1、數控機床對刀的原理分析以及常用對刀方法進行數控加工時，數控程序所走的路徑均是主軸上刀具的刀尖的運動軌跡。刀具刀位點的運動軌跡自始至終需要在機床坐標系下進行精確控制，這是因為機床坐標系是機床唯一的基準。編程人員在進行程序編制時不可能知道各種規格刀具的具體尺寸，為了簡化編程，這就需要在進行程序編制時采用統一的基準，然后在使用刀具進行加工時，將刀具準確的長度和半徑尺寸相對于該基準進行相應的偏置，從而得到刀具刀尖的準確位置。所以對刀的目的就是確定刀具長度和半徑值，從而在加工時確定刀尖在工件坐標系中的準確位置。對刀儀演示視頻（時長1分10秒，建議wifi下觀看）一對刀的原理和對刀中由現的問題1、刀位點刀

2、位點是刀具上的一個基準點，刀位點相對運動的軌跡即加工路線，也稱編程軌跡。2、對刀和對刀點對刀是指操作員在啟動數控程序之前，通過一定的測量手段，使刀位點與對刀點重合。可以用對刀儀對刀，其操作比較簡單，測量數據也比較準確。還可以在數控機床上定位好夾具和安裝好零件之后，使用量塊、塞尺、千分表等，利用數控機床上的坐標對刀。對于操作者來說，確定對刀點將是非常重要的，會直接影響零件的加工精度和程序控制的準確性。在批生產過程中，更要考慮到對刀點的重復精度，操作者有必要加深對數控設備的了解，掌握更多的對刀技巧。（1）對刀點的選擇原則在機床上容易找正，在加工中便于檢查,編程時便于計算，而且對刀誤差小。對刀點可以

3、選擇零件上的莫個點（如零件的定位孔中心），也可以選擇零件外的莫一點（如夾具或機床上的莫一點），但必須與零件的定位基準有一定的坐標關系。提高對刀的準確性和精度，即便零件要求精度不高或者程序要求不嚴格，所選對刀部位的加工精度也應高于其他位置的加工精度。選擇接觸面大、容易監測、加工過程穩定的部位作為對刀點。對刀點盡可能與設計基準或工藝基準統一，避免由于尺寸換算導致對刀精度甚至加工精度降低，增加數控程序或零件數控加工的難度。為了提高零件的加工精度，對刀點應盡量選在零件的設計基準或工藝基準上。例如以孔定位的零件，以孔的中心作為對刀點較為適宜。對刀點的精度既取決于數控設備的精度，也取決于零件加工的要求，人

4、工檢查對刀精度以提高零件數控加工的質量。尤其在批生產中要考慮到對刀點的重復精度，該精度可用對刀點相對機床原點的坐標值來進行校核。（2）對刀點的選擇方法對于數控車床或車銃加工中心類數控設備，由于中心位置(X0,Y0,A0)已有數控設備確定，確定軸向位置即可確定整個加工坐標系。因此，只需要確定軸向(Z0或相對位置)的莫個端面作為對刀點即可。對于三坐標數控銃床或三坐標加工中心，相對數控車床或車銃加工中心復雜很多，根據數控程序的要求，不僅需要確定坐標系的原點位置(X0,Y0,Z0),而且要同加工坐標系G54、G55、G56、G57等的確定有關，有時也取決于操作者的習慣。對刀點可以設在被加工零件上，也可

5、以設在夾具上，但是必須與零件的定位基準有一定的坐標關系，Z方向可以簡單的通過確定一個容易檢測的平面確定，而X、Y方向確定需要根據具體零件選擇與定位基準有關的平面、圓。對于四軸或五軸數控設備，增加了第4、第5個旋轉軸，同三坐標數控設備選擇對刀點類似，由于設備更加復雜，同時數控系統智能化，提供了更多的對刀方法，需要根據具體數控設備和具體加工零件確定。對刀點相對機床坐標系的坐標關系可以簡單地設定為互相關聯，如對刀點的坐標為(X0,Y0,Z0),同加工坐標系的關系可以定義為(X0+Xr,Y0+Yr,Z0+Zr)，加工坐標系G54、G55、G56、G57等，只要通過控制面板或其他方式輸入即可。這種方法非

