数控车编程与操作_数控车床的对刀操作

（五）用点动[或“MDI运行（G91 G00 X-120 Z-220）+点动”]方式移动 刀架到装夹的棒料右端面附近，在MDI功能子菜单(图4)下按F2键，进 入刀偏数据设置方式，如图4所示；用▲、▼键移动蓝色亮条到要设置 为基准刀具的位置；按F5键设置标准刀具，蓝色亮条所在行变成红色； 用标准刀具试切工件外径，然后沿着Z轴方向退刀；在刀偏数据的试切 直径栏输入试切后工件的直径值；用标准刀具试切工件端面，然后沿着 X轴方向退刀；在刀偏数据的试切长度栏输入工件坐标系Z轴零点到试 切端面的有向距离；按F7键，弹出如图7所示菜单；用▲、▼键移动蓝 色亮条选择要设置的坐标系；按Enter键确认，设置完毕。 图7 选择要设置的坐标系 方法二 可以MDI手动输入坐标系数据，操作步骤如下： (1) 在MDI功能子菜单(图3)下按F4键，进入坐标系手动数据输 入方式，图形显示窗口首先显示G54坐标系数据，如图8所 示； 图8 MDI方式下的坐标系设置 (2) 按Pgdn或Pgup键，选择要输入的坐标系数据： G54/G55 /G56/G57/G58/G59坐标系/当前工件坐标系等的偏置值(坐标 系零点相对于机床零点的值)，或当前相对值零点； (3) 在命令行输入工件零点的机床坐标，如在图8所示坐标系空 栏输入“X0 Z0”，并按Enter键，将设置G54坐标系的X及Z 偏置分别为0、0； (4) 若输入正确，图形显示窗口相应位置将显示修改过的值，否 则原值不变。 （6） 各刀刀偏置的测定方法与G92指令对刀方法相同 （7） 基准刀转位到工作位置，重新进行回零操作。 相对刀偏法对刀注意事项： 1）装刀时，各刀的刀位点应与主轴中心等高，装刀时用钢直尺测 量刀尖到刀架台面的距离约为79.5~80mm的距离。若二者等高，试切端 面停车后，操作者用手摸端面应感觉平滑，看不到端面中心有尖点突 出。若二者不等高，应细微调整垫片高度。 2）为便于对刀与监控设备安全，对最大直径小于Φ30mm、长 50~60mm的小回转体零件的编程可作统一约定：①工件右端面与卡爪端 面之间的装夹长度近似为固定值105mm；②刀具伸出刀架侧面的长度近 似为固定值25mm；③编程时统一规定：采用直径编程；工件零点Ｏ选 在工件的右端面中心；用G92指令设定工件坐标系，程序起点H的工件 坐标为（100，50）且其与程序终点、换刀点三点重合；设定1号刀为
图4 相对刀偏法对刀的刀偏表 （六）选择非基准刀的刀号，手动换刀，用▲、▼键移动蓝色亮条到非 基准刀具的位置，如图5所示，让非基准刀的刀尖分别在主轴转动状态 目测对齐试切点A（用“点动+步进”方式，先对齐外圆面，后对齐端
面），这时CRT上显示的“相对实际坐标”的数值，就是该刀对基准刀的 刀偏置△X，△Z；分别将其输入到对应刀偏号的相应位置。 （7） 点动+步进 图5 测量刀偏数据 方式[或先 点动到附 近再MDI 运行G53 G01 XA ZA]，重新 让基准刀 对准试切 点[此时 CRT显示 坐标为 （XA， ZA）]，在 MDI方式 下，运行 程序：G91 G00（或 G01） X（100Φd） Z50；则基 准刀刀位 点处于程 序起点[工 件坐标系 坐标为 （100， 50）]的位 置。 Ⅱ. 加工最大直径小于30mm、长度为L（小于100mm）、程序原点选 在零件的右端面中心、直径编程的工件，用G54 G90 G00 X100 Z50指 令对刀的简要操作步骤： （一）装夹棒料，棒料伸出卡爪端面约（L+50）mm； （二）装刀，保证各刀的刀位点与主轴等中心高； （三）在系统软件中设定为直径编程方式； （四）开机后，基准刀在工作位置，回参考点；
