数控车床对刀误差分析

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摘 要：如今，数控车床已经广泛的被应用于机械加工生产中。对刀是采用数控车床加工机械零件的关键步骤，在该过程中由于多种因素可以导致对刀误差的产生，包括数控机床的系统误差，人为误差等等，最终导致机械零件的加工精度低，外观质量差。本文主要讲述数控车床的主要对刀方法，并细致分析每种对刀方法包含的产生误差的因素及减小误差的方法，为机械零件的加工提供参考。

关键词，数控车床；对刀方法；对刀误差

1.数控车床的对刀方法

1.1试切法

试切法对刀是数控车床中应用较为广泛的一种对刀方式，其对刀较为精确，且对数控车床的系统要求及设备本身性能要求较低，故在机械加工领域得到了很好的推广。在数控车床中的试切法对刀，是利用数控车床的检测装置能够对加工零件或刀具的坐标位置进行实时检测功能完成的。以绝对式试切法对刀为例，具体的操作方法为：通过相应的程序指令将数控车床系统进行归零操作，然后将工件放在数控机床的夹盘上，开动机床，将基准刀具快速移动到加工零件附近，用基准刀具切工件外圆表面一刀，记记录此时CRT上X的坐标值，保持横向的尺寸不变，纵向退刀，测量工件的尺寸直径，并经此数值输入到数控系统中的刀具补偿栏中的相应位置中，系统会自动测算出，刀具的偏移量，同时记录该X坐标点为工件坐标系的零点。同样的方法，车端面一刀，保持纵向尺寸不变，记录下CRT上的Z方向坐标值，此时可以在刀具补偿栏中输入Z方向的偏移量，一般来说此数值输入为0，可以简化编程操作中复杂的坐标值。但是，也可以根据综合考虑加工工件的坐标位置影响，在对确定输入值的多少，此时数控系统会记录该坐标点为工件坐标系中Z轴方向的零点。通过以上的操作即可完成对刀操作，而后开始进行下一道工序。

1.2对刀仪对刀

一般来说，对刀仪分为机内对刀仪和机外对刀仪，通常在数控车床做所使用的是机内对刀仪，在数控车床中，通常是将刀具直接安装在刀架上或者通过刀夹安装到刀架上，然后再将工件安装于夹盘上，通过对刀仪进行对刀，结合数控车床的系统完成工件坐标系的建立，这种对刀方法代替了传统手工方式的对刀，促使对刀的精确度明显提升，关于此种对刀方法的描述在相关的文献资料中均有记载，故笔者将不再细述。对刀仪对刀法是目前现有的比较精确的对刀方式，但是此种对刀方式需要添置对刀仪辅助装置，投入较高，而且装卸刀具比较费力，但是却能够大大的节约对刀的时间。

2.数控车床的对刀误差分析

2.1机床系统误差分析

目前，一般广泛使用的数控车床系统主要以日本的FANUC系统、德国的SIEMENS系统以及教学用的国产华中系统，虽然这三种系统都用于数控车床的加工，但是由于各自研发的地点以及发展背景不同，因此存在着本质性的差别。通常，大型的机械制造企业会采购德国西门子类的数控车床，原因是，西门子公司的发展历史悠久，机电类产品质量性能优良，采用西门子数控系统所加工的零件，不仅尺寸精确、加工表面质量高，且能够支持比较复杂的机械零件加工。

日本的FANUC系统虽然在国内的一些机械制造企业中也得到了广泛的应用，但是由于其系统本身设计的存在着些许误差，致使有些数控车床在对刀过程中就已经存在着这些误差，从而影响了机械零件的加工质量以及使用性能。当然，这只能说明德国西门子系统设计的更为精密，其系统本身存在的误差较小。对于国产的华中数控系统，无论是系统本身还是与该系统配套的机床，误差均要大于前两者，因此在机械制造企业中并没有得到很好的推广。其实，数控车床的系统本身的误差是普遍存在的，无论多么先进的系统，系统误差具有一定的必然性，是无法消除的。但是随着数控加工设备的不断发展，其智能化程度也在不断的提升，其系统的精确性也得到了提升，故其对刀误差也在不断的减少。

2.2数控车床本身误差分析

除了车床系统本身的误差外，数控车床的设备本身的机械工艺性以及精密性，也会影响数控车床的使用性能，进而影响车床的对刀精度，如有些国产的机床设备长时间使用的情况下，车床导轨就会下沉，或者出现表面创伤，此种情况下，就会造成数控车床在对刀过程中存在一定的位置误差。这种机械设备本身所具有的误差，同样存在着必然性，但是通过日常对数控机床的维护，可以这种误差降到最低。依据笔者多年的工作经验，在企业中，机械设备管理制度往往落实不到位，最终导致数控机床在未到达使用年限之前，就已经出现损坏，导致数控车床的加工精度下降。

此外，数控车床的来源地不同也与控车床的设备本身误差有一定的联系。随着国家对机械制造技术的重视程度加深，机械制造企业也在日益增加，这就促使一些无相关数控机械设备加工资质的厂商为了赚取更多的利益，在没有相关设计机构支持以及制造技术支持的情况下进行模仿性加工，如果这种产品流入到市场中，对于一些机械零件加工要求精密的企业来说，就是一种质量隐患。因此，若要降低数控车床本身存在的误差，除了在使用设备过程中，做好严格的维护措施以外，还应该从源头抓起，在进行采购相关机械设备时，要进行相应的质量检测，或审核设备供应单位的资质证书。

2.3测量误差分析

在数控车床对刀过程中，多数为人工操作，如在试切法对刀时，需要进行测量工件外圆的直径，在测量过程中，可能存在一定的测量误差，故在数控车床系统中所输入的数据也存有误差。此外，在使用一些辅助装置进行对刀过程中，辅助装置的安装精度、制造精度、测量精度也会影响到数控车床的对刀精度。因此，在对刀过程中，作为设备的操作者一定要正确使用量具，正确安装辅助装置，保证数控机床的对刀精度。

此外，对刀方法的选择也会影响数控车床的对刀精度，如在试切法对刀时，如果采用手动方式进行试切，测量就会造成较大的对刀误差，如果采用数控车床的计算机检测装置进行测量试切，就会大大的提升数控车床的对刀精度。

3.结论

综上，影响数控车床对刀误差的因素主要来源于两个方面：机床本身和人为因素。对于机床本身的因素，可以通过提升数控机床的工艺性及精密性，且提升数控系统的全面性和准确性来降低数控车床的对刀误差。对于人为因素，则需要提升设备操作者的技能素质及设备管理水平来降低对刀误差。随着机械制造技术的不断发展，未来机械设备必将愈发先进，其精度性及可操作性也会有所提升，故对刀误差也必将维持在一个较低的水平。

参考文献：

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