加工中心 对刀全解--非常好的整理

数控加工中的对刀原理

工件在机床上定位装夹后, 必须确定工件在机床上的正确位置, 以便与机床原有的坐标系联系起来。确定工件具体位置的过程就是通过对刀来实现的, 而这个过程的确定也就是在确定工件的编程坐标系( 即工件坐标系) , 编程加工都是参照这个坐标系来进行的。在零件图纸上建立工件坐标系,使零件上的所有几何元素都有确定的位置, 而工件坐标系原点是以零件图上的某一特征点为原点建立坐标系, 使得编程坐标系与工件坐标系重合。

对刀操作实质包含三方面内容: 第一方面是刀具上的刀位点与对刀点重合; 第二方面是编程原点与机床参考点之间建立某种联系; 第三方面是通过数控代码指令确定刀位点与工件坐标系位置。其中刀位点是刀具上的一个基准点(车刀的刀位点为刀尖,平头立铣刀的刀位点为端面中心,球头刀的刀位点通常为球心), 刀位点相对运动的轨迹就是编程轨迹, 而对刀点就是加工零件时,刀具上的刀位点相对于工件运动的起点。一般来说,对刀点应选在工件坐标系的原点上,这样有利于保证对刀精度, 也可以将对刀点或对刀基准设在夹具定位元件上,这样有利于零件的批量加工。

在数控立式铣加工中心加工操作中, 对刀的方法比较多,本文介绍常用的几种机内对刀操作方法。

对刀方法及其特点

立式铣加工中心XY 方向对刀和Z 方向对刀的方法以及对刀仪器是不相同的, 下面把它们区分开来进行描述。在实际对刀之前, 要确保机床已经返回了机床参考点( 机床参考点是数控机床上的一个固定基准点) , 各坐标轴回零, 这样才能建立起机床坐标系, 对刀以后才能将机床坐标系和编程坐标系有机的结合起来。

寻边器对刀精度较高, 操作简便﹑直观﹑应用广泛。采用寻边器对刀要求定位基准面应有较好的表面粗糙度和直线度, 确保对刀精度。常用的寻边器有标准棒(结构简单、成本低、校正精度不高)﹑机械寻边器(要求主轴转速设定在500 左右)( 精度高、无需维护、成本适中)和光电寻边器(主轴要求不转)( 精度高, 需维护, 成本较高)等。在实际加工过程中考虑到成本和加工精度问题一般选用机械寻边器来进行对刀找正。

当工件原点在工件中心时通常采用对称分中法进行对刀,其步骤如下:( 1) 装夹工件, 将机械寻边器装上主轴;( 2) 在MDI模式下输入S500 M03 并启动, 使主轴转速为S500;( 3) 用“ 手轮”方式, 通过不断改变倍率使机械寻边器靠近工件X 负向表面( 操作者左侧) , 测量记录X1, 同样运动机械寻边器至工件X正向表面( 操作者右侧) , 测量记录X2( 测量记录X 值时, 必需到POS- - > 综合- - > 机械坐标系中读取) ;( 4) 采用同样的方法分别在Y 正向( 远离操作者) 负向( 正对操作者) 表面找正, 记录Y1、Y2;( 5) 计算(X1+X2)/2,(Y1+Y2)/2, 分别将计算结果填入OFFSET SETTING- - > 坐标系- - >G54 的X 和Y 中;( 6)提升主轴, 在MDI 模式下运行“ G90 G54 G0 X0 Y0”, 检查找正是否正确。当工件原点在工件某角( 两棱边交接处) , 其步骤如下:( 1)如果四边均为精基准, 或者要求被加工形状与工件毛坯有较高的位置度要求, 采用先对称分中, 后平移原点的方法;( 2) 只有两个侧面为精基准时, 采用单边推算法。

, 但会在工件上留下痕迹,对刀精度较低, 适用于零件粗加工时的对刀。其对刀方法与机械寻边器相同。

, 但是这种操作方法比较麻烦, 效率较低, 适应于精加工孔(面)对刀, 而在粗加工孔则不宜使用。对刀方法为: 用磁性表座将杠杆百分表吸在加工中心主轴上, 使表头靠近孔壁(或圆柱面),当表头旋转一周时, 其指针的跳动量在允许的对刀误差内, 如0.02, 此时可认为主轴的旋转中心与被测孔中心重合, 输入此时机械坐标系中X和Y 的坐标值到G54 中。

