CNC加工中常见的七种对刀方法

对刀是数控加工中的一项主要操作，也是一项重要技能。在一定条件下，对刀的精度可以决定零件的加工精度。同时，对刀效率也直接影响数控加工的效率。仅仅了解对刀方法是不够的。还需要了解数控系统的各种对刀设置以及这些方法在加工程序中的调用方法。同时应了解每种对刀方法的优缺点以及其适用条件等。

一、对刀原理

对刀的目的是建立工件坐标系。直观地说，对刀就是确定工件在机床工作台上的位置。其实就是求对刀点在机床坐标系中的坐标。对于数控车床来说，加工前的第一步是选择对刀点。对刀点是指用数控机床加工工件时，刀具相对于工件运动的起点。对刀点可以设置在工件上（例如工件上的设计基准或定位基准），也可以设置在夹具或机床上。如果设置在夹具或机床上的某一点，该点必须与工件的定位基准保持一定的尺寸关系。

对刀时，刀尖点应与对刀点重合。所谓刀具指向点是指刀具的定位参考点。对于车刀，刀具指向点是刀尖。对刀的目的是确定对刀点（或工件原点）在机床坐标系中的绝对坐标值并测量刀具位置偏差值。刀具对中的精度直接影响加工精度。在实际加工工件时，使用一种切削刀具一般不能满足工件的加工要求。通常采用多种切削刀具进行加工。当使用多把车刀进行加工时，如果换刀位置保持不变，则换刀后刀尖点的几何位置会发生变化。这就要求不同的工具在从不同的初始位置开始加工时能够保证程序的正常运行。为了解决这个问题，机床的数控系统配备了刀具几何位置补偿功能。利用刀具几何位置补偿功能，只要预先测量出每把刀具相对于预先选定的基准刀具的位置偏差，并输入到数控系统刀具参数修正栏中指定的组号中，就可以在加工程序中使用T指令。它可以自动补偿刀具路径中的刀具位置偏差。刀具位置偏差的测量也需要通过对刀操作来实现。

二．对刀方法

在数控加工中，对刀的基本方法有试切、用对刀仪对刀、自动对刀等。本文以数控铣床为例介绍几种常用的对刀方法。

1.尝试正确的切刀技术

这种方法简单方便，但会在工件表面留下切削痕迹，对刀精度相对较低。如图1所示，以工件表面中心的对刀点（与工件坐标系原点重合）为例，采用双边对刀方法。

(1) x 和 y 方向上的刀具对齐。

① 将工件通过夹具放置在工作台上。装夹时，工件四个侧面均留有对刀空间。

②启动主轴中速旋转，快速移动工作台和主轴，让刀具快速移动到靠近工件左侧并有一定安全距离的位置。然后降低速度，将其移近工件左侧。

接近工件时，切换到微调操作（一般为0.01mm）进行接近。让刀具慢慢靠近工件左侧，直至刚好触及工件左侧表面（观察、听切削声音、看切痕、看切屑，如果出现其中任何一种情况，则表明刀具已触及工件），然后退刀0.01mm。记录此时机床坐标系中显示的坐标值，如-240.500。

④ 沿Z 轴正方向退刀，直至高于工件表面。以同样的方式接近工件右侧，记录此时机床坐标系中显示的坐标值，如-340.500。

据此可得工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标值为

{-240.500+ (-340.500)}/2=-290.500。

同理，可以测量工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标值。

(2) Z 方向刀具对准。

① 将刀具快速移至工件上方。

②启动主轴中速旋转，快速移动工作台和主轴，让刀具快速移动到靠近工件上表面并保持一定安全距离的位置。然后降低速度并移动，使刀具端面靠近工件的上表面。

③接近工件时，改用微调操作（一般为0.01mm）接近，让刀具端面逐渐接近工件表面（注意刀具特别是立铣刀切削时，最好在工件边缘处切削，刀具端面与工件表面接触的面积应小于半圆，尽量不要在工件表面切削立铣刀的中心孔），这样刀具端面正好接触到工件上表面 再次提升轴，记录此时机床坐标系中的z值，即-140.400。那么工件坐标系原点W在机床坐标系中的坐标值为-140.400。

