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浅议数控车削加工中的对刀
摘要: 对刀是数控车削加工中的主要操作和重要技能,在一定条件下,对刀的精度直接决定着零件的加工精度,本文从理论与实践两方面分析了数控加工中对刀的原理及方法。
关键词: 数控车对刀
对刀是数控车削加工中的主要操作和重要技能。数控加工程序编制完成后,正式加工之前首先要进行对刀,确定***与工件的相对位置,一旦对刀完毕,加工过程就将自动完成,所以,在一定条件下,对刀的精度直接决定着零件的加工精度,同时,对刀的熟练程度还直接影响数控加工效率。
对刀时仅仅知道对刀方法是不够的,还要知道数控系统的各种对刀设置方式,以及这些方式在加工程序中的调用方法,同时要知道各种对刀方式的优缺点、使用条件等,这样才能在数控加工中熟练、合理地运用各种对刀方法,保证工件质量,提高加工效率。
一、理解对刀的概念。
一般来说,零件的数控加工编程和上机床加工是分开进行的。数控编程时根据零件的设计图纸,选定一个方便编程的坐标系及其原点,我们称之为程序坐标系和程序原点。程序原点一般与零件的工艺基准或设计基准重合,因此又称作工件原点。
数控车床通电后,须进行回零(参考点)操作,其目的是建立数控车床进行位置测量、控制、显示的统一基准,该点就是所谓的机床原点,它的位置由机床位置传感器决定。由于机床回零后,***(刀尖)的位置距离机床原点是固定不变的,因此,为便于对刀和加工,可将机床回零后刀尖的位置看作机床原点。
在图1中,O是程序原点,O’是机床回零后以刀尖位置为参照的机床原点。编程时按程序坐标系中的坐标数据编制***(刀尖)的运行轨迹。由于刀尖的初始位置(机床原点)与程序原点存在X向偏移距离和Z向偏移距离,使得实际的刀尖位置与程序指令的位置有同样的偏移距离,因此,须将该距离测量出来并设置进数控系统,使系统据此实现刀尖的运动轨迹。
所谓对刀,其实质就是测量程序原点与机床原点之间的偏移距离并设置程序原点在以刀尖为参照的机床坐标系里的坐标。
二、确定对刀点。
确定对刀点,是数控加工工艺分析的重要内容之一。“对刀点”是数控加工时工具相对零件运动的起点,又称“起刀点”,也就是程序运行的起点。对刀点选定后,即确定了机床坐标系和零件坐标系之间的相互位置关系。
***在机床上的位置是由“刀位点”的位置来表示的。不同的***,刀位点不同。对平头立铣刀、端铣刀类***、刀位点为它们的底面中心;对钻头,刀位点为钻尖;对球头铣刀,则为球心;对车刀、镗刀类***,刀位为其刀尖。对刀点找正的准确度直接影响加工精度,对刀时,应使“刀位点”与“对刀点”一致。
对刀点的选择原则,主要是考虑对刀点在机床上对刀方便、便于观察和检测,编程时便于教学处理和有利于简化编程。对刀点可选在零件或夹具上。为提高零件的加工精度,减少对刀误差,对刀点应量选在零件的设计基准或工艺基准上。如以孔定位的零件,应将孔的中心作为对刀点。对车削加工,则通常将对刀点设在工件外端面的中心上。
对数控车床、镗铣床、加工中心等多刀面加工数控机床,在加工过程中需要进行换刀,故编程时应考虑不同工序之间的换刀位置(即换刀点)。为避免换刀时***与工件及夹具发生干涉,换刀点应设在工件的外部。
三、试切对刀原理
对刀的方法有很多种,按对刀的精度可分为粗略对刀和精确对刀;按是否采用对刀仪可分为手动对刀和自动对刀;按是否采用基准对刀,又可分为绝对对刀和相对对刀等。但无论采用哪种对刀方式,都离不开试切对刀,试切对刀是最根本的对刀方法。
以图2对例,试切对刀步骤如下:
(1) 在手动操作方式下,用所选***在加工余量范围内试切工件外圆,记下此时显示屏中的X坐标值,记为Xa。(注意:数控车床显示和编程的X坐标一般为直径值)。
(2) 将***沿+Z方向退回到工件端面余量处一点(假定为a点)切削端面,记录此时显示屏中的Z坐标值,记为Za。
(3) 测量试切后的工件外圆直径,记为。
如果程序原点O设在工件端面(一般必须是已经精加工完毕的端面)与回转中心的交点,则程序原点O在机床坐标系中的坐标为
Xo = Xa ―
Zo = Za
注意:公式中的坐标值均为负值。将Xo、Zo设置进数控系统即完成对刀设置。
四、多刀对刀
1、绝对对刀:所谓绝对对刀即是用每把刀在加工余量范围内进行试切对刀,将得到的偏移量设置在相应刀号的偏置补偿中,这种方式思路清晰,操作简单,各个偏移值不互相关联。因而调整起来也相对简单,所以在实际加工中得到广泛应用。
2、相对对刀:所谓相对对刀即选定一把基准刀,用基准刀试切对刀,将基准刀的偏移用G50来设置,将基准刀的刀偏补偿设为零,而将其它***相对于基准刀的偏移值设置在各自的刀偏补偿中。
五、精确对刀
从理论上说,上述通过试切、测量