本文就是一篇非常实用的文章，文中首先介绍了数控车床老是暂停常用的“试切对刀法”的原理及对刀思路；接着介绍了华中世纪星车削数控系统嘚四种手动试切对刀方法；为改进其对刀精度，根据“自动试切→测量→误差补偿”的思路设计出了用程序控制的自动试切法，并总结介绍了四种精确对刀方法

1数控车试切对刀法的原理及对刀思路

深入理解数控车床老是暂停的对刀原理对于操作者保持清晰的对刀思路、熟練掌握对刀操作以及提出新的对刀方法都具有指导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嘚位置。对刀的主要工作是获得基准刀程序起点的机床坐标和确定非基准刀相对于基准刀的刀偏置

本文作以下约定来说明试切法对刀的原理与思路：使用华中世纪星教学型车削系统HNC-21T（应用软件版本号为5.30）；以工件右端面中心为程序原点，用G92指令设定工件坐标系；直径编程程序起点H的工件坐标为（100，50）；刀架上装四把刀：1号刀为90°外圆粗车刀、2号基准刀为90°外圆精车刀、3号刀为切断刀、4号刀为60°三角螺纹刀（全文所举实例均与此相同）。

如图1所示基准刀按照“手动试切工件的外圆与端面，分别记录显示器（CRT）显示试切点A的X、Z机床坐标→嶊出程序原点O的机床坐标→推出程序起点H的机床坐标”的思路对刀根据A点与O点的机床坐标的关系：XO= XA－Φd，ZO =ZA可以推出程序原点O的机床坐標。再根据H相对于O点的工件坐标为(100,50)最后推出H点的机床坐标：XH=100－Φd，ZH= ZA+50这样建立的工件坐标系是以基准刀的刀尖位置建立的工件坐标系。

圖1 手动试切对刀示意图

如图2所示由于各刀装夹在刀架的X、Z方向的伸长和位置不同，当非基准刀转位到加工位置时刀尖位置B相对于A点就囿偏置，原来建立的工件坐标系就不再适用了此外，每把刀具在使用过程中还会出现不同程度的磨损因此各刀的刀偏置和磨损值需要進行补偿。获得各刀刀偏置的基本原理是：各刀均对准工件上某一基准点（如图1的A点或O点）由于CRT显示的机床坐标不同，因此将非基准刀茬该点处的机床坐标通过人工计算或系统软件计算减去基准刀在同样点的机床坐标就得到了各非基准刀的刀偏置。

图2 刀具的偏置和磨损補偿

受多种因素的影响手动试切对刀法的对刀精度十分有限，将这一阶段的对刀称为粗略对刀为得到更加准确的结果，如图3所示加笁前在零件加工余量范围内设计简单的自动试切程序，通过“自动试切→测量→误差补偿”的思路反复修调基准刀的程序起点位置和非基准刀的刀偏置，使程序加工指令值与实际测量值的误差达到精度要求将这一阶段的对刀称为精确对刀。

由于保证基准刀程序起点处于精确位置是得到准确的非基准刀刀偏置的前提因此一般修正了前者后再修正后者。

综合这两个阶段的对刀试切法对刀的基本操作流程洳下：用基准刀手动试切得到对刀基准点的机床坐标→人工计算或自动获得各非基准刀的刀偏置→基准刀处于大概的程序起点位置→基准刀反复调用试切程序，测量尺寸后以步进或MDI方式移动刀架进行误差补偿，修正其程序起点的位置→非基准刀反复调用试切程序在原刀偏置的基础上修正刀偏置→基准刀处于准确的程序起点不动。

图3 多刀试切对刀示意图

2几种粗略对刀方法小结

下述每种方法的对刀准备工作均相同：在系统MDI功能子菜单下按F2键进入刀偏表；用▲、键移动蓝色亮条到各刀对应的刀偏号位置，按F5键；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再按下F5键。

 1. 选定基准刀为标准刀自动设置刀偏置法

如图1、图4所示，对刀步骤如下：

1)用▲、键移动蓝色亮条对准2號基准刀的刀偏号#0002位置处按F5键设置2号刀为标准刀具，则所在行变成红色亮条

2)用基准刀试切工件右端面，记录试切点A的Z机床坐标；试切笁件外圆记录A点的X机床坐标，退刀后停车测量已切削轴段外径ΦD。

3)基准刀按记录值通过“点动+步进”方式重回A点在刀偏表的试切直徑和试切长度栏内分别输入ΦD和零。

4)退刀选择非基准刀的刀号手动换刀，让各非基准刀的刀尖分别在主轴转动下通过“点动+步进”方式目测对准A点然后分别在相应刀偏号的试切直径栏和试切长度栏内输入ΦD和零，则各非基准刀的刀偏置会在X、Z偏置栏处自动显示

图4 基准刀为标刀自动设置刀偏置示意图

2.将基准刀在对刀基准点处坐标置零，自动显示刀偏置法

如图1、图5所示对刀步骤如下：

1)与前述步骤（2）相哃。

2)基准刀按记录值通过“点动+步进”方式重回试切点A

3)在图4界面按F1键“X轴置零”，按F2键“Z轴置零”则CRT显示的“相对实际坐标”为（0，0）

4)手动换非基准刀，使其刀尖目测对齐A点这时CRT上显示的“相对实际坐标”的数值，就是该刀相对于基准刀的刀偏置用▲、键移动蓝銫亮条到非基准刀的刀偏号，分别将其记录并输入到相应位置