考虑到对刀的工艺性, 通常将工件的上表面作为工件坐标系Z 方向的原点。当零件的上表面比较粗糙不能用做对刀精基准时, 也有以虎钳或工作台为基准作为工件坐标系Z 方向的原点, 然后在G54 或扩展坐标系中向上补正工件高度填入。Z 方向机内对刀主要有Z 向测量仪对刀、对刀块对刀和试切法对刀等几种方法。

特别在铣削加工中心多把刀具在机上对刀时, 对刀效率较高,投资少, 适合于单件零件加工。

加工中心单刀加工, 类似于数控铣床对刀不存在长度补偿的问题, 步骤如下:( 1) 换上将用于加工的刀具;( 2) 运动刀具到工件正上方, 用Z 向测量仪测量工件与刀具之间的距离, 记录下当前机床( 机械) 坐标系的Z 轴读数Z;( 3) 将Z 值扣除此时Z向测量仪的高度( 如50.03mm) , 然后将测量值填入OFFSETSETTING- - > 坐标系-

- >G54 的Z 项中;( 4) 运行G90 G54G0 X0 Y0 Z100; 检查找正是否正确。

( 1) XY 方向找正设定如前, 将G54 中的XY 项输入偏置值, Z 项值置零;

( 2) 将用于加工的刀具T1 换上主轴, 用Z 向测量仪找正Z向值, 记录下当前机床坐标系Z项值Z1, 扣除Z 向测量仪高度后, 填入长度补偿值H1 中;

( 3) 将刀具T2 装上主轴, 用Z 向测量仪找正读取Z2, 扣除Z 向测量仪高度后填入H2 ;

( 4) 依次类推将所有刀具Ti 用Z 向测量仪找正, 将Zi 扣除Z 向测量仪高度后填入Hi;

( 5) 编程时, 采用如下方法补偿:

G91 G28 Z0;

T1 M6;

G43 H1;

G90 G54 G0 X0 Y0 Z100;(一号刀加工内容)

G91 G28 Z0;

T2 M6;

G43 H2;

G90 G54 G00 X0 Y0 Z100; ( 二号刀加工内容)

??M5;

M30;

检查多刀找正结果:

G91 G28 Z0;

T1 M6;

G43 H1;

G90 G54 G0 X0 Y0 Z100;

。

事先在刀具测量仪上测量并记录刀具( 连刀柄) 长度h1、h2、h3??;

( 2) 找正时将上述刀具选择其一Ti, 装上主轴( 通常选择端铣刀) ;

( 3) 移动Z 向位置, 用Z 向测量仪找正Z 向值, 记录当前机床坐标系中的Z 向读数Z1;

( 4) 将Z1 扣除Z hi, 将计算结果填入G54 的Z 项中;

( 5) 将各刀长度h1、h2、, 分别填入机床长度补偿存储器H1、H2、H3 中;

( 6) 编程方法及刀具长度补偿调用格式同前述。

多刀加工方法一简便, 无需购买额外设备, 但当加工程序刀具较多时, 稍显麻烦, 每次更换零件需要多次重复对刀。多刀加工方法一的工件坐标系原点为工件中心正上方, 当长度补偿取消后相对安全。多刀加工方法二工件坐标系原点位于工件上表面与主轴底端紧贴时的位置, 当长度补偿取消后存在潜在危险。

采用对刀块对刀

为了避免损伤已加工的工件表面,在刀具和工件之间采用标准芯轴和块规对刀, 其对刀过程类似Z 向测量仪对刀, 完全凭经验手感使对刀块与工件表面轻微接触, 计算时应将对刀块的厚度扣除, 可见对刀精度不够高。

采用试切法对刀方法简单, 但会在工件上留下痕迹,且对刀精度较低, 适用于零件粗加工时对刀操作。其对刀方法与Z向测量仪相同。

注意事项及解决措施

( 1) 对刀操作以前, 必须先执行机床回参考点操作, 否则出现危险;

( 2) 计算必须准确;

( 3) 用G54 设定工件坐标系, 应在MDI 方式下进行;

( 4) 使用对刀程序, 可以防止由于对刀不准确等原因出现危险。