数控加工常见的七种对刀方法测头测量系统高效率对刀调试

对刀是数控加工中的主要操作和重要技能。在一定条件下，对刀的精度可以决定零件的加工精度，同时，对刀的效率直接影响数控加工的效率。仅仅知道对刀方法是不够的，还要知道数控系统的各种对刀方法，以及这些方法在加工程序中的调用方法。同时要了解各种对刀方式的优缺点和使用条件。

一、对刀原则

对刀的目的是建立工件的坐标系。对刀直观来说就是建立工件在机床工作台中的位置，实际上就是在机床坐标系中寻找对刀点的坐标。对于数控车床，加工前应先选择对刀点。对刀点是指用数控机床加工工件时，刀具相对于工件运动的起始点。对刀点可以设置在工件上(如工件上的设计基准或定位基准)，也可以设置在夹具或机床上。如果设置在夹具或机床上的某一点上，就必须与工件的定位基准保持一定的精确尺寸关系。

设定刀具时，刀具点应与刀具设定点重合。所谓刀点，是指刀具的定位参考点。对于车削刀具，刀尖是刀具的尖端。对刀的目的是确定对刀点(或工件原点)在机床坐标系中的绝对坐标值，测量刀具的刀位偏差值。对刀精度直接影响加工精度。在工件的实际加工中，单一刀具的使用一般不能满足工件的加工要求，通常采用多种刀具进行加工。当使用多个车刀进行加工时，在换刀位置不变的情况下，刀尖的几何位置会有所不同，这就要求不同的刀具在不同的起始位置开始加工时，都能保证程序的正常运行。为解决这一问题，机床的数控系统配备了刀具几何位置补偿功能。利用刀具几何位置补偿功能，只要事先测出每把刀具相对于一把预选基准刀具的位置偏差，输入到数控系统刀具参数修正栏中指定的组号中，就可以在加工程序中利用T指令在刀具轨迹中自动补偿刀具位置偏差。刀具位置偏差的测量也需要通过对刀操作来实现。

在数控加工中，对刀的基本方法有试切、对刀仪和自动对刀等。本文以数控铣床为例，介绍了几种常用的对刀方法。

1、试切刀法

这种方法简单方便，但会在工件表面留下切削痕迹，对刀精度低。如图1所示，以工件表面中心的对刀点(与工件坐标系原点重合)为例采用双边对刀方式。

(1)x，y向对刀。

①通过夹具将工件安装在工作台上。装夹时，工件的四边都要留出刀位。

②启动主轴中速旋转，快速移动工作台和主轴，使刀具快速移动到靠近工件左侧一定安全距离的位置，然后降低速度移动到工件左侧。

③接近工件时，用微调操作(一般为0.01mm)接近，让刀具慢慢接近工件左侧，使刀具刚好接触到工件左侧表面(观察，听切削声，看切削痕迹和切屑，只要出现一种情况，就说明刀具接触到工件)，然后后退0.01mm，记下此时机床坐标系显示的坐标值，如-240.500。

④沿Z轴正方向退刀至工件表面上方，用同样方法靠近工件右侧，记下此时机床坐标系中显示的坐标值，如-340.500。

画

⑤以此为基础，可以得出工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标值如下

{-240.500+(-340.500)}/2=-290.500。

⑥同理，可以测出工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标值。

(2)z向对刀。

①在工件上方快速移动刀具。

②启动主轴中速旋转，快速移动工作台和主轴，使刀具快速移动到离工件上表面安全距离，然后降低速度移动，使刀具端面接近工件上表面。

③接近工件时，用微调操作(一般为0.01mm)接近，使刀具端面慢慢接近工件表面(注意刀具尤其是端铣刀接触工件表面小于半圆的区域时，最好在工件边缘切削，尽量不要在工件表面切削端铣刀的中心孔)， 使刀具端面刚好接触到工件的上表面，然后再次抬轴，记下此时在机床坐标系中的Z值，-140.400。

(3)将测得的X、Y、Z值输入机床工件坐标系的存储地址G5*(一般用G54~G59代码存储对刀参数)。

(4)进入面板输入模式(MDI)，输入“G5*”，按开始键(自动模式下)，运行G5*使其生效。

(5)检查切刀设置是否正确。

2、塞尺、标准芯轴、块规刀法

这种方法类似于试切的对刀方法，只是对刀时主轴不转动，在刀具和工件之间加一个塞尺(或标准芯轴和块规)。塞尺就是不能自由抽动，所以计算坐标时要减去塞尺的厚度。因为主轴不需要旋转切削，这种方法不会在工件表面留下痕迹，但是对刀精度不够高。