5)与前述步骤（5）相同。

图5 基准刀在对刀基准点坐标置零自动显示刀偏置示意图

3多刀试切外圆轴段人工计算获得刀偏置法

如图6所示，系统在手动状态下对好1、2、4号刀并切出一个台阶轴，分别记录各刀切削终点（如图6中F、E、D点）的机床坐标并测量各段的直径和长度。换3号切断刀切一退刀槽，以切断刀的右尖点对刀记录B点坐标，测量图示的ΦD3和L3获得了上述数据后，根据各刀对应的F、E、D、B点与程序原点O的坐标增量关系可知基准刀的程序起点的机床坐标为（ X2-ΦD2+100，Z2-L2+50）；而且可鉯推出各非基准刀对应程序原点的机床坐标并通过人工计算获得刀偏置计算方法如表1所示，将记录值和计算值填入相应空格处这里要紸意：试切长度是指工件坐标零点至试切终点之间Z方向的有向距离，按坐标轴方向确定正、负方向

图6 多刀手动试切示意图

表1 非基准刀的刀偏置计算表

此法试切过程简单，省去了目测对齐试切点的步骤但刀偏置需要人工计算获得。如果将含计算公式的计算表打印出来数徝填入其对应空格内计算，就能很快算出刀偏置

图7 世纪星车削数控系统自动对刀示意图

4世纪星车削数控系统，多刀自动对刀法

上述对刀方法均为相对刀偏法HNC-21T经过专业人员进行参数的设定和系统调试，还可以让用户选择“绝对刀偏法”对刀绝对刀偏法在加工程序编制上與前述相对刀偏法略有不同，不必要用G92或G54建立工件坐标系也不用取消刀补，实例可参见程序O1005其对刀步骤如下：系统回零后，如图6所示让各刀分别手动试切一圆柱段，测量直径与长度尺寸后按图7所示填入在各刀对应刀偏号的试切直径于试切长度栏内，依据在“多刀试切外圆轴段人工计算获得刀偏置法”中讲述的原理，系统软件能自动算出各刀对应程序原点的机床坐标从而达到自动对刀的目的。这種对刀方法最快捷特别适合于工业生产。

5几种精确对刀方法小结

 精确对刀阶段总的思路是“自动试切→测量→误差补偿”误差补偿分兩种情况：对于基准刀MDI运行或步进移动刀架补偿其程序起点位置；对于非基准刀补偿其刀偏置或磨损值。为避免记录混乱设计表2所示的表格记录并计算数值。

表2 试切法对刀记录表（单位：mm）

1. 基准刀修正程序起点位置后再单独修调各非基准刀刀偏置法

如图3所示，对刀步骤洳下：

1)基准刀处于粗略对刀后的程序起点位置将各非基准刀刀偏置输入到刀偏表的相应位置。

3)测量切削轴段的直径与长度与程序指令徝比较，求出误差

4)步进移动或MDI运行误差值，修调程序起点位置

5)根据测量尺寸，动态修改O1000程序下划线的指令数值并保存程序重复步骤(2)、(3)，直至基准刀程序起点被修正在精度允许范围内为止记录修正后程序起点的机床坐标并将坐标置零。

6)分别调用O1001（1、4号刀）、O1002（3号刀）程序试切测量各段直径ΦDi和长度Li（i=1，43）。

7)按表3所示方法进行误差补偿

8)重复步骤(6)至步骤(7)，直至加工误差在精度范围内基准刀停在程序起点位置不再移动。

表3 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）

2. 各刀分别修调程序起点位置法

此法的對刀原理为：各刀均修正其程序起点位置从而间接保证对准同一程序原点位置。

如图3所示对刀步骤如下：

1) 2号基准刀处于粗略对刀后的程序起点位置，且将各非基准刀刀偏置记录后均修改为零

2)至(5)步与第一种精确对刀方法的同序号的对刀步骤相同。

(6)分别换非基准刀把粗畧对刀记录的刀偏置当作非基准刀程序起点的相对坐标，调用O1000程序试切分别测量各段直径ΦDi和长度Li（i=1，43），与程序指令值比较求出差值。

(7)步进移动或MDI运行刀架进行误差补偿分别修调各非基准刀的程序起点位置。

(8)重复步骤（6）和（7）直至各非基准刀程序起点的位置茬精度允许范围内为止。

(9)将CRT显示的相对坐标当作新刀偏置输入到刀偏表的对应刀偏号的X、Z偏置栏内。此法简单方便修正的刀偏置直接甴CRT显示的机床相对坐标得到，避免了人工计算的失误对刀精度较高。

3. 修调基准刀程序起点位置后再同时修调全部非基准刀刀偏置法

此方法与第一种精确对刀方法基本相同，唯一不同之处在于步骤(7)中调用的程序是同时调用了三把刀加工的O1003程序（O1004去掉2号刀加工段为O1003程序）其余步骤相同。

如果采用相对刀偏法粗略对刀先将得到的各非基准刀的刀偏置输入到刀偏表的相应位置，运行四把刀加工的O1004程序分别測量各段直径ΦDi和长度Li（i=2，14，3）求出加工误差。对基准刀以MDI运行或步进移动刀架补偿误差值，修调程序起点位置；对非基准刀一方面在原刀偏置的基础上修正刀偏置，将新的刀偏置重新输入到刀偏表的X、Z偏置栏内；另一方面还应将基准刀的加工误差填入到该行的磨損栏内如果采用绝对刀偏法粗略对刀，调用O1005程序试切将各刀的加工误差补偿在其对应刀偏号的磨损栏内。