6、常靈活，技巧性很強，為后續數控加工帶來很大方便。一旦因為編程參數輸入錯誤，機床發生碰撞，對機床精度的影響是致命的。所以對于高精度數控車床來說，碰撞事故要杜絕。碰撞發生的最主要的原因：a.對刀具的直徑和長度輸入錯誤；b.對工件的尺寸和其他相關的幾何尺寸輸入錯誤以及工件的初始位置定位錯誤；c.機床的工件坐標系設置錯誤，或者機床零點在加工過程中被重置，而產生變化，機床碰撞大多發生在機床快速移動過程中，這時候發生的碰撞的危害也最大，應絕對避免。所以操作者要特別注意機床在執行程序的初始階段和機床在更換刀具的時候，此時一旦程序編輯錯誤，刀具的直徑和長度輸入錯誤，那么就很容易發生碰撞。在程序結束階段，數控軸

7、的退刀動作順序錯誤，那么也可能發生碰撞。為了避免上述碰撞，操作者在操作機床時，要充分發揮五官的功能，觀察機床有無異常動作，有無火花，有無噪音和異常的響動，有無震動，有無焦味。發現異常情況應立即停止程序，待機床問題解決后，機床才能繼續工作。3、零點漂移現象零點漂移現象是受數控設備周圍環境影響因素引起的，在同樣的切削條件下，對同一臺設備來說、使用相同一個夾具、數控程序、刀具，加工相同的零件，發生的一種加工尺寸不一致或精度降低的現象。零點漂移現象主要表現在數控加工過程的一種精度降低現象或者可以理解為數控加工時的精度不一致現象。零點漂移現象在數控加工過程中是不可避免的，對于數控設備是普遍存在的，一般受

8、數控設備周圍環境因素的影響較大，嚴重時會影響數控設備的正常工作。影響零點漂移的原因很多，主要有溫度、冷卻液、刀具磨損、主軸轉速和進給速度變化大等。4、刀具補償經過一定時間的數控加工后，刀具的磨損是不可避免的，其主要表現在刀具長度和刀具半徑的變化上，因此，刀具磨損補償也主要是指刀具長度補償和刀具半徑補償。(1)刀具半徑補償在零件輪廓工中，由于刀具總有一定的半徑如銃刀半徑，刀具中心的運動軌跡并不等于所需加工零件的實際軌跡，而是需要偏置一個刀具半徑值，這種偏移習慣上成為刀具半徑補償。因此，進行零件輪廓數控加工時必須考慮刀具的半徑值。需要指由的是，UG/CAM數控程序是以理想的加工狀態和準確的刀具半徑

9、進行編程的，刀具運動軌跡為刀心運動軌跡，沒有考慮數控設備的狀態和刀具的磨損程度對零件數控加工的影響。因此，無論對于輪廓編程，還是刀心編程，UG/CAM數控程序的實現必須考慮刀具半徑磨損帶來的影響，合理使用刀具半徑補償。(2)刀具長度補償在數控銃、鏈床上，當刀具磨損或更換刀具時，使刀具刀尖位置不在原始加工的編程位置時，必須通過延長或縮短刀具長度方向一個偏置值的方法來補償其尺寸的變化，以保證加工深度或加工表面位置仍然達到原設計要求尺寸。5、機床坐標系數控機床的坐標軸命名規定為機床的直線運動采用笛卡兒坐標系，其坐標命名為X、Y、Z,通稱為基本坐標系。以X、Y、Z坐標軸或以與X、Y、Z坐標軸平行的坐標

