CNC加工中的对刀方法
CNC加工中的对刀方法
CNC（Computer Numerical Control）加工是一种通过计算机控制的自动化制造技术，广泛应用于机械加工领域。在CNC加工中，对刀技术是确保加工精度的关键环节之一。本文将详细介绍CNC加工中的对刀方法，包括外轮廓对刀和内轮廓对刀的具体步骤和注意事项。
CNC加工为什么需要对刀？
数控车床或铣床在加工零件时是根据零件图的技术要求制定加工工艺程序，然后用规定的程序格式和代码编写相应的数控程序，由数控程序控制运动机床运动部件的运动来完成零件的加工。
CNC程序根据零件图上的节点坐标编制该节点的坐标位置，根据建立的工件坐标系确定相应刀具的空间方位。在数控机床上建立工件坐标系需要对刀过程，这个过程将直接影响到工件的加工精度。加工零件的精度和加工效率。
对刀方式
本文以轴类零件常用的外轮廓刀具和内轮廓刀具为例，通过数控模拟加工软件探讨常用的各类车削对刀方法。
外轮廓对刀方法
轴类零件外轮廓加工常用的刀具有外圆车刀、外槽刀具和外螺纹刀具等，一般方便快捷，无需添加辅助刀具进行对刀试切方法。
- 外圆车刀对刀
外圆车刀的种类很多，如直头外圆车刀、45°弯头外圆车刀、90°弯头外圆车刀等。以90°弯头外圆车刀为例，打开Swarthmore CNC仿真软件，毛坯选择FANUC0iT系统默认材料08F低碳钢。
车刀一般将工件坐标系原点建立在工件右端面中心，工件轴线为Z方向，径向为X方向。外圆车刀（T01）试切削前，首先启动主轴，在【MDI】方式下输入“M03S300”并执行，如图1（a）所示；然后通过手动进给方式移动刀具，完成工件右端面的试切，如图1（b）所示。
打开控制面板的【偏置设置】功能，在【刀具修正/几何】界面中，定义刀具当前位置的Z坐标为“Z0”，如图2（a）所示，点击灰色点击【测量】下的方形按钮，测量结果如图2（b）所示，完成外圆车刀Z轴对刀。这样就完成了外圆车刀的Z轴对刀。
图1 Z轴对刀
图2 Z轴对刀参数
刀具将向+X方向退刀，退刀过程中同时完成X轴试切定位，如图3（a）所示；定位后，刀具向-Z方向进给，完成外圆试切，如图3(b)所示。
外圆试切削一定的轴向距离后，刀具沿+Z方向退出适当的距离，如图4(a)所示；停止主轴旋转，打开主菜单中的【工件测量】命令，用游标卡尺测量试切外径的直径，如图4（b）所示。
打开【刀具修正/几何】界面，刀具当前位于所测外圆直径如图4（b）所示定义的X坐标处，输入“X79.482”，如图5（一）；点击【测量】下的灰色方形按钮，得到如图5（b）所示的测量结果。
至此，外圆车刀到刀就完成了，接下来就是对刀架进行【回原点】操作。
图3 X轴试切对刀
图4 X轴对刀流程
- 外圆铣刀的对刀
顺时针转动刀架，将外槽刀（T02）转到加工位置，外槽刀也是通过尝试切削端面和外圆来完成对刀。
启动主轴，移动刀架，使外槽刀的刀片轻轻接触工件端面，如图6(a)所示；保持工具不动，打开参数设置页面，选择【编号】的【002】位置，【测量】输入“Z0”，如图6（b）所示。
图6 外圆槽刀Z轴对刀
调整刀具位置，使外圆切槽刀在工件外圆上进行试切，如图7(a)所示；然后向+Z方向退刀，停止主轴旋转后，测量外圆切槽刀试切后的外圆直径，并将测量得到的数据输入到相应位置，例如“X79.130”，如图7(b)所示，点击工具下方的【测量】。单击[测量]下的灰色方形按钮。此时，外槽刀已完成对刀，刀架将操作回原位。
