臧兆磊

摘 要：在數(shù)控生產(chǎn)中，對(duì)刀是十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。哪怕是有了正確的加工程序，也會(huì)因?yàn)椴粫?huì)對(duì)刀而加工出廢品。加工質(zhì)量的好壞與對(duì)刀的精度有著直接的關(guān)系，對(duì)刀的效率也極大地影響著加工效率，從而影響生產(chǎn)效率，影響生產(chǎn)成本。在學(xué)生的日常數(shù)控實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)中，也總會(huì)出現(xiàn)很多對(duì)刀帶來的問題。該文就以FANUC Oi 系列數(shù)控車床為例，通過原理和實(shí)例結(jié)合，研究常用的對(duì)刀方法。

關(guān)鍵詞：FANUC Oi系統(tǒng) 坐標(biāo)系 數(shù)控車床 對(duì)刀方法

中圖分類號(hào)：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）02（c）-0117-02

對(duì)刀是數(shù)控生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)中的主要也是重要操作。在加工過程中出現(xiàn)了亂走刀，撞刀等問題，往往第一個(gè)檢查的就是對(duì)刀建立的坐標(biāo)系是否正確。在中職教學(xué)中，對(duì)學(xué)生的講解大都是采用試切法對(duì)刀也就是T指令對(duì)刀，這種對(duì)刀理論和操作都比較簡單。但對(duì)于大多數(shù)較為復(fù)雜的工件加工，僅僅使用這種方法就有局限。因此，文章以FANUC Oi系統(tǒng)數(shù)控車床為例，結(jié)合理論和實(shí)例，介紹講解T指令對(duì)刀、G50對(duì)刀、G54對(duì)刀這三種方法，并比較他們的區(qū)別與聯(lián)系。

1 坐標(biāo)系及對(duì)刀原理

1.1 機(jī)床坐標(biāo)系

機(jī)床原點(diǎn)是生產(chǎn)廠家在制造機(jī)床是設(shè)置的固定坐標(biāo)系原點(diǎn)，也稱機(jī)床零點(diǎn)，一般位于卡盤端面與主軸中心線的交點(diǎn)處。也有位于機(jī)床各坐標(biāo)軸正向運(yùn)動(dòng)的極限處，這一點(diǎn)通常稱為機(jī)床參考點(diǎn)，即這些機(jī)床原點(diǎn)與參考點(diǎn)重合。以機(jī)床原點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的坐標(biāo)系稱為機(jī)床坐標(biāo)系。通過開機(jī)回零點(diǎn)確定[1]。

1.2 編程坐標(biāo)系

以編程原點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的坐標(biāo)系是編程坐標(biāo)系，為了便于數(shù)學(xué)計(jì)算、找正便于檢查一般選取在工件右端面和主軸中心線交點(diǎn)處，通過對(duì)刀確定。如圖1所示。

1.3 對(duì)刀原理

編程員按程序坐標(biāo)系中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)編制刀具（刀尖）的運(yùn)行軌跡。由于機(jī)床原點(diǎn)與程序原點(diǎn)存在X向偏移距離和Z向偏移距離，使得實(shí)際的刀尖位置與程序指令的位置有同樣的偏移距離。因此，須將該距離測量出來并設(shè)置進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)，使系統(tǒng)據(jù)此調(diào)整刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡。所謂對(duì)刀，其實(shí)就是測量程序原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)之間的偏移距離并設(shè)置程序原點(diǎn)在以刀尖為參照的機(jī)床坐標(biāo)系里的坐標(biāo)[2]。

2 對(duì)刀方法

2.1 T指令試切法對(duì)刀

以圖2為例，步驟如下。

（1）在JOG或者手輪方式下，用外圓刀在加工余量范圍內(nèi)試切工件外圓。

（2）保持X方向不動(dòng)，Z向退刀。停止主軸測量被車外圓直徑。按OFFSET鍵，在刀補(bǔ)/形狀下用光標(biāo)鍵找G01，輸入X直徑，按測量鍵，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算并顯示零點(diǎn)偏置量。

（3）手動(dòng)控制刀具車端面，在車至中心后Z方向不動(dòng)，X方向退刀。

（4）按OFFSET鍵，相同方法找G01，輸入Z0按測量鍵，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算并顯示零點(diǎn)偏置量。[3]

對(duì)于其它刀具，也可采用這種方法。切斷刀：可按步驟（1）、（2）完全操作，注意吃刀量小些，對(duì)于端面的步驟（3）、（4）不切削，采用輕靠，即聽到輕微茲茲聲即可。螺紋刀，可以少量車外圓，也可按步驟（1）、（2）完全操作，由于其不能車端面，必須使刀尖準(zhǔn)確輕靠在圖2的A點(diǎn)。

這種方式具有易懂、操作簡單、編程與對(duì)刀可以完全分開進(jìn)行等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，在各種組合設(shè)置方式中都會(huì)用到刀偏設(shè)置，因此在對(duì)刀中應(yīng)用最為普遍。也有一些小技巧：可以讓切斷刀和螺紋刀的切削刃去輕靠已車外圓面，使用小的手輪進(jìn)給量，聽見輕微茲茲聲即可，此時(shí)在刀補(bǔ)/形狀輸入X直徑，在POS按鍵下，看相對(duì)坐標(biāo)，Z值定為負(fù)值，如Z-13.65，在刀補(bǔ)表中不能輸Z0要輸Z-13.65。和上面相對(duì)比，每把刀只要靠一次，效率大大提高，在中職學(xué)生的實(shí)訓(xùn)中可以推廣。

