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GSK980T数控车床精确对刀
2007年3月（总第147期）
黄文汉 （河源职业技术学院，广东河源，517000）
摘要：本文深入分析了试切对刀原理，并通过GSK980T数车系统试切对刀和刀偏值设置方法，提出了“手工试切+测量+刀偏设置＋自动试切+测量+修正刀偏”对刀方法，有效地提高了车削的尺寸精度和加工效率。
关键词：对刀；机械坐标；试切对刀；尺寸精度
中图分类号：TG519.1 文献识别码：A
Application of GSK980T NC Lathe Adjusting Tool
Huang wenhan
(Heyuan Vocational and Technical College, Heyuan, Guangdong, 517000)
abstract： with a profound analysis of the try-cut Adjusting-tool and Offset-setting in GSK980T NC lathe, this essay presents the following method: manual try-out+ measurement + offset-setting + auto try-out + measurement + adjustment offset-setting, which can greatly improve the dimensional precision of turning and the machining efficiency.
key words：adjusting-tool；machinery coordinate；rectifying cutter ；size accuracy
对刀是数控加工中较为复杂的工艺准备工作之一，对刀的好与差将直接影响到加工程序的编制及零件的尺寸精度。由于对刀操作实践性强，空间几何关系难以理解，很多操作者（特别是初学者）只是单纯记下了操作步骤，不能真正从理论上理解，稍有不慎或稍有一些不测的因素就难免会发生对刀错误，造成撞刀或过切而引起零件报废的事故时而有之。通过多年教学和加工实践经验，我对如何正确对刀保证尺寸精度进行了归纳总结。下面是我对其中试切精确对刀方法的总结供大家参考。（以GSK980T为例）
一 试切对刀原理
深入理解数车的对刀原理对操作者保持清晰的对刀思路、熟悉对刀操作以及提出新的对刀方法有着重要的意义。对刀的实质是确定随编程而变化的工件坐标系的程序原点在唯一的机床坐标系中的位置。对刀方法有很多，但无论采用那种对刀方式，都离不开试切对刀，试切对刀是最基本的对刀方法。
在机床的机械坐标系中设有一固定的参考点（X，Y），用来给机床本身定位。每次开机后无论刀架停留在哪个位置，系统都把当前位置设定为（0，0），这样势必造成基准的不统一，所以每次开机的第一步操作就是机械回零（有的称为回参考点），通过确定（X，Y）来确定原点（0，0）。为了计算和编程方便，我们通常将程序原点设定在工件右端面的回转中心上，尽量使编程基准与设计、装配基准重合。机械坐标系是机床唯一的基准，所以必须要弄清楚程序原点在机械坐标系中的位置。这个就是对刀工作。
图1 轴类零件
a.机械原点在机床的极限位置
b.机械原点在卡盘中心
图2手动试切对刀（基准刀）示意图
二 GSK980T传统试切对刀与刀偏设置
如图1所示的轴类零件（毛坯Φ35×100），以工件右端面中心为工件原点，用四把刀对其加工，90°偏刀T1车外圆，圆弧刀T2车圆弧面，螺纹刀T3车螺纹，切槽刀T4切槽和切断。
我校采用的是GSK980T系统，其机械原点在机床卡盘定位面上，如图2中b所示。T1号刀为基准刀，按照“手动试切工件的外圆和端面→分别记录试切点的X、Z机床坐标→推算程序原点的机床坐标”对刀思路。
T1号刀试切端面A，机械坐标Z显示：130.176，则可以想象出只要移动刀具使其机床坐标变为：130.176时，刀尖刚好到达工件右端面。也可以理解为对于T1号刀来讲，编程原点离机械原点的距离为2130.176，然后在刀补位置001输入补偿值：Z130.176。T1号刀试切外圆，机械坐标X显示：245.019，并测量得出试切直径33.999，则可以想象出只要移动刀具使其机床坐标变为：245.019-33.999=211.02。也可以理解为对于T1号刀来讲，编程原点X方向离机械原点的距离（直径值）为211.02。然后在刀补位置001输入补偿值：X130.176。T2、T3、T4对刀方法同T1(改切端面为碰T1的试切端面)，并把相应的机械坐标分别输入到刀补号002、003、004。刀偏记录计算见表1，刀偏设置如图3。
