数控车床对刀及一种简易对刀装置

    对刀是指将刀具的刀位点调整到与数控程序中G92指令(或其它建立工件坐标系的指令)所指定的坐标位置相重合，即在工件坐标系中使刀具的刀位点位于起刀点上，以使在数控程序的控制下，由此刀具所切削出的加工表面相对于零件的不加工表面(定位基准)有正确的位置尺寸关系，从而保证零件的加工精度要求；同时，对于在车削加工过程中需使用多把刀具的工序，还应保证换刀后新刀具的刀位点与原刀具(标准刀具)的刀位点相重合(允许存在刀位点位置间的误差，但该误差应是可知的，以便用刀具补偿功能或其它方法来消除)。
     为实现对刀，加工过程中一般采用试切的方法，或者配备对刀仪对各刀具的切削刃进行测量来调整刀具，但对利用普通车床配备数控装置及其它装置改造而成的经济型数控车床，或面向数控教学的实验型数控车床，对刀仪的配置和使用是困难的，为此类数控车床寻求一种简便有效的对刀方法具有一定的实际意义。本文提供一种简易的对刀方案如图1所示，该对刀方案图表示了对刀标准试棒的结构形式，以及各刀具与对刀标准试棒相应对刀作用部位的关系，其实质即为试件对刀法。对刀之前应保证各刀具的刀尖等高，并保证当刀具安装在刀架上时各刀具的刀尖在装刀面上通过主轴中心线。下面讨论使用该标准试棒进行装刀及对刀调整的方法。
       设编程的工件坐标原点在车床原点O，编程规定的起刀点为：G92 X120.0 Z350.0，按加工要求需安装刀具1、2、3、4，刀具的安装和对刀可按下述步骤进行。
   对刀试棒
   1. 安装对刀标准试棒 在三爪卡盘上安装对刀标准试棒，试棒左端与车头端面贴紧后夹紧。
   2. 安装车刀1 以点动方式使刀架移动到一适当位置(保证刀具在X方向有够用的伸出长度)，将刀具1装在刀架上，保证其刀尖与对刀标准试棒上的对刀作用部位相贴紧，必要时可以手转动主轴检查，确认无误后将刀具夹紧，即完成刀具1的安装。
   3. 安装刀具2 安装刀具2之前，先使刀具1与对刀标准试棒脱离接触，并使刀架转位，为此，可在MDI方式下执行程序：G91 G00 X100.0(刀架后退50mm)，然后使刀架转位；再MDI：G91 G00 Z30.0(刀架向右移动30mm)，最后再MDI：G91 G00 X-100.0(刀架进50mm)，此时即使刀架到达了刀具2的装刀位置，安装刀具2并确认刀尖与对刀作用部位贴紧后，将刀具2夹紧于刀架上。安装刀具3、4
   4. 同刀具2的安装过程，将刀具3、4装于刀架上。当刀具4安装完成后各刀具的刀位点与工件坐标原点O的距离为：X=47.0mm(直径尺寸)、Z=170.0mm。
   5. 将刀具调整到起刀点 因程序要求为：G92 X120.0 Z350.0，故在MDI方式下运行：G91 G00 X73.0，再MDI：G91 G00 Z180.0，使刀具到达程序所规定的起刀点上，对刀即告结束。
   可见，该方案能快速、方便地实现多把刀具的对刀，若加工编程时，选定的工件坐标原点不在O点，则可根据工件安装时定位基准的位置及机床的尺寸a、b进行换算后，求出刀具在装刀完毕时相对工件坐标原点的实际距离尺寸，再将刀具调整到起刀点上即可。
   由于本文意在提供一种对刀的思路供同行借鉴，因而有关对刀标准试棒各对刀作用部位的细微结构并未示出，同时，有关该试棒的精度、材料要求及制造的工艺过程就不在此赘述，该试棒在我院数控技术中心实验室用于教学，证明是可行的，对学生理解有关数控机床的概念，提高数控车床操作的速度是有益的。实用时可根据具体的对刀要求，自行调整对刀试棒的结构和尺寸并灵活应用，比如对切槽刀具的安装在刀具1、2、4的装刀位置均可进行；另外，若在试棒的右端加工锥坑，则可用于钻头的一般对刀要求。