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浅谈加工中心手动对刀技术的改进
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（东莞市智通职业技术学校，广东东莞 523207）
【摘要】
对刀是数控机床加工的一项关键操作技术。

对刀方法的正确与否直接影响工件的加工质量和加工效率。

掌握最佳的对刀方法不仅可以提高工件的加工精度，还可以方便机床操作人员操作，是减少辅助时间、提高加工效率的有效途径之一。

对刀方法有手动对刀和利用对刀仪自动对刀两种，在实践中应用较多的是手动对刀，本文就针对数控镗铣类加工中心Z方向的手动对刀方法及操作步骤进行详细论述，并根据分析和实践操作，得出改进后的对刀方法更准确、更方便，更能提高加工效率。

【关键词】
手动对刀镗铣类加工中心Z方向加工效率
引言：
随着科学技术的发展，数控技术的应用和数控机床的广泛普及已经成为衡量一个国家制造业综合国力的重要标志。

加工中心作为数控加工设备中最具代表性的典型制造设备，已在各种制造领域中得到了广泛的应用。

机床操作人员的技术水平直接反应了操作者对数控机床的应用能力。

我们知道，对于一个工件有可能需要多把刀具才能完成加工，每把刀具装夹时留在外面的长短不一，而且，有的工件表面轮廓复杂（如曲面、斜面、凹凸不平等），或者有的刀具在加工中会遇到磨损、断刀等现象，这就给机床操作人员在更换刀具确定相关参数时带来了相当大的麻烦。

操作方法不恰当，不仅会引起对刀误差，导致加工精度和工件质量下降，而且会增加辅助时间影响生产效率，情况严重者会使工件报废，或出现撞机等严重事故。

所以对于掌握合适的对刀方法至关重要。

工件上常用的对刀表面有上表面和下表面，即对顶为零和对底为零。

对刀方法有手动对刀和利用对刀仪自动对刀，而在实践中应用较多的是手动对刀。

本文讲述FANUC数控系统的镗铣类加工中心（机床结构图见图1、相应参数见附图2）Z轴方向手动对刀方法（对工件顶面为零，底面类似）及操作步骤，同时分析各种对刀方法的优缺点。

比较改进后的对刀方法的优点。

作者简介：XXX（1976—），男，东莞市智通职业技术学校模具数控教师，主要从事模具设计、数控
图1 镗铣类加工中心 图2 此加工中心参数
假设现在有4把刀具：T1（Ф80面铣刀）、T2（Ф12立铣刀）、T3（Ф3中心钻）、T4（Ф6.8钻头）（各刀具结构图见图3）
图3 各刀具结构图
当每把刀的XY 坐标值不变时，改变的则只是Z 坐标值。

那么我们在对刀时只要找准所有刀具的Z 轴方向位于同一工件表面上，此时，Z 轴方向有一数值，既是机床坐标值，把这一数值输入到刀补中，或者利用基准刀具及与各刀具的长度差来修正补偿值，然后利用刀具长度补偿指令来调用该值，即可将所有刀具对准工件的同一表面作为Z 轴零点。

一、以下将分别介绍各种对刀方法、步骤及优缺点： 方案1：基准刀具法（对顶面为零【1】，下同）
基准刀具的对刀思路是设置一把基准刀具，控制该基准刀具接触工件上表面，把此时的机床坐标值输入到工件坐标系的Z 值参数中。

当调用其它刀具时，将每把刀具都接触到该工件同一表面上，把此时的机床坐标值与基准刀具的机床坐标值相减，将所得结果输入到相应刀具的刀补中。

在编程时只要建立该工件坐标系，再应用刀具补偿指令调用相应的刀具补偿值即可。

其原理是用基准刀具建立工件坐标系，刀具长度补偿值为零，其它刀具的长度补偿值为相应刀具的机床坐标值减去基准刀具的机床坐标值的差值。

（1）采用基准刀具法手动对刀示意图如下图4：
1.1基准刀具手动对刀
图4 采用基准刀具法手动对刀示意图
（2）对刀步骤如下：
2.1把Z 轴设定器
【2】
（50.00mm ）放置在工件表面上。

2.2调用T1刀具，将刀具装在主轴上，该把刀具作为基准刀具。

2.3将该刀具移动到Z 轴设定器上方，并轻轻接触，直到其指针指示到零位，记下此时的机床坐标
Z 轴数值，并将该数值减去50.00mm 的差值输入到工件坐标系（G 54）的Z 值中（特别注意，应减去设定器高度50.00mm ）。

同时，相对坐标清零，将1#刀补确定为零，作为基准刀具。

2.4调用T2刀具，将刀具装在主轴上。

移动刀具到Z 轴设定器上，并轻轻接触，直到其指针指示
刀补中，那么，该值就是T2刀具的长度补偿值。

2.5其余刀具T3、T4的对刀步骤与2.4类似。

（3）出现弊端及解决办法：
按照以上基准刀具方法操作的话，有三个弊端，对于每种弊端有相应的解决办法。

如下表1：
表1 采用基准刀具对刀出现弊端及解决办法
（4）优缺点分析：
按照上述基准刀具方法操作因要频繁运用计算，很不方便，且有可能弄错。

我们可以按以下更直接、更简便的方法进行对刀操作：
方案2：直接刀补法（不采用基准刀）
直接刀具偏补法，就是将所有刀具都是对准工件表面，然后将此时的机床坐标值直接输入到对应的刀具长度补偿值中。

