07314 章洽最终稿

嘉兴南洋职业技术学院毕业论文（设计）论文题目数控机床的对刀原理及在加工中的对刀技巧系部机电工程系学生姓名章洽专业名称机械制造与自动化班级/学号07314/0731149指导教师王记彩嘉兴南洋职业技术学院教务处印制数控机床的对刀原理及在加工中的对刀技巧【摘要】分析了数控机床的对刀原理。

从实用角度介绍了普通数控机床的几种对刀方式以及对刀精度的比较，提出了解决措施，对数控机床实际加工应用具有较强的指导意义。

大多数企业中，一般购置的是中低档数控机床，一般采用手动对刀，我们要根据车床实际的性质，有针对的采用适合的对刀方法，提高生产效率。

【关键词】数控机床，坐标系，程序起点，对刀法目录前言 (1)1 数控加工的对刀原理 (2)1.1数控机床坐标系与数控机床参考点 (2)1.2工件坐标系与程序起点（起刀点) (3)1.3对刀参考点及对刀过程 (4)1.3.1 对刀参考点 (4)1.3.2 对刀过程 (4)1.4刀具位置补偿及刀偏值的设定原理 (5)1.4.1刀具位置补偿 (5)1.4.2 刀偏值的设定原理 (5)2 数控机床常用对刀方法 (6)2.1数控铣床的对刀 (6)2.1.1杠杆百分表对刀 (6)2.1.2长度补偿法对刀 (6)2.1.3刀具试切法对刀 (7)2.2数控车床对刀 (8)2.2.1试切法对刀 (8)2.2.2改变参考点位置对刀 (9)2.3对刀仪自动对刀 (9)3 总结 (10)致谢 (11)参考文献 (12)前言在运行数控加工程序前，数控机床需要进行对刀操作。