10、軸線為中心旋轉的運動，分別稱為A軸、B軸、C軸,A、B、C的正方向按右手螺旋定律確定。Z軸：通常把傳遞切削力的主軸規定為Z坐標軸。對于刀具旋轉的機床，如鏈床、銃床、鉆床等，刀具旋轉的軸稱為Z軸。X軸：X軸通常平行與工件裝夾面并與Z軸垂直。對于刀具旋轉的機床，例如臥式銃床、臥式鏈床，從刀具主軸向工件方向看，右手方向為X軸的正方向，當Z軸為垂直時，對于單立柱機床如立式銃床，則沿刀具主軸向立柱方向看，右手方向為X軸的正方向。Y軸：Y軸垂直于X軸和Z軸，其方向可根據已確定的X軸和Z軸，按右手直角笛卡兒坐標系確定。旋轉軸的定義也按照右手定則，繞X軸旋轉為A軸，繞Y軸旋轉為B軸，繞Z軸旋轉為C軸。機床原點

11、就是機床坐標系的坐標原點。機床上有一些固定的基準線，如主軸中心線；也有一些固定的基準面，如工作臺面、主軸端面、工作臺側面等。當機床的坐標軸手動返回各自的原點以后，用各坐標軸部件上的基準線和基準面之間的距離便可確定機床原點的位置，該點在數控機床的使用說明書上均有說明。6、零件加工坐標系和坐標原點工件坐標系又稱編程坐標系，是由編程員在編制零件加工程序時，以工件上莫一固定點為原點建立的坐標系。零件坐標系的原點稱為零件零點（零件原點或程序零點），而編程時的刀具軌跡坐標是按零件輪廓在零件坐標系的坐標確定的。加工坐標系的原點在機床坐標系中稱為調整點。在加工時，零件隨夾具安裝在機床上，零件的裝夾位置相對于機

12、床是固定的，所以零件坐標系在機床坐標系中的位置也就確定了。這時測量的零件原點與機床原點之間的距離稱作零件零點偏置，該偏置需要預先存儲到數控系統中。在加工時，零件原點偏置便能自動加到零件坐標系上，使數控系統可按機床坐標系確定加工時的絕對坐標值。因此，編程員可以不考慮零件在機床上的實際安裝位置和安裝精度，而利用數控系統的偏置功能，通過零件原點偏置值，補償零件在機床上的位置誤差，現在的數控機床都有這種功能，使用起來很方便。零件坐標系的位置以機床坐標系為參考點，在一個數控機床上可以設定多個零件坐標系，分別存儲在G54/G59等中，零件零點一般設在零件的設計基準、工藝基準處，便于計算尺寸。一般數控設備可

13、以預先設定多個工作坐標系（G54G59）,這些坐標系存儲在機床存儲器內，工作坐標系都是以機床原點為參考點，分別以各自與機床原點的偏移量表示，需要提前輸入機床數控系統，或者說是在加工前設定好的坐標系。加工坐標系（MCS）是零件加工的所有刀具軌跡輸由點的定位基準。加工坐標系用OM-XM-YM-ZM表示。有了加工坐標系，在編程時，無需考慮工件在機床上的安裝位置，只要根據工件的特點及尺寸來編程即可。加工坐標系的原點即為工件加工零點。工件加工零點的位置是任意的，是由編程人員在編制數控加工程序時根據零件的特點選定。工件零點可以設置在加工工件上，也可以設置在夾具上或機床上。為了提高零件的加工精度，工件零點盡

14、量選在精度較高的加工表面上；為方便數據處理和簡化程序編制，工件零點應盡量設置在零件的設計基準或工藝基準上，對于對稱零件，最好將工件零點設在對稱中心上，容易找準，檢查也方便。7、裝夾原點裝夾原點常見于帶回轉（或擺動）工作臺的數控機床和加工中心，比如回轉中心，與機床參考點的偏移量可通過測量存入數控系統的原點偏置寄存器中，供數控系統原點偏移計算用。二、常用對刀方法1.機外對刀刀具預調儀是一種可預先調整和測量刀尖長度、直徑的測量儀器，該儀器若和數控機床組成DNC網絡后，還可以將刀具長度、直徑數據遠程輸入加工中心NC中的刀具參數中。此種方法的優點是預先將刀具在機床外校對好，裝上機床即可以使用，大大節省輔