小结： Ⅰ. 加工最大直径小于30mm、长度为L（小于100mm）、程序原点选 在零件的右端面中心、直径编程的工件，用G92 X100 Z50指令对刀的 简要操作步骤： （一）装夹棒料，棒料伸出卡爪端面约（L+50）mm； （二）装刀，保证各刀的刀位点与主轴等中心高； （三）在系统软件中设定为直径编程方式； （四）开机后，回参考点，将基准刀处于工作位置； （五）用点动方式[或为避免爬行用“MDI运行（G91 G00 X-120 Z220）+点动”]移动刀架到装夹的棒料右端面附近，在MDI功能子菜单下 （图3所示）按F2键，进入刀偏数据设置方式； 1、2、3、4号刀的刀偏 号分别为#0001、#0002、#0003、#0004，用▲、▼键移动蓝色亮条到各 刀对应的刀偏号位置，首先将刀偏号为#0000、#0001、#0002、#0003、 #0004的X偏置、Z偏置的数据均修改为零；用▲、▼键将蓝色亮条对准 基准刀的刀偏号位置处，按F5键设置基准刀为标准刀具，所在行变成红 色；用基准刀试切工件外径，记录试切点A的X机床坐标，在图4界面按 F1“X轴清零”，则CRT显示的“相对实际坐标”的X坐标为零；退刀停 车，测量已切削轴段的直径Φd；用标准刀具试切工件端面，记录试切 点A的Z机床坐标，在图4界面按F2“Z轴清零”，则CRT显示的“相对实际 坐标”的Z坐标为零；通过“点动+步进”或MDI方式[G91 G01 X-显示相对 坐标 Z-显示相对坐标]使基准刀重新回到试切点[此时CRT显示的相对实 际坐标为（0，0）]； 图3 MDI功能子菜单
90°外圆粗车刀，2号刀为90°外圆精车刀或60°尖刀（对刀基准刀），3号 刀为2.5~5mm宽的切断刀、4号刀为60°螺纹刀；加工内表面的刀具刀号 另定。其它尺寸的工件，设其最大直径为ΦD，工件长为L，则约定时只 需改变条件①中工件伸长约为（L+50）、条件③中程序起点的工件坐标 为（ΦD+70，50），其余条件可不变或根据具体情况作适当调整。 3）按上述条件装刀后，若CRT显示的非基准刀的X偏置在±10mm 的范围之内（切断刀因刀头结构特殊可能例外），则刀偏置可能测量较 正确，否则可能是测量方法不对或数控系统出现了“爬行”现象，需要重 新测定刀偏置。 4）在刀偏数据的输入与修改之前，应先设置刀库数据，将各刀设 定对应的刀偏号。
五．手动试切——相对刀偏法对刀的基本步骤
手动试切对刀中，如果确定了一把基准刀，且在刀偏表中输入它的 刀偏置为零，而且非基准刀相对于基准刀有一定的刀偏置，这种试切对 刀方法叫相对刀偏法对刀，具体又分为G92指令对刀和G54指令对刀两
种方法。使用这种对刀方法的程序结构形式具有以下特点： ％×××× G92 X_ Z_（或G54 G90 G00 X_ Z_） M06 T0202 …... T0200 M06 T0101 …… T0100 …… 如下图2所示的对刀步骤流程图，G54指令对刀的步骤基本上与G92 指令对刀相同，区别仅在于前者要将后者的步骤⑧与⑩分别修正为步骤 ⑧’与⑩’。
三. 常用测量工具的测量与读数方法（演示说明）
介绍0.02mm精度的游标卡尺、0.01mm精度的千分尺、0.02mm精度的 深度游标卡尺的测量与读数方法。
四．华中世纪星教学型数控车床手动试切法对刀的基本原理
在数控车削中，手动试切对刀法由于不需添置昂贵的对刀、检测等 辅助设备，方法简单，而且加工铝棒、尼龙棒等软材质工件，即使高速 断续切削，刀尖也不容易崩落，因此被广泛地应用于教学型数控车床。 数控机床的机床坐标系是唯一固定的，CRT显示的是切削刀刀位点 的机床坐标，但为计算方便和简化编程，在编程时都需设定工件坐标 系，它是以零件上的某一点为坐标原点建立起来的X-Z直角坐标系统。 因此，对刀的实质是确定随编程变化的工件坐标系工件零点的机床坐标 以及确定数控程序调用的刀具相对于基准刀的刀偏置数值。手动试切对 刀的对刀模式为“试切→测量→调整”，其原理示意图如上图1所示。
八. 对手动试切对刀法的误差补偿
由于对刀的目的是使编程指令值与实际加工尺寸相一致，因此，可 以根据“自动试切圆柱轴段→测量→误差补偿”的思路改进手动试切对刀 法，设计一个简单的调试程序自动试切外圆——误差补偿的新对刀方 法，实现单件加工的快速精确对刀。 以工件坐标系方向为依据，确定实际测量尺寸与试切指令尺寸之间 的误差补偿方向，见表1举例。