2.2 G50對(duì)刀

以G50X150Z150為例，步驟如下。

（1）開機(jī)回零點(diǎn)，建立機(jī)床坐標(biāo)系。

（2）試切削。操作步驟如同上面T指令試切削大體相同，同樣測量被車外圓直徑D，只不過同時(shí)記錄POS下X方向的機(jī)床坐標(biāo)值Xt，且在端面處不能輸Z0要記錄POS下的Z方向機(jī)床坐標(biāo)值Zt 。

（3）設(shè)定刀具起點(diǎn)位置。用手輪移動(dòng)刀具至POS下顯示的坐標(biāo)位置（Xt+150-D，Zt+150），此時(shí)在MDI下執(zhí)行指令G50X150Z150，則CRT顯示的坐標(biāo)變成X150Z150，工件坐標(biāo)原點(diǎn)X0Z0確定，即數(shù)控系統(tǒng)建立了工件坐標(biāo)系。此時(shí)，這把刀是標(biāo)刀，其刀補(bǔ)值為X0Z0[4]。

（4）對(duì)非標(biāo)刀。其余的刀具都是非標(biāo)刀。不同刀具規(guī)格不相同，其刀尖不可能重合，因此在X和Z方向有了偏差，這就是非標(biāo)刀與標(biāo)刀之間的相對(duì)位置偏差。因此要使非標(biāo)刀同樣在G50定義的工件坐標(biāo)系里，必須進(jìn)行非標(biāo)刀的相對(duì)補(bǔ)償。其算法如下：使用非標(biāo)刀試切削同一段外圓和輕靠同一個(gè)端面時(shí)。分別記錄POS下的機(jī)床坐標(biāo)值Xq和Zq。則刀補(bǔ)值△X=Xq- Xt，△Z=Zq-Zt。將其輸入到刀補(bǔ)值對(duì)應(yīng)的刀具下即可。

注意：對(duì)于非標(biāo)刀的試切削時(shí)同樣也可以采用輕靠的方法，類似與上面T指令試切削時(shí)輕靠法，也可以計(jì)算出Zq。并且在使用G50對(duì)刀編制程序時(shí)注意，程序的第一行G代碼必須是G50X150Z150，并且刀具起始也必須在X150Z150的位置，最后刀具還要回到這個(gè)位置。

2.3 設(shè)定工件坐標(biāo)系G54～G59

在很多中職教學(xué)中，此方法一般不講解。其實(shí)在實(shí)際應(yīng)用中也常用到。比如：在含有宏程序編程和大段圓弧的工件中，或者多刀分別對(duì)應(yīng)G54～G59。這樣對(duì)加工和編程來說，方便了很多，只不過需要對(duì)刀時(shí)計(jì)算準(zhǔn)確，精度要高。關(guān)鍵在于機(jī)床操作者要計(jì)算出在機(jī)床坐標(biāo)系下的G54坐標(biāo)。例如：對(duì)刀點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值是（50，15），建立工件坐標(biāo)系的程序段是G50X50Z15，對(duì)刀點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為（-365.73，-615.62），這樣可以反推出編程原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)值為（-415.73，-330.62）。在OFFSET下，按坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)的軟鍵調(diào)出G54的界面輸入該坐標(biāo)值即可[5]。

注意：若設(shè)置和使用了刀偏補(bǔ)償，最好將G54～G59的各個(gè)參數(shù)設(shè)為0，以免重復(fù)出錯(cuò)。對(duì)于多刀加工，可將基準(zhǔn)刀的偏移值設(shè)置在G54～G59的其中之一，將基準(zhǔn)刀的刀偏補(bǔ)償設(shè)為零，而將其它刀的刀偏補(bǔ)償設(shè)為其相對(duì)于基準(zhǔn)刀的偏移量。這種方式適用于批量生產(chǎn)且工件在卡盤上有固定裝夾位置的加工。

3 結(jié)語

對(duì)于FANUC Oi系統(tǒng)的數(shù)控車床來說，這三種對(duì)刀方式各有千秋，在中職學(xué)生的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)中應(yīng)注意靈活使用，不要機(jī)械的套用。在一定程度上，還可以相互轉(zhuǎn)化使用、調(diào)試。并且也可以指導(dǎo)生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王繼明，任樹棠.數(shù)控車床試切法對(duì)刀原理與操作[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2008（4）：186-188.

[2] 顧立平.數(shù)控機(jī)床編程與操作（數(shù)控車床分冊(cè)）[M].2版.北京：中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2005.

[3] 高楓，肖衛(wèi)寧.數(shù)控車削編程與操作訓(xùn)練[M].2版.北京：高等教育出版社出版，2010.

[4] 倪春杰，徐昆鵬.數(shù)控車床技能鑒定培訓(xùn)教程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[5] 周虹，董小金，張克昌.數(shù)控編程與仿真實(shí)訓(xùn)[M].北京：人民郵電出版社，2012.