通常,在对某一零件进行数控加工前,首先是我们编程人员对零件的设计图纸进行分析,确定加工方案,然后选取工件上一点作为坐标系原点进行编程,我们称之为程序坐标系和程序原点,该点的确定原则是为方便对刀和方便编程计算,一般与零件的工艺基准或设计基准重合,因此也被称作工件原点,以此建立的坐标系也称工件坐标系。数控编程是以工件坐标系为基础进行的,而零件加工是在数控车床上进行的。为了将工件坐标系与机床坐标系二者联系起来,我们就要进行对刀操作。
一、对刀的实质是确定程序原点在机床坐标系中的位置,是指操作员在启动数控程序之前,通过一定的测量手段,使刀位点与对刀点重合。可以用对刀仪对刀,其操作比较简单,测量数据也比较准确,还可以在数控机床上定位好夹具和安装好零件之后,使用量块、塞尺、千分表等,利用数控机床上的坐标对刀。对于操作者来说,确定对刀点将是非常重要的,会直接影响零件的加工精度和程序控制的准确性。对刀存在误差,对刀误差在某种程度内是允许产生的,也是不可避免的,但却可以尽量减少。例如当零件加工精度要求过高时可采用千分表,对刀时一般以机床主轴轴线与断面的交点为刀位点,即假设基准刀的刀长为0,其他刀的长度就是其刀补值,故无论采用哪种刀具对刀,结果都是机床主轴轴线与端面的交点与对刀点重合,利用机床的坐标显示确定对刀点在机床坐标系中的位置,从而确定工件坐标系在机床坐标系内的位置。再利用对刀仪确定其他刀的长度,就解决了工件坐标系确定问题和多刀加工时的刀补确定问题。
对刀点的选择以在机床上容易找正,在加工中便于检查,编程时便于计算,而且对刀误差小为原则,例如以孔定位的零件,以孔的中心作为对刀点较为适宜。对刀点尽可能与设计基准或工艺基准统一,避免由于尺寸换算导致对刀精度甚至加工精度降低,增加数控程序或零件数控加工的难度。
二、对刀点的选择方法 对于数控车床或车铣加工中心类数控设备,由于中心位置(X0,Y0,A0)已有数控设备确定,确定轴向位置即可确定整个加工坐标系。因此,只需要确定轴向(Z0或相对位置)的某个端面作为对刀点即可。对于三坐标数控铣床或三坐标加工中心,相对数控车床或车铣加工中心复杂很多,根据数控程序的要求,不仅需要确定坐标系的原点位置(X0,Y0,Z0),而且要同加工坐标系G54、G55、G56、G57等的确定有关,有时也取决于操作者的习惯。对刀点可以设在被加工零件上,也可以设在夹具上,但是必须与零件的定位基准有一定的坐标关系,Z方向可以简单的通过确定一个容易检测的平面确定,而X、Y方向确定需要根据具体零件选择与定位基准有关的平面、圆。对于四轴或五轴数控设备,增加了第4、第5个旋转轴,同三坐标数控设备选择对刀点类似,由于设备更加复杂,同时数控系统智能化,提供了更多的对刀方法,需要根据具体数控设备和具体加工零件确定。
对刀是影响数控加工质量的一项重要环节,在对刀前必须做好对刀点和换刀点的确定,进而确定工件坐标系在机床坐标系中位置的基准点。对刀完成后,调用程序原点方法不同,编程使用方式就不同,各种设置方式可以组合使用,以适应不同的应用条件和不同的工作效率。 对刀方法有很多种,不同对刀方法有着不同特点,无论采用何种方法对刀,目的都是为了使机床主轴轴线与刀具端面的交点与对刀点重合,提高加工精度,同时也大大提高了生产效率,能保质保量的完成客户及公司的产量预算。
技术部 谢青