（3）将测量的x、y、z值输入到机床工件坐标系的存储地址G5*中（一般用G54～G59代码存储对刀参数）。

（4）进入面板输入方式（MDI），输入“G5*”，按启动按钮（自动方式下），运行G5*使之生效。

(5)检查对刀是否正确。

2. 使用塞尺、标准心轴和量块的刀具对中方法

该方法与试切对刀法类似，只不过对刀时主轴不旋转。在刀具与工件之间加塞尺（或标准芯轴、量规），以塞尺不能自由移动为标准。注意计算坐标时要减去塞尺的厚度。由于主轴不需要旋转进行切削，这种方法不会在工件表面留下痕迹，但对刀精度也不够高。

3、使用寻边器、偏心杆、对轴器等工具进行对刀

操作步骤与试切对刀法类似，只是将刀具换成寻边器或偏心杆。这是最常用的方法。效率高，能保证对刀精度。使用寻边器时，必须小心确保钢球部分与工件轻微接触。同时，被加工工件必须是良导体，定位基准面必须具有良好的表面粗糙度。 Z 轴设定器通常用于传递（间接）刀具对准。

4、转（间接）刀法

加工工件时，通常需要不止一把刀具。第二把刀具的长度与第一把刀具的长度不同，需要重置为零。但有时加工时零点被去掉而不能直接找回，或者不允许损坏已加工的表面。还有一些工具或情况无法直接对刀。在这种情况下，可以采用间接调零方法。

(1)第一刀。

使用第一刀时，仍先采用试切法、塞尺法等。记录此时工件原点的机床坐标z1。加工完第一把刀具后，停止主轴旋转。

② 将对刀仪放置在机床工作台的平坦表面上（如虎钳的大表面）。

③ 手轮方式下，用手摇​​把将工作台移动到合适的位置，然后将主轴向下移动。将工具底部压在对刀仪顶部。表盘上的指针应旋转一整圈。记录此时轴设定器的读数，并将相对坐标轴重置为零。

④ 将主轴准确升起，取下第一刀。

(2)第二次罢工。

① 安装第二把刀。

②手轮方式下，向下移动主轴，将刀底端压在刀具顶部，刻度盘上的指针转动，指向与第一刀相同读数的A位置。

③记录此时轴相对坐标对应的值z0（带正号或负号）。

④ 抬起主轴，拆下对刀器。

⑤ 将原第一刀G5*中的z1坐标数据加上z0（带正负号），得到新坐标。

这个新坐标就是要查找的第二把刀具的工件原点对应的机床的实际坐标。将其输入到第二把刀具的G5*工作坐标中。这样，第二把刀具的零点就设定好了。其余刀的对位方法与第二刀相同。

注：如果多把刀具使用相同的 G5*，那么在步骤 5) 和 6) 中，不用将 z0 存储在第二把刀具的长度参数中，而是在使用第二把刀具加工时，只需调用刀具长度修正 G43H02 即可。

5. 顶尖剑法

(1) x 和 y 方向上的刀具对齐。

① 通过夹具将工件装载到机床工作台上，并装回中心。

② 快速移动工作台和主轴，使中心点靠近工件。找到在工件上绘制的线的中心点，并降低速度以使中心点更接近它。

③ 切换到微调操作，使中心点逐渐接近工件画线中心点，直至中心点尖端与工件画线中心点对齐。记录此时机器坐标系中的x、y坐标值。

(2)去掉中心，安装铣刀，用试切法或塞尺法等其他对刀方法获取Z轴坐标值。

6、百分表（或千分尺）对刀法（一般用于圆形工件对刀）

(1) x 和 y 方向上的刀具对齐。

将千分表安装杆安装在刀架上或将千分表磁性座安装在主轴套上。移动工作台，使主轴中心线（即刀具中心）与工件中心大致对齐。调整磁座上伸缩杆的长度和角度，使百分表的触点接触工件圆周表面（指针转动约0.1mm）。用手缓慢转动主轴，沿工件圆周面转动百分表触点，观察百分表指针的移动情况，缓慢移动工作台和轴，重复此过程数次。主轴旋转时，百分表指针基本处于同一位置（百分表旋转一整圈时，指针跳动在允许对刀误差范围内，如0.02mm）。此时，可以认为主轴的中心就是轴线，就是轴线的原点。

(2)拆下百分表并安装铣刀。使用其他对刀方法如试切或塞尺法获得Z轴坐标值。

7、特殊对刀方法

传统的对刀方法存在安全性差（如采用塞尺对刀，硬质刀尖容易损坏）、机时占用高（如试切需要多次重复测量）、人为因素带来的随机误差大等缺点。它们已经不能适应数控加工的节奏，更不利于数控机床功能的充分发挥。采用专用对刀仪进行对刀具有对刀精