数控车床对刀原理及对刀方法分析

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摘 要：数控车床作为一种由程序指令控制的自动化机床，能够有效地按照图纸要求加工零件，尤其是解决了一些复杂和精密零件的加工问题，是现代技术发展中不可或缺的机电一体化产品。数据车床作为加工精密零件的重要设备，其刀具的位置至关重要，对刀工作是保证数控车床正常运行的重要项目。在实际操作中，深入了解对刀的原理和方法，有利于操作者理清思路，减少因机械原因造成的零件报废。本文主要讨论对刀的原理，并对对刀的方法进行探究，旨在进一步完善数控车床的加工精确度。

关键词：数控车床 对刀原理 对刀方法 分析探究

中图分类号：TG519.1 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2013）06-0017-01

一、引言

数控车床对刀工作是进行零件和仪器加工前必不可少的重要步骤，其实质的目的是在车床中建立刀具的坐标系，以此掌握刀具的位置，才能对需要加工的零件进行合理的切割。对刀不正确会导致加工时零件报废，甚至会发生撞刀的事故。因此操作员学习并掌握对刀的原理和方法是数控车床操作中的重要内容。只有充分掌握对刀原理，熟练对刀方法才能保障对刀的水平和质量，减少错误的发生，避免数控车床本身和加工零件的损坏。

二、数控车床对刀原理

数控车床的对刀问题已经成为数控车床加工和设备调整的难点，阻碍了加工的精确度和效率。其实，对刀就是确定刀具位置的坐标系，也就是求偏差值。因此对刀原理围绕着求偏差值展开。

1.车床坐标系和参考点的确定

数控车床的坐标系以机床原点为坐标原点建立，如图1所示，其中O为机床的原点，Op为零件的原点，B点为起刀点，T为对刀参考点，L0是卡盘的厚度，L为所加工零件伸出卡盘的长度，d为零件的直径，从机床原点出发作X， Z两个方向与对刀的参考点T形成动态坐标值，另外，R为车床参考点。

数控车床的原点由生产厂家调整，位置固定不会随意变动。而车床的参考点是以刀架上的某一个固定点来确定的，R点是由数控系统在生产调试后录入的。因此，参考点R和原点O都是固定的，对刀前要将刀架返回参考点，使刀架与参考点T和R重合，重合后显示的数值就是R点相对于X轴方向和Z轴方向上的值。如果刀具向零件方向靠近，那么车床屏幕上显示的数值就是T点相对于机床原点上的距离。参考点的位置由机床滑板上的挡块行程开关进行控制，当刀具工作完成回到参考点时，挡块会通过信号传输来使滑板停止运动。

2.编程坐标系和起刀点

变成坐标系是以零件的原点（编程原点）作为原点建立的坐标系，是人为设定的坐标系。一般选取零件中轴线为原点，如图1中的Op点所示，目的是为了方便计算。编程时应当确定好坐标系，图1中的编程坐标系为XPOPZP。起到点一般位于刀具的刀尖处，如图1中所示，是刀具对零件进行加工时运动的起点。

当前数控车床编程坐标系的确定方法通过G指令完成，不同标准中的指令略有不同。在编程坐标系建立后，其本身与机床的坐标系没有联系，两者仍然处于相互独立的状态。此时，数控车床的数控系统不能识别零件在机床中的位置，同时也不能识别刀具刀尖A的位置。只有确定了A点和机床原点O的关系，才能实现零件的加工。机床坐标系和零件坐标系之间的关系为：x=xp， z=L0+L+Zp

3.对刀参考点和对刀过程

T点是对刀具进行调校的一个重要参考点，数控车床通过对T点的控制，来完成刀具的运行。对刀过程其实是刀具偏值的设置过程。在车床进行加工操作的时候，首先应当对刀位点进行校对。多刀机床每把刀具都有其各自不同的对刀参考点T，T点坐标不同，不可能将刀位点调整成同一个坐标点。此时，应当确定L1和L2的长度距离，并将其录入在寄存器中，这样的过程被称为对刀过程。在实际调整过程中，数控系统根据程序会自动补偿X轴和Z轴方向的刀偏值，确定并控制刀具的运动轨迹。

4.刀具位置补偿原理

在实际车床的加工中，需要使用不同的刀具对零件进行加工，位于不同位置的刀具在编程时建立了统一的坐标系，将刀尖设定在同一个基准点上，其他的刀具刀尖都往该刀尖位置偏移，此时就需要刀具位置补偿。另外，在刀具使用过程中会出现磨损或重磨等情况，其原先设定的程序位置在刀具重磨或更换后不可能与原来的位置完全相同，因此会产生误差，此时也需要进行刀具位置的补偿。

三、数控车床对刀方法

当前，我国的大部分数控车床主要采用以下两种对刀方法：一是试切法，二是对刀仪自动对刀法。

1.试切法

在对刀前，应当将机床返回参考点，如图2所示：

将零件卡入卡盘中，测出d和L的长度，启动车床，通过手动方式来对刀，将刀尖和零件端面接触对刀，保持Z方向不动，随后沿X轴方向退出刀具，记录坐标z值。将刀尖和零件外圆接触对刀，保持X方向不动，从Z轴方向退出刀具，记录下x值，然后通过计算得出刀具的偏差值（L1，L2）。手动对刀时要注意测量卡盘的长度和试切物体的直径，控制好推进的速度。

2.对刀仪自动对刀

这种方法需要借助外在的工具，即对刀仪，主要的操作方法是将显微对刀镜固定在车床上，进行对刀时，将刀具刀尖对准显微镜的十字线交点即可，由系统自动测算其与机床原点的位置，并进行储存。

利用对刀仪自动对刀精确度更高，能够提高数控车床调校的效率，提高零件加工的质量和水平。