对于工件坐标系的Z坐标值清零。

它避免了基准刀具所带来的各种坐标计算，因此它更直接、更方便。

（1）采用直接刀补法手动对刀示意图如下图5：
图5 采用直接刀补法手动对刀示意图
（2）对刀步骤如下：
2.1把Z 轴设定器（50.00mm ）放置在工件表面上。

2.2调用T 1刀具，将刀具装在主轴上。

2.3将该刀具移动到Z 轴设定器上方，并轻轻接触，直到其指针指示到零位，记下此时的机床坐标
Z 轴数值，用此数值减去设定器高度（50.00mm ），将所得结果输入到1#刀具补偿值中。

2.4调用T 2刀具，将刀具装在主轴上。

将刀具移动到Z 轴设定器上方，并轻轻接触，直到其指针
指示到零位，记下此时的机床坐标Z 轴数值，用此数值减去设定器高度（50.00mm ），将所得结果输入到2#刀具补偿值中。

2.5其余刀具T 3、T 4的对刀过程与2.4类似。

（3）出现弊端及解决办法：
按照以上直接刀补法操作的话，有二个弊端，对于每种弊端有相应的解决办法。

如下表2：
（4）优缺点分析：
实践分析发现，采用方案二对刀虽然要比方案一更直接、更便利，节约了辅助计算时间，但是，对于具有复杂表面的工件来说，还是没有得到最好的解决。

此时，按照以下方案三改进方法就可以解决以上弊端。

方案3：借助平面对刀法
该方法与直接刀补法类似，区别在于，此方法借助一水平面，先测量工件表面（编程坐标系的Z 轴零点位置）到这一水平面（可以是夹具、工作台等）的高度值，并将该值输入到工件坐标系中。

然后将所有刀具都对准该水平面，把此时所得的机床坐标值输入到对应的刀具长度补偿值中。

在编程加工运行时，只要调用工件坐标系和对应的刀具长度补偿值，系统会自动进行刀补运算，同时刀具运行到指定位置。

（1）采用借助平面对刀法手动对刀示意图如下图6：
1.1第一把刀具手动对刀
1.2其他刀具手动对刀
图6 采用借助平面对刀法手动对刀示意图
（2）对刀步骤如下：
2.1调用T1刀具，将刀具装在主轴上。

2.2把Z 轴设定器（50.00mm ）放置在一水平面上（夹具、工作台等）。

将该刀具移动到Z 轴设定器上方，并轻轻接触，直到其指针指示到零位，记下此时的机床坐标Z 轴值。

2.3抬刀后，取下Z 轴设定器。

2.4把Z 轴设定器（50.00mm ）放置在工件表面上。

将该刀具移动到Z 轴设定器上方，并轻轻接触，
直到其指针指示到零位，记下此时的机床坐标Z 轴值。

2.5将2.4的机床坐标值减去上述2.2水平面的机床坐标值，所得结果为水平面到工件表面的高度
值。

并把此结果输入到工件坐标系（如G 54的Z 坐标值）中。

2.6所有的刀具都对准该水平面，并将此时的机床坐标值输入到对应的刀具长度补偿中。

（3）出现弊端及解决办法：
按照以上借助平面对刀法操作，在实践操作过程中发现，无论出现何种弊端，都可以很方便、快捷的解决。

如下表3：
（4）优缺点分析：
实践操作发现，方案三不仅改善了对刀精度和提高了工件表面加工质量，而且减少了更换刀具所遇到的各种不便，使对刀更方便、更直接，减少了各种辅助时间，提高了劳动生产效率。

二、结论：
通过如下表4三种方案的对比，我们可以得出结论：第三种方案—借助平面对刀在加工中心手动对刀中是一种最佳的对刀方法。

表4 三种对刀方案的对比
以上主要介绍了本人在实践工作中所遇到的各种对刀问题，并根据自己的操作经验，通过比较总结了各种对刀方法的优缺点。

由于本人技术水平有限，论文中难免存在缺点和不足，恳请专家读者批评指正。

注释：
【1】对顶面为零：建立工件坐标系时，常用的是对工件顶面为零点或底面作为工件零点。

对刀方法相同，只不过零点选择位置不一样，对刀时要注意对底面为零时的工件高度。

【2】Z轴设定器：利用Z轴设定器可以提高对刀精度，还可以减少试切法对刀对工件表面的损伤。

利用Z轴设定器对刀时，要注意减去一个设定器高度。

参考文献
【1】许超黄卫徐春林编著.加工中心操作工实用技术手册.南京：江苏科学技术出版社，2006 【2】邓广敏编著.加工中心操作工.浙江：化学工业出版社，2005
【3】杨江河蒋文兵编著.加工中心实用技术.北京：机械工业出版社，2009。