刀号 数据记录 计 算 值
机床坐标 试切外圆尺寸 各刀对应程序原点的机床坐标 各刀的刀偏值
试切外圆 试切端面A
X坐标 Z坐标 直 径 X坐标 Z坐标 X偏置 Z偏置
1 245.019 130.176 33.999 211.02 130.176 211.02 130.176
2 223.689 130.949 33.152 190.537 130.949 190.537 130.949
3 244.528 117.099 33.152 211.376 117.099 211.376 117.099
4 244.500 129.581 33.152 211.348 129.581 211.348 129.581
表1 各刀刀偏计算表
图3 刀具偏置
注意：此种刀补设置方法是通过使用刀补参数设置工件坐标系，（加工时必须调用刀补值，不须运行G50指令），调用程序如下：
N10 T0101;
GO X35 Z3;
……
N20 T0202;
G0 X35 Z3;
……
通过上面对刀方法，将刀偏值写入参数从而获得工件坐标系。这种方法操作简单，可靠性好，它通过刀偏与机械坐标系紧密的联系在一起，只要不断电、不改变刀偏值，工件坐标系就会存在且不会变，即使断电，重启后回参考点，工件坐标系还在原来的位置，但目测了试碰端面，同时还受机械因素和个人测量因素的影响，对刀的精度十分有限。按程序加工出来的工件，尺寸达不到要求，要求还要对程序或刀补修正，甚者可能会出现过切，造成零件报废。
三 利用自动试切程序，提高尺寸精度和加工效率
为了解决上面对刀出现的问题，得到准确的对刀结果，加工前在零件加工余量范围内设计简单的自动试切程序（见附录）。通过“自动试切+测量+修正刀偏值”的思路，反复修调刀具的偏差值，使程序加工指令与实际测量值的误差达到精度要求。为了避免记录混乱，设计如表2所示的表格记录。
刀号 试切程序指令尺寸 实测尺寸 试切误差 修正
刀偏值 刀偏修正方法
1 Φ33×25 Φ33×25 △D1= 0
△L1= 0 U1= 0
W1=0 在刀偏001输入：
U=0、W=0
2 Φ32×20 Φ32.02×20.02 △D2=0.02
△L2=0.02 U2=-0.02
W2=0.02 在刀偏002输入：U=-0.02、W=0.02
3 Φ31×15 Φ31.11×15.31 △D3=0.11
△L3=0.31 U3=-0.11 W3=0.31 在刀偏003输入：U=-0.11、W=0.31
4 Φ29×10 Φ28.882×10.2 △D4=-0.118
△L4=0.2 U4=-0.118 W4=0.2 在刀偏004输入：U=-0.118、W=0.2
误差补偿方向 误差补偿方向判断：以工件坐标系的坐标正负方向为依据，即：
对于X方向的尺寸误差，如果实际测量值大于指令值，误差方向为负，反之为正；对于Z方向尺寸的误差，如果实际测量值大于指令值，误差方向为正，反之为负。
表2 自动试切圆柱轴段的实际测量尺寸与程序指令误差补偿举例
图4 试切对刀示意图
如图4所示，自动对刀步骤如下：
(1)手工试切对刀，各刀刀补偏置输入完成。
(2)用T01刀调用加工O1程序试切。
(3)测量切削轴段的直径与长度，与程序指令值比较，求出误差。
(4)分别调用O2（2号刀）、O3（3号刀）、O4（4号刀）程序试切，测量各段直径ΦDi和长度Li（i=2，3，4）。并与各自与程序指令值比较，分别求出误差。见表2
(5)按表2所示方法进行误差补偿。
四 结束语
上述的对刀方法，总体思路是“手动试切→测量→设置刀偏值→自动试切对刀→测量→修正刀补” ，是在深入理解对刀原理的基础上总结出来的，跟以前的习惯对刀方法“手动试切→测量→计算→刀偏设置”相比，比较实用、更有效确保了产品的尺寸精度，省去了加工好工件之后测量再修正尺寸再运行的步骤，能很好提高了车削效率，并能减少碰刀和过切事故发生。这种对刀方法已在实践教学和技能培训考证中，得到了证明。
参考文献：
（1） 王建胜．数控车床的对刀分析与应用．组合机床与自动化加工技术，2004年第４期
（2） 广州数控GSK980T车床数控系统使用手册．广州数控设备厂
（3） 夏丽英，周彩根．谈谈“数控车床对刀”问题．机械工人冷加工，2006第6期
附录：（略）
资料