3.使用寻边器、偏心棒和轴定位器等工具设定刀具。

程序与尝试切割刀具相似，只是刀具被换成了寻边器或偏心杆。这是最常用的方法。效率高，并能保证对刀精度。使用寻边器时，必须小心使其钢球与工件轻微接触。同时，被加工的工件必须是良导体，定位基准具有良好的表面粗糙度。z轴设置器通常用于转移(间接)对刀。

4.转移(间接)对刀。

加工一个工件通常需要不止一把刀。第二把刀的长度与第一把刀不同，需要重新设置。但有时零点是加工掉的，不能直接找回零点，或者不允许损伤加工面。在某些情况下，直接对刀不好。这时，可以使用间接零变化。

(1)第一刀。

①第一刀，试切法、塞尺法等。仍然被首先使用。记下此时工件原点的机床坐标z1。加工完第一把刀后，停止主轴。

②将对刀装置放在机床工作台的平台上(如台钳的大面)。

③在手轮模式下，用手将工作台移动到合适的位置，向下移动主轴，将刀底压向刀顶，旋转刻度盘指针，最好在一个圆内。记下此时轴设定器的指示器，重新设定相对坐标轴。

④抬起主轴，取下第一把刀。

(2)第二刀。

①安装第二把切刀。

②在手轮模式下，向下移动主轴，将刀底压向刀顶，刻度盘指针旋转，指针指向与第一刀相同的位置。

③记录此时轴的相对坐标对应的值z0(有符号)。

④升起主轴并移除刀具。

⑤将原第一刀G5*中的z1坐标数据加z0(有符号)得到新坐标。

⑥这个新坐标就是你要找的第二把刀对应的工件原点的机床实际坐标，输入到第二把刀的G5*工作坐标中，从而设定第二把刀的零点。其余刀的设置方式与第二把刀相同。

注意:如果几把刀使用同一个G5*，则步骤5)和6)应改为在第二把刀的长度参数中存储z0，第二把刀的长度应调整为正确的G43H02。

5、顶刀法

(1)x，y向对刀。

①通过夹具将工件安装在机床工作台上，换成顶尖。

②快速移动工作台和主轴，使顶尖能移动到工件顶尖，找到工件画线的中心点，降低速度移动，使顶尖能接近它。

③切换到微调操作，让顶点慢慢靠近工件画线的中心点，直到顶点与工件画线的中心点对齐，记下此时在机床坐标系中的X、Y坐标值。

(2)卸下顶尖，装上铣刀，用其他对刀方法，如试切法、塞尺法，获得Z轴坐标值。

6、百分表(或百分表)对刀法(一般用于圆形工件对刀)

(1)x，y向对刀。

将百分表安装杆安装在手柄上，或将百分表磁性座吸在轴套上。移动工作台，将主轴中心线(即刀具中心)移动到工件中心。调整磁座上伸缩杆的长度和角度，使千分表与工件圆周面接触。(指针转动约0.1mm)，用手慢慢转动主轴，使百分表触头沿工件圆周面转动，观察百分表指针移动是否方便。慢慢移动工作台的轴线和轴。重复多次后，主轴旋转时，百分表指针基本在同一位置(表头旋转一周，指针跳动量在允许的对刀误差内，如0.02mm)。这时可以认为主轴的中心是轴，是主轴的原点。

(2)取下百分表，装上铣刀，用其他对刀方法，如试切法和塞尺法，获得Z轴坐标值。

以上对刀方法都比较复杂且考验人工技术经验，而使用自动数控测头则可以提供高效率的在机测量解决方案，通过数控测量宏程序提供自动化加工的支持，自动对刀自动补偿。且准确率极高，避免重复操作的时间成本浪费。

7、对刀方法专用刀具

传统的对刀方式存在安全性差(如塞尺设定，对头刀尖容易损坏)、机器时间太长(如试切需要反复切削)、人为造成的随机误差大等缺点。不能适应数控加工的节奏，也不利于数控机床功能的发挥。该专用对刀装置具有对刀精度高、效率高、安全性好等优点。它简化了繁琐的由经验保证的对刀工作，保证了数控机床的高效率和高精度，成为数控机床上解决对刀不可缺少的专用工具。