用G92指令对刀后基准刀刀位点恰好处于程序起点位置，这种对刀 方便实习老师检查学生对刀的准确性和监控设备安全性，因此在教学实 习应用更广泛。而G54~G59指令对刀需将工件零点的机床坐标输入到数 控系统软件的零点偏置寄存器参数中，但加工前刀架不必处于程序起点 位置，便于批量生产，在生产中应用更广泛。
表1 自动试切圆柱轴段的实际测量尺寸与程序指令值的误差补偿举例（单位：mm）
试切轴 切削 段的程 刀具 序指令 类型 值
实际测量 尺寸
误差 误差补偿前 补偿 的刀偏置 方法
图9 绝对刀偏法对刀的刀偏表 注意：在刀偏表中只需要输入试切直径和试切长度，各刀的X、Z偏置 随后自动产生。
七. 手动试切对刀法的误差分析
在图2所示的手动对刀操作流程中，步骤⑥中由于用游标卡尺或千分 尺测量时不可避免存在测量误差，使得Φd数值有误差，导致步骤⑦中 工件零点的机床坐标计算不准确；在步骤⑨中，由于我校购置的华中世 纪星CJK6132A型CNC教学车床的定位精度和重复定位精度不太高，分 别为0.04mm/300mm、±0.01mm，使得基准刀按记录的试切点机床坐标 重回后却被发现其刀尖与工件试切点之间有微小的间隙，且当数控系统 不稳定地出现“爬行”现象后，二者的间隙甚至更大，由此验证了CRT显 示机床坐标的实际位置与理论位置有定位误差；而且非基准刀的刀尖也 难以目测对准试切点，因此非基准刀存在一定的刀偏置误差；另外，在 步骤⑩中，由于Φd很难测量准确，导致程序起点H的机床坐标计算不准 确，最后刀架实际可能不准确地停在程序起点位置上。上述误差，既有 系统误差也有随机误差，如果仅进行误差数据的分析与处理，只能尽量 减小误差，但很难完全消除误差。
六．手动试切——绝对刀偏法对刀的基本步骤
手动试切对刀中，如果没有确定一把刀作基准刀，且在刀偏表中每 把切削刀都有刀偏置，这种手动试切对刀方法叫绝对刀偏法对刀。使用 这种方法对刀的程序结构形式具有以下特点： ％×××× T0202（无G92 或G54建立工件坐标系指令，无M06指令） M03 S×××× G90（或G91） G00 X_ Z_ …... T0101（无需取消上一把刀的刀补，就直接建立下一把刀的刀具补 偿） …… 对刀步骤：（工件坐标系零点设在工件右端面中心） 1）选择1号刀试切端面和外圆，分别记录试切点A点的ZA坐标和XA坐标 （图5标识的A点），退刀停车，测量试切轴段的直径尺寸，主轴正 转，点动到A点附近再MDI运行 “G53 G01 XA ZA”，将1号刀刀尖按记录 的坐标对齐A点。在图9刀偏表的＃0001刀偏号一栏中，输入试切直径 （测量值）和试切长度0（0表示端面在工作坐标系的Z坐标为零）； 2）选择2号刀，试切另一轴段，退刀停车，测量试切轴段的直径尺寸； 主轴正转，点动＋步进方式，将2号刀刀尖目测对齐端面上试切点。在 图9刀偏表的＃0002刀偏号一栏中，输入试切直径（测量值）和试切长 度0； 3）3号刀（以切削刃右尖点对刀）及其4Βιβλιοθήκη Baidu刀，与2号刀的对刀步骤相 同。
1）毛坯：φ30mm的棒料， 材料：LY12 2）常用工具：卡盘与刀架扳手、螺丝批、手锤、活动扳手等； 3）刀具与垫片：1号刀为90°外圆精车刀，2号刀为90°外圆粗车刀或 60°尖刀，3号刀为切断刀、4号刀为60°三角螺纹刀； 4）测量工具：0.02mm精度的游标卡尺、0.01mm精度的千分尺、 0.02mm精度的深度游标卡尺、150mm长的钢直尺； 5）油壶、刷子及清洁棉纱。
实验(二) 华中世纪星教学型数控车床的对刀操作
一．实验目的
1）掌握游标卡尺、千分尺、深度游标卡尺、钢直尺等的测量与读数 方法； 2）掌握数控车床手动试切法对刀的工作原理及基本步骤； 3）掌握用G92与G54~G59指令对刀操作的异同点； 4）对手动试切法对刀进行误差分析，并掌握其误差补偿方法。
二．实验设备和工具