接找回零點,或不容許破壞已加工好的表面,還有某些刀具或場合不好直接對刀,這時候可采用間接找零的方法。
(1)對第一把刀。
①對第一把刀的時仍然先用試切法、塞尺法等。記下此時工件原點的機床坐标z1。第一把刀加工完後,停轉主軸。
②把對刀器放在機床工作台平整台面上(如虎鉗大表面)。
③在手輪模式下,利用手搖移動工作台至适合位置,向下移動主軸,用刀的底端壓對刀器的頂部,表盤指針轉動,最好在一圈以内,記下此時軸設定器的示數并将相對坐标軸清零。
④确擡高主軸,取下第一把刀。
(2)對第二把刀。
①裝上第二把刀。
②在手輪模式下,向下移動主軸,用刀的底端壓對刀器的頂部,表盤指針轉動,指針指向與第一把刀相同的示數A位置。
③記錄此時軸相對坐标對應的數值z0(帶正負号)。
④擡高主軸,移走對刀器。
⑤将原來第一把刀的G5*裡的z1坐标數據加上z0 (帶正負号),得到一個新的坐标。
⑥這個新的坐标就是要找的第二把刀對應的工件原點的機床實際坐标,将它輸人到第二把刀的
G5*工作坐标中,這樣,就設定好第二把刀的零點。其餘刀與第二把刀的對刀方法相同。
注:如果幾把刀使用同一G5*,則步驟5), 6)改為把z0存進二号刀的長度參數裡,使用第二把刀加工時調用刀長補正G43H02即可。
5、頂尖對刀法
(1)x,y向對刀。
①将工件通過夾具裝在機床工作台上,換上頂尖。
②快速移動工作台和主軸,讓頂尖移動到近工件的上方,尋找工件畫線的中心點,降低速度移動讓頂尖接近它。
③改用微調操作,讓頂尖慢慢接近工件畫線的中心點,直到頂尖尖點對準工件畫線的中心點,記下此時機床坐标系中的x, y坐标值。
(2)卸下頂尖,裝上銑刀,用其他對刀方法如試切法、塞尺法等得到z軸坐标值。
6、百分表(或千分表)對刀法(一般用于 圓形工件的對刀)
(1)x,y向對刀。
将百分表的安裝杆裝在刀柄上,或将百分表的磁性座吸在主軸套筒上,移動工作台使主軸中心線(即刀具中心)大約移到工件中心,調節磁性座上伸縮杆的長度和角度,使百分表的觸頭接觸工件的圓周面,(指針轉動約0.1mm)用手慢慢轉動主軸,使百分表的觸頭沿着工件的圓周面轉動,觀察百分表指針的便移情況,慢慢移動工作台的軸和軸,多次反複後,待轉動主軸時百分表的指針基本在同一位置(表頭轉動一周時,其指針的跳動量在允許的對刀誤差内,如0.02mm),這時可認為主軸的中心就是軸和軸的原點。
(2)卸下百分表裝上銑刀,用其他對刀方法如試切法、塞尺法等得到z軸坐标值。
7、專用對刀器對刀法
傳統對刀方法有安全性差(如塞尺對刀,硬碰硬刀尖易撞壞)占用機時多(如試切需反複切量幾次),人為帶來的随機性誤差大等缺點,已經适應不了數控加工的節奏,更不利于發揮數控機床的功能。用專用對刀器對刀有對刀精度高、效率高、安全性好等優點,把繁瑣的靠經驗保證的對刀工作簡單化了,保證了數控機床的高效高精度特點的發揮,已成為數控加工機上解決刀具對刀不可或缺的一種專用工具。
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