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数控铣床加工中心常见对刀方法

时间:2012-10-01 来源:www.dqjsw.com.cn 编辑:李亮 点击:次 字体设置:
对刀是数控加工中最重要的操作内容,其准确性将直接影响零件的加工精度。对刀方法一定要同零件加工精度要求相适应。该文较系统地讲述了数控铣床(加工中心)常见对刀方法的使用及其优缺点,有一定的实用价值。对刀的目的是通过刀具或对刀工具确定工件坐标系原点(程序原点)在机床坐标系中的位置,并将对刀数据输入到相应的存储位置或通过G92指令设定。它是数控加工中最重要的操作内容,其准确性将直接影响零件的加工精度。
一、工件的定位与装夹(对刀前的准备工作)
在数控铣床上常用的夹具有平口钳、分度头、三爪自定心卡盘和平台夹具等,经济型数控铣床装夹时一般选用平口钳装夹工件。把平口钳安装在铣床工作台面中心上,找正、固定
平口钳,根据工件的高度情况,在平口钳钳口内放入形状合适和表面质量较好的垫铁后,再放入工件,一般是工件的基准面朝下,与垫铁面紧靠,然后拧紧平口钳。
二、对刀点、换刀点的确定
(1)对刀点的确定
对刀点是工件在机床上定位装夹后,用于确定工件坐标系在机床坐标系中位置的基准点。对刀点可选在工件上或装夹定位元件上,但对刀点与工件坐标点必须有准确、合理、简单的位置对应关系,方便计算工件坐标系的原点在机床上的位置。一般来说,对刀点最好能与工件坐标系的原点重合。
(2)换刀点的确定
在使用多种刀具加工的铣床或加工中心上,工件加工时需要经常更换刀具,换刀点应根据换刀时刀具不碰到工件、夹具和机床的原则而定。
三、数控铣床的常用对刀方法
对刀操作分为X、Y向对刀和Z向对刀。对刀的的准确程度将直接映影响加工精度。对刀方法一定要同零件加工精度要求相适应。
根据使用的对刀工具的不同,常用的对刀方法分为以下几种:(1)试切对刀法;(2)塞尺、标准芯棒和块规对刀法;(3)采用寻边器、偏心棒和Z轴设定器等工具对刀法;(4)顶尖对刀法;(5)百分表(或千分表)对刀法;(6)专用对刀器对刀法。
另外根据选择对刀点位置和数据计算方法的不同,又可分为单边对刀、双边对刀、转移(间接)对刀法和“分中对零”对刀法(要求机床必须有相对坐标及清零功能)等。
1.试切对刀法
这种方法简单方便,但会在工件表面留下切削痕迹,且对刀精度较低。
如图1所示,以对刀点(此处与工件坐标系原点重合)在工件表面中心位置为例(采用双边对刀方式)。
试切对刀法

(1)X、Y向对刀
◎将工件通过夹具装在工作台上,装夹时,工件的四个侧面都应留出对刀的位置。
◎起动主轴中速旋转,快速移动工作台和主轴,让刀具快速移动到靠近工件左侧有一定安全距离的位置,然后降低速度移动至接近工件左侧。
◎靠近工件时改用微调操作(一般用0.01mm来靠近),让刀具慢慢接近工件左侧,使刀具恰好接触到工件左侧表面(观察,听切削声音、看切痕、看切屑,只要出现其中一种情况即表示刀具接触到工件),再回退0.01mm。记下此时机床坐标系中显示的X坐标值,如-240.500等。
◎沿Z正方向退刀,至工件表面以上,用同样方法接近工件右侧,记下此时机床坐标系中显示的X坐标值,如-340.500等。
◎据此可得工件坐标系原点在机床坐标系中X坐标值为{-240.500+(-340.500)}/2=-290.500
◎同理可测得工件坐标系原点W 在机床坐标系中的Y坐标值。
(2)Z向对刀
◎将刀具快速移至工件上方。
◎起动主轴中速旋转,快速移动工作台和主轴,让刀具快速移动到靠近工件上表面有一定安全距离的位置,然后降低速度移动让刀具端面接近工件上表面。
◎靠近工件时改用微调操作(一般用0.01mm来靠近),让刀具端面慢慢接近工件表面(注意刀具特别是立铣刀时最好在工件边缘下刀,刀的端面接触工件表面的面积小于半圆,尽量不要使立铣刀的中心孔在工件表面下刀),使刀具端面恰好碰到工件上表面,再将Z轴再抬高0.01mm,记下此时机床坐标系中的Z值,如-140.400等,则工件坐标系原点W在机床坐标系中的Z坐标值为-140.400