15、助時間。但是主要缺點是測量結果為靜態值，實際加工過程中不能實時地對刀具磨損或破損狀態進行更新，并且不能實時對由機床熱變形引起的刀具伸縮進行測量。2.試切法對刀試切法對刀就是在工件正式加工前，先由操作者以手動模式操作機床，對工件進行一個微小量的切削，操作者以眼觀、耳聽為判斷依據，確定當前刀尖的位置，然后進行正式加工。該方法的優點是不需要額外投資添置工具設備，經濟實惠。主要缺點是效率低，對操作者技術水平要求高，并且容易產生人為誤差。在實際生產中，試切法還有許多衍生方法，如量塊法、涂色法等。3.機內對刀此種機內對刀方式是利用設置在機床工作臺面上的測量裝置（對刀儀）對刀庫中的刀具按事先設定的程序進行測

16、量，然后與參考位置或者標準刀進行比較得到刀具的長度或直徑并自動更新到相應的NC刀具參數表中。同時，通過對刀具的檢測也能實現對刀具磨損、破損或安裝型號正確與否的識別。機內對刀儀一般由傳感器、信號接口以及對刀宏程序軟件組成。按照傳感器工作方式，機內對刀儀可以分為接觸式對刀儀和激光對刀儀兩類。其中的接觸式對刀儀自身的重復測量精度為1以又可以根據對刀儀信號傳輸方式的不同，進一步細分為以下幾類：電纜式對刀儀；紅外線式對刀儀；無線電式對刀儀。(1)電纜式對刀儀：由于不需要對刀信號的轉換部件而有最佳的單件性價比，因此在工作中最為常見，但是其缺點是有電纜線的拖曳，限制了該對刀儀的應用場合，大多適用于中小規格的

17、三軸銃床/加工中心。紅外線式對刀儀：信號傳輸范圍一般在6m以內。其優點是采用編碼的HDR(高速數據傳輸)紅外技術從而避免了電纜拖曳帶來的不便和潛在的安全威脅，對刀后可以隨時從工作臺面取下不占用加工空間，并且可以多臺機床共用一臺對刀儀從而降低綜合成本。具缺點是在小型加工中心上使用時性價比不高。由其特點決定，該類對刀儀多用于中型機床以及大型的數控立車等。無線電式對刀儀：無線電信號傳輸范圍一般在10米以上。其優點是無線電信號傳輸范圍大并且不易受到環境影響，對刀后可以隨時從工作臺面取下不占用加工空間，并且可以多臺機床共用一臺對刀儀從而可以降低綜合成本。該類對刀儀多用于大型/重型機床。激光對刀儀：該產品

18、的基本原理為采用聚焦激光光束為觸發媒介，當激光光束被旋轉的刀具遮蔽時，產生觸發信號。和接觸式對刀儀有本質不同的是激光對刀儀采用非接觸測量，在對刀時沒有接觸力，因而可以對極其細小的刀具進行測量而不用擔心由于接觸力導致細小刀具的折損。同時，由于測量時，刀具以加工速度高速旋轉，所以測量狀態幾乎完全等同于實際加工狀態，提高了對刀的實用精度。由于采用激光技術，該對刀儀可以對刀具外形進行掃描而測量刀具的輪廓，并可以對多刃刀具的單個刀刃進行破損監測。其主要缺點是結構復雜，需要額外的高質量氣源對內部結構進行保護，造價較高，主要適用于高速加工中心。4、機內對刀儀的常見功能和優勢（1）刀具長度/直徑的自動測量和參數更新：刀具在轉動時進行長度/直徑的動態測量，測量參數包含了機床主軸的端向跳動/徑向跳動誤差，從而得到了刀具在高速加工時的“動態”的偏置值；同時，可以隨時進行刀具參數的自動測量，從而極大消除了由于機床熱變形