- 数控机床操作与维护技术基础
- 胡晓东主编
- 3043字
- 2020-08-28 01:01:29
2.5 找正与对刀及输入刀具补偿值操作
2.5.1 找正
在数控车床上加工工件时，首先要装夹、找正工件（或毛坯）。所谓找正就是利用划线工具（如划针、角尺等）使工件（或毛坯）表面处于合适的位置。
数控车床一般使用三爪自动定心卡盘，工件装夹、找正仍需遵循普通车床的要求。对于圆棒料，装夹时工件要水平安放，右手拿工件，左手旋紧夹盘扳手，然后使用校正划针校正工件，经校正后再将工件夹紧，工件找正工作随即完成。
2.5.2 对刀
对刀是数控车床加工零件之前，十分重要的工艺准备工作之一。对刀的质量高低将直接影响加工零件的加工精度。
通过对刀或刀具预调，还可以同时测定其各号刀的刀位偏差，有利于设定刀具补偿量。
1.刀位点
刀位点是指在加工程序编制中，用以表示刀具特征的点，也是对刀和加工的基准点。
对于各类常见车刀的刀位点如图2.20所示。
图2.20 车刀的刀位点
2.对刀
（1）对刀的含义。在加工程序执行前，调整每把刀的刀位点，使其尽量重合于某一理想基准点，这一过程称为对刀。理想基准点可以设定在基准刀的刀尖上，也可以设定在对刀仪的定位中心（如光学对刀镜内的十字刻线交点）上。
对刀是数控加工中的一项基本操作技能，必须结合实际操作训练才能掌握其操作方法和技巧。
（2）对刀的分类。对刀一般分为自动对刀和手动对刀两大类。
➣ 自动对刀。自动对刀是利用CNC装置，并通过刀具自动检测系统而实现的一种全自动化的机内对刀过程。由于自动对刀所需装置价格昂贵，测试较难，故仅在高档数控车床中采用。
➣ 手动对刀。手动对刀是全部或大部分采用手工方式完成对刀过程。它又分为机外手动对刀和机内手动对刀两种：机外手动对刀可以利用钢尺、光学对刀镜及机外对刀仪（或预调仪）等工具进行；机内手动对刀可以利用ATC等对刀装置或与数控装置中的CPU通信功能相配合进行。
目前，手动对刀是许多经济型的数控车床（特别是数控车床）广泛采用的一种方法，按其具体的操作方法不同又可分为以下四种。
➣ 定位对刀法。定位对刀法的实质是按接触式设定基准重合的原理而进行的一种粗定位对刀方法，其定位基准由预设的对刀基准点来体现。对刀时，只要将各号刀的刀位点调整至与对刀基准点重合即可。该方法简便、易行，因而得到较广泛的应用，但其对刀精度受到操作者技术熟练程度的影响，一般情况下其精度都不高，还需在试切或加工中进行修正。
➣ 光学对刀法。光学对刀法是一种按非接触式设定基准重合的原理而进行的一种对刀方法，其定位基准通常由光学显微镜（或投影放大镜）上的十字基准刻线交点来体现。这种对刀方法比定位对刀法的对刀精度高，并且不会损坏刀尖，是一种广泛采用的方法。
➣ ATC对刀法。ATC对刀法是通过一套将光学对刀镜与CNC组合在一起，从而通过具有自动对刀计算功能的对刀装置（即ATC装置）所进行的一种机内手动对刀方法，也称为半自动对刀法。采用这种方法进行对刀时，需要将由显微镜十字刻线交点体现的对刀基准点调整到车床的固定原点位置上，以便于CNC进行计算和处理。
➣ 试切对刀法。在以上各种手动对刀方法中，均可能受到手动和目测等多种误差的影响，其对刀精度十分有限，往往需要通过试切对刀，以得到更加精确和可靠的结果。
2.5.3 MJ—50数控车床的对刀
若用G50 Xα Zβ设定工件坐标系，则在执行此程序段之前必须先进行对刀。通过调整车床，将刀尖放在程序所要求的起刀点位置（α，β）上，其方法有两种。
1.试切对刀
步骤
①回参考点操作：用“ZERO RETURN”（回参考点）方式，进行回参考点的操作，建立车床坐标系。此时CRT上将显示刀架中心（对刀参考点）在车床坐标系中当前位置的坐标值。
②试切测量：用“MDI”方式操纵车床将工件外圆表面切一刀，然后保持刀具在横向（X轴方向）上的位置尺寸不变，沿纵向（Z轴方向）退刀；测量工件试切后的直径D，即可知道刀尖在X轴方向上当前位置的坐标值，并记录CRT上显示的刀架中心（对刀参考点）在车床坐标系中X轴方向上当前位置的坐标值Xt。用同样的方法再将工件右端面试切一刀，保持刀具纵向（Z轴方向）位置不变，沿横向（X轴方向）退刀，同样可以测量试切端面至工件原点的距离（长度）尺寸L，并记录CRT上显示的刀架中心（对刀参考点）在车床坐标系中Z轴方向上当前位置的坐标值Zt。