(3)数据存储
将测得的X、Y、Z值输入到机床工件坐标系存储地址G5*中(一般使用G54~G59代码存储对刀参数)。
(4)起动生效
进入面板输入模式(MDI),输入“G5*”,按起动键(在“自动”模式下),运行G5*使其生效。
(5)检验
检验对刀是否正确,这一步是非常关键的。
2.塞尺、标准芯棒、块规对刀法
此法与试切对刀法相似,只是对刀时主轴不转动,在刀具和工件之间加入塞尺(或标准芯棒、块规),以塞尺恰好不能自由抽动为准,注意计算坐标时这样应将塞尺的厚度减去。因为主轴不需要转动切削,这种方法不会在工件表面留下痕迹,但对刀精度也不够高。
3.采用寻边器、偏心棒和Z轴设定器等工具对刀法
操作步骤与采用试切对刀法相似,只是将刀具换成寻边器或偏心棒。
这是最常用的方法,效率高,能保证对刀精度。使用寻边器时必须小心,让其钢球部位与工件轻微接触,同时被加工工件必须是良导体,定位基准面有较好的表面粗糙度。Z轴设定器一般用于转移(间接)对刀法。
加工一个工件常常需要用到不止一把刀。第二把刀的长度与第一把刀的装刀长度不同,需要重新对零,但有时零点被加工掉,无法直接找回零点,或不容许破坏已加工好的表面,还有某些刀具或场合不好直接对刀。这时候可采用间接找零的方法。
(1)对第一把刀
◎对第一把刀的Z时仍然先用试切法、塞尺法等。记下此时工件原点的机床坐标Z1。第一把刀加工完后,停转主轴。
◎把对刀器放在机床工作台平整台面上(如虎钳大表面)。
◎在手轮模式下,利用手摇移动工作台至适合位置,向下移动主轴,用刀的底端压对刀器的顶部,表盘指针转动,最好在一圈以内,记下此时Z轴设定器的示数A并将相对坐标Z轴清零。
◎抬高主轴,取下第一把刀。
(2)对第二把刀
◎装上第二把刀。
◎在手轮模式下,向下移动主轴,用刀的底端压对刀器的顶部,表盘指针转动,指针指向与第一把刀相同的示数A位置。
◎记录此时Z轴相对坐标对应的数值Z0(带正负号)。
◎抬高主轴,移走对刀器。
◎将原来第一把刀的G5*里的Z1坐标数据加上Z0(带正负号),得到一个新的Z坐标
◎这个新的Z坐标就是我们要找的第二把刀对应的工件原点的机床实际坐标,将它输入到第二把刀的G5*工作坐标中,这样,就设定好了第二把刀的零点。其余刀与第二把刀的对刀方法相同。
注:如果几把刀使用同一G5*,则步骤改为把Z0存进二号刀的长度参数里,使用第二把刀加工时调用刀长补正G43H02即可。
4.顶尖对刀法
(1)X、Y向对刀
◎将工件通过夹具装在机床工作台上,换上顶尖。
◎快速移动工作台和主轴,让顶尖移动到近工件的上方,寻找工件画线的中心点,降低速度移动让顶尖接近它。
◎改用微调操作,让顶尖慢慢接近工件画线的中心点,直到顶尖尖点对准工件画线的中心点,记下此时机床坐标系中的X、Y坐标值。
(2)Z向对刀
卸下顶尖,装上铣刀,用其他对刀方法如试切法、塞尺法等得到Z轴坐标值。
5.百分表(或千分表)对刀法
该方法一般用于圆形工件的对刀。
(1)X、Y向对刀
如图2所示,将百分表的安装杆装在刀柄上,或将百分表的磁性座吸在主轴套筒上,移动工作台使主轴中心线(即刀具中心)大约移到工件中心,调节磁性座上伸缩杆的长度和角度,使百分表的触头接触工件的圆周面,(指针转动约0.1mm)用手慢慢转动主轴,使百分表的触头沿着工件的圆周面转动,观察百分表指针的便移情况,慢慢移动工作台的X轴和Y轴,多次反复后,待转动主轴时百分表的指针基本在同一位置(表头转动一周时,其指针的跳动量在允许的对刀误差内,如0.02mm),这时可认为主轴的中心就是X轴和Y轴的原点。
(2)Z向对刀
卸下百分表装上铣刀,用其他对刀方法如试切法、塞尺法等得到Z轴坐标值。
图2 百分表(或千分表)对刀法
百分表(或千分表)对刀法
6.专用对刀器对刀法
传统对刀方法有安全性差(如塞尺对刀,硬碰硬刀尖易撞坏)、占用机时多(
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