图7 外圆切槽刀X向对刀
- 对准外螺纹刀具
再次顺时针转动刀架，将外螺纹刀具（T03）转到加工位置，移动刀架。当刀具接近工件时，降低进给速度并调整至外螺纹刀具刀尖与工件端面平齐，如图8（a）所示，暂停进给运动工具托架;打开参数设置界面，选择【编号】的【003】位置，将“Z0”指定为刀具当前“测量”位置。
在手动进给方式下，微调刀位，使外螺纹刀具刀尖稍微接触已加工的外圆表面，如图8（b）所示，并在参数设置界面中刀具的当前位置定义为前述1.2外槽刀（T02）试切削工件外圆后测得的直径。至此，外螺纹刀具对正完成，需要对刀架进行【回原点】操作。
图 8 外螺纹刀具对准
以上是外轮廓加工刀具找正过程中常用的轴类零件。
内轮廓对刀方法
轴类零件内轮廓加工常用的刀具有孔车刀、内槽切削刀具、内螺纹刀具等，这些刀具也是对刀工件坐标系原点建立在工件右端面中心点的工艺过程。
- 镗孔车刀对准
镗孔车刀（T01）俗称“镗刀”，是在钻头完成中心孔钻削工序之前对刀具进行镗孔的刀具。
打开主菜单中的【快速定位】功能下的【机床操作】命令，选择工件中心，单击【确定】按钮，得到如图9（a）所示的加工窗口；打开【刀具修正/几何】界面，将镗刀当前位置赋值为“X0”值，并对其进行【测量】操作，结果如图9（b）所示。结果如图9(b)所示。
图 9 镗刀 X 轴对准
微调镗刀位置，使其稍微接触工件右端面，如图10（a）所示；打开参数设置界面，将镗刀当前位置指定为“Z0”并进行测量，运行结果如图10（b）所示。至此，内孔车刀（镗刀）对刀完成，需要对刀架进行【回原点】操作。
图10 镗刀Z轴对刀
- 内孔切槽对刀
顺时针转动刀架，将内孔切刀（T02）转到加工位置。主轴启动后，用【快速定位】指令将其移动到工件右端面中心，如图 11（a）所示，并将当前位置赋给【0】中的“X002”。进入【刀具校正/几何】界面并进行测量。
稍微移动内槽刀，使其刀位点接触工件的右端面，如图11（b）所示，将当前位置指定为“Z0”并进行测量。至此，内槽铣刀对刀完成，需要对刀架进行【回原点】操作。
- 内螺纹刀具的对刀
顺时针转动刀架，将内螺纹刀具（T03）转到加工位置。启动主轴后，使用【快速定位】指令将其快速移动到工件右端面中心，如图12（a）所示。在【刀具修正/几何】界面中，将当前位置指定为【编号】【0】中的“X003”并进行测量。
微调内螺纹刀具的位置，使内螺纹刀具的刀尖与工件的右端面齐平，如图12（b）所示。暂停刀具进给运动，将当前位置指定为[刀具校正/几何]屏幕的[编号][0]中的“Z003”，然后进行测量。至此，内槽刀匹配完成，刀架需要进行【回零】操作。
图 11 内孔切槽刀具设置
图 12 内螺纹刀具对准
以上是轴类零件常用的内轮廓加工刀具的对刀过程。
结语
数控车削加工前，需要建立工件坐标系，而设定工件坐标系操作的精度是影响零件加工精度和加工效率的主要因素。本文以轴类零件加工中常用的外轮廓车刀和内轮廓车刀为例，详细考察了各类对刀方法、操作流程及注意事项，对各类常用外轮廓车刀车刀、内轮廓车削对刀列出了从事车削加工的操作人员的理论基础和仿真参考CNC车削流程提供参考。