③计算坐标增量：根据试切后测量的工件直径D，端面距离长度L与程序所要求的起刀点位置（α，β），算出将刀尖移到起刀点位置所需的X轴坐标增量α-D与Z轴坐标增量β-L。
④对刀：根据算出的坐标增量，用手摇脉冲发生器移动刀具，使前面记录的位置坐标值（Xt，Zt）增加相应的坐标增量，即将刀具移至使CRT上显示的刀架中心（对刀参考点）在车床坐标系中的位置坐标值为（Xt+α-D，Zt+β-L）。这样就实现了将刀尖放在程序所要求的起刀点位置（α，β）上。
⑤建立工件坐标系：若执行程序段为G50 Xα Zβ，则CRT将会立即变为显示当前刀尖在工件坐标系中的位置（α，β），即数控系统用新建立的工件坐标系取代了前面建立的车床坐标系。
例如，如图2.21所示，设以卡爪前端面为工件原点（G50 X250 Z250），若完成回参考点操作后，经试切，测得工作直径为φ68mm，试切端面至卡爪前端面的距离尺寸为127mm，而CRT上显示的位置坐标值为X285.475，Z301.342。为了将刀尖调整到起刀点位置X250，Z250上，只要将显示的位置X坐标增加250-68=182，Z坐标增加250-127=123，即将刀具移到使CRT上显示的位置为X467.475，Z424.342即可。执行加工程序段G50X250 Z250，即可建立工作坐标系，并显示刀尖在工件坐标系中的当前位置X250，Z250。
图2.21 工件坐标系设定
2.改变参考点位置
通过数控系统参数设定功能或调整车床各坐标轴的机械挡块位置，将参考点设置在与起刀点相对应的对刀参考点上。这样在进行回参考点操作时，即可使刀尖到达起刀点位置。
2.5.4 刀具补偿值的输入操作
为保证加工精度和编程方便，在加工过程中必须进行刀具补偿，每一把刀具的补偿量需要在空运行前输入到数控系统中，以便在程序的运行中进行自动补偿。
为了编程及操作的方便，通常是使T指令代码中的刀具编号和刀具补偿号相同。如“T0101”中前面的“01”是刀具编号，后面的“01”表示刀具补偿号。
1.更换刀具后刀具补偿值的输入
更换刀具时引起刀具位置变化，需要进行刀具的位置补偿。按下面的操作输入刀具补偿值。
步骤
①按下功能键“MENU OFFSET”，CRT屏幕上显示“OFFSET/WEAR”画面，如图2.22所示；
②将光标移到欲设定的补偿号位置上；
③分别输入X、Z、R、T的补偿值，按下“INPUT”键。
图2.22 刀具补偿值设定画面
刀具补偿值输入到数控系统后，刀具运行轨迹便会自动校正。当刀具磨损后需要修改已存储在相应存储器里的刀具补偿值，操作顺序同上，修改后的刀具补偿值替换原刀具补偿值。
2.刀具补偿值的直接输入
在实际编程时可以不使用G50指令设定工作坐标系，而是将任一位置作为加工的起始点，当然该点的设置要保证刀具与卡盘或工件不发生干涉。用试切法确定每一把刀具起始点的坐标值，并将此坐标值作为刀具补偿值输入到相应的存储器内。其操作如下。
步骤
①手动返回车床参考点；
②任选一把加工中所使用的刀具；
③按下“MENU OFFSET”键，CRT屏幕上显示“OFFSET/GEOMETRY”画面；
④将光标移到该刀具补偿号的Z值处；
⑤以手摇轮方式移动滑板，轻轻车一刀工件端面，沿X向退刀，并停下主轴，按下“POSITION RECORD”键；
⑥测量工件端面至工件原点的距离；
⑦按下“M”键和“Z”键，输入工件原点到工件端面的距离，按下“INPUT”键。如果端面需留有精加工余量，则将该余值加入刀补；
⑧将光标移动到该刀具补偿号的X值处；
⑨用手摇轮方式轻轻车一刀外圆，沿Z向退刀，主轴停转，按下“POSITION RECORD”键；
⑩测量切削后的工件直径；
⑪按下“M”键和“X”键，输入测量的直径值，按下“INPUT”键；
⑫对其他的刀具，返回第2步，重复执行以上的操作，直到所有刀具的补偿值输入完毕。