对刀操作是一个难题，它阻碍了数控加工效率和产品质量的提高。

大多数企业一般购置的为中低档机床，都需要手工对刀。

在手动对刀中，最常用的就是试切法对刀，而这种方法在数控车床和铣床中都能用到，所以我们应更熟悉的掌握对刀方法。

因此，对刀这项工作是数控机床操作人员应具备的一项非常重要的基本功。

1 数控加工的对刀原理编制完毕的数控加工程序完全是一个基于工件坐标系的数控程序，丝毫体现不出与机床参考点坐标系的联系。

所以，在把工件装夹到机床上时，必须确定工件在机床上的正确位置。

这个确定位置的过程就是通过对刀来实现的，对刀就是要将刀位点准确地定位到起刀点的位置上。

刀位点是确定刀具位置的基准点! 车刀刀位点为刀尖，钻头刀位点为钻尖，平头立铣刀刀位点为端面中心，球头刀刀位点为球心) 。

对刀也就是要通过定义刀位点与工件零点的相对位置来保证工件在机床坐标系中的正确位置。

要把刀位点准确地定位到起刀点，就必须知道起刀点在机床参考点坐标系中的位置，即起刀点在机床控制屏上显示的坐标值。

“对刀”的功能就是要把工件坐标系中起刀点的坐标值换算成机床参考点坐标系中的显示值，再根据这个显示值来精确地定义刀位。

1.1数控机床坐标系与数控机床参考点数控车床坐标系是指以机床原点为坐标原点所建立的坐标系。

数控车床的机床原点通常取在主轴旋转中心与卡盘后端面之交点(如图1-1中的O点) 。

机床原点在数控车床出厂前已由生产厂家调整好，一般不允许用户随意变动，如图1中XOZ为机床坐标系。

数控车床参考点是机床坐标系中一个固定不变的位置点，是用于对机床工作台、滑板与刀具相对运动的测量系统进行标定和控制的点。

机床参考点通常设置在机床各轴靠近正向极限的位置(见图1-2 )，通常先用减速行程开关粗定位，再由零位点脉冲精度定位。

机床参考点对机床原点的坐标是一个已知定值，也就是说，可以根据机床参考点在机床坐标系中的坐标值间接确定机床原点的位置。

在机床接通电源后，通常都要做回零操作，即利用CRT/MDI控制面板上的功能键和机床操作面板上的有关按钮，使刀具和工作台退离到机床参点。

回零操作又称为返回参考点操作，当返回参考点的工作完成后，显示器即显示出机床参考点在机床坐标系中的坐标值，表明机床坐标系已自动建立。

可以说回零操作是对基准的重新核定，可消除由于种种原因产生的基准偏差。

在数控加工程序中可用相关指令使刀具经过一个中间点自动返回参考点。

机床参考点已由机床制造厂测定后输入数控系统，并且记录在机床说明书中，用户不得更改。

数控机床的机床原点与机床参考点位置如图1-2。

但有些数控机床原点与机床参考点重合。

图1-1 机床坐标系图1-2 数控车床的机庆原点与机床参考点位置1.2工件坐标系与程序起点（起刀点)工件坐标系是编程时使用的坐标系，所以又称为编程坐标系。

数控编程时，应该首先确定工件坐标系和工件原点。

零件在设计中有设计基准，在加工过程中有工艺基准，要尽可能将工艺基准与设计基准统一，该基准点通常称为工件原点。

以工件原点为坐标原点建立的X轴、Z轴直角坐标系称为工件坐标系，工件坐标系是人为设定的，从理论上讲，工件原点选在任何位置都可以，但实际上，为了编程方便以及各尺寸较为直观，应尽量把工件原点的位置选得合理些。

在车床上工件原点的选择如图1-3所示，Z向应取在工件的回转中心，即主轴轴线上，X向一般在工件的左端面或右端面的交点O上，也可选在主轴回转中心与工件左端面的交点O＇上，工件坐标系也随之建立起来。

工件原点的选择一般应遵循以下原则：（1）工件原点选在工件图样的基准上，以利于编程；（2）工件原点尽量选在尺寸精度高、粗糙度值低的工件表面上；（3）工件原点最好选在工件的对称中心上；（4）要便于测量和检验。

程序起点即刀具刀位点相对工件原点的位置，即刀具相对于工件运动的起始点。

工件坐标系的建立实际上是确定刀具起刀点相对于工件原点坐标值的过程。

图1-3 工件坐标系1.3对刀参考点及对刀过程1.3.1 对刀参考点它是指数控机床加工时，校准刀具相对工件运动起点的一个刀具参考点，数控车床上常取刀架上某一固定点作为车刀的对刀参考点，数控系统通过控制该点运动，间接地控制每把刀的刀尖运动。

1.3.2 对刀过程刀偏值的设置过程称为对刀操作，数控车床加工时，首先应按编程所确定的刀具刀位点相对工件原点的尺寸值来校准刀位点起始位置。

对于多刀作业数控车床，由于每把刀的刀尖就其各自安装位置相对于对刀参考点在两个坐标方向的位置均不同，即每一把刀具的刀位点不可能调整到同一坐标点上，为此这就需要确定各刀具刀位点相对于对刀参考点的刀偏值，并输入到相应刀偏寄存器中，这一过程就称为对刀过程。

在加工程序中调用刀具时，数控系统会自动补偿两个方向X、Z的刀偏值（刀具位置补偿量）从而准确地控制每把刀的刀尖轨迹，使各把不同位号上的不同刀具的刀尖在加工零件执行程序时，处于同一个位置上，这样给加工与编程带来很大的方便。

1.4刀具位置补偿及刀偏值的设定原理1.4.1刀具位置补偿刀具位置补偿又称为刀具位置偏置补偿。

在实际加工中，通常是各把不同位置的若干把刀具加工同一轮廓尺寸的工件，而编程时，往往都建立统一的坐标系，要求使所有的刀尖都移到坐标系中的一个基准点上，或者以一把刀为基准设定工件坐标系，因此须将其余刀具的刀尖都偏移到此基准刀尖位置上，利用刀具位置补偿即可完成。

对于同一把刀具而言，当刀具重磨或更换新刀后，再把它准确地安装到程序所设定的原位置，是非常困难的，总存在位置误差，这个位置误差，在实际加工后，即成为加工误差，此时，需通过刀具位置补偿功能来修正刀具安装位置误差；每把刀具在使用过程中都有不同程度的磨损，而磨损后的刀尖位置与编程位置存在差值，同样会造成加工误差，这种误差，也可通过刀具位置补偿功能来纠正。

1.4.2 刀偏值的设定原理各类数控机床的对刀方法各异，但其原理与目的一致，即通过对刀操作，人工算出刀偏值后输入CNC系统，或把对刀时屏幕显示的有关数据直接输入CNC系统，由系统自动换算出刀偏值存入刀具数据库。

2 数控机床常用对刀方法2.1数控铣床的对刀2.1.1杠杆百分表对刀当对刀点为圆柱孔或圆柱面的中心时，常用杠杆百分表对刀法。

对刀步骤如下：（1）用磁性表座将杠杆百分表吸在铣床主轴上；（2）在手动方式下手动输入“M03 S50”指令，使主轴低速旋转；（3）利用手摇脉冲发生器手动操作机床，使随机床主轴旋转的表头按X、Y、Z的顺序逐渐靠近工件表面；（4）移动Z轴，将表头压入工件表面约0.1mm。

（5）逐渐减少手摇脉冲发生器的移动量，使表头旋转一周时，其指针的跳动量在允许的对刀误差内（如0.01mm），此时可认为主轴的旋转中心与被测孔的中心是重合的；（6）记下此时机床坐标系中X、Y的坐标值。

杠杆百分表的对刀精度高，但效率较低，对被测孔的精度要求也较高(一般要求被测孔经过铰或镗加工)。

2.1.2长度补偿法对刀镗、铣加工中，往往需要用多把刀具才能完成整个零件的加工，这时，加工过程中的换刀是不可避免的。

机床手工换刀后必须重新对刀，以避免报废零件。

由于X、Y方向的坐标值没有发生改变，要使刀具重新回到工件零点，只需考虑Z方向变化。

换刀后随着新刀轴向长度的变化，Z向坐标值也发生变化，而工件零点的对刀面往往在加工中被破坏，使Z方向无对刀基准。

这时可采用刀具长度补偿法进行对刀，可在机床外利用对刀仪测量刀具的长度补偿值。

在没有对刀仪的情况下，也可利用等高块或Z向设定器结合相对坐标在机床上测量刀具长度并对其进行补偿。

操作步骤如下：（1）依次将刀具装在主轴上，如图4)所示，利用Z向设定器确定每把刀具到工件坐标系Z向零点的距离(如图2-1中的T01、T02、T03)，并将其值记录下来；（2）以其中最长（或最短）、即与工件距离最小（或最大）的刀具作为标准刀具，将其对刀值作为工件坐标系的z值。

如选择图4中刀具T01作为标准刀具，此时H01=0；（3）确定其它刀具的长度补偿值：H02=±丨A-B丨，H03=±丨A-C丨，正负号由程序中的G43或G44来确定；（4）将长度补偿值输入CNC系统的存储器H中。

由于用这种方法对刀时一般用G54来建立工件坐标系，所以，换刀后只要刀具位于工件上表面上方，可以将任意点作为起刀点。

2.1.3刀具试切法对刀当对刀点为工件上表面的中心点时，常采用刀具试切法对刀。

此时可以利用加工所用的刀具直接对刀，操作起来比较方便（如图2-2所示）。

对刀步骤如下：（1）将准备用于加工的铣刀装在主轴上；（2）在手动方式下利用手动输入“M03 S300”指令，使主轴中速旋转；（3）手动移动铣刀，使其沿X方向靠近被测工件的一侧边，且其Z向位置应低于工件上表面位置，直到铣刀周刃轻微接触到工件的侧面；（4）将机床相对坐标X清零，然后将铣刀沿Z向退离工件；（5）将铣刀向工件的另一侧面移动，重复步骤③；（6）时机床X的相对坐标值；（7）沿Z向退离工件后，使其向工件中心方向移动，直到机床的相对坐标值为x/2。

此时机床所显示的X的机械坐标值即为工件中心的X轴机械坐标；（8）方向，重复步骤③～⑦，即得工件中心的Y轴机械坐标。

刀具试切法对刀方法简单，但会在工件上留下痕迹，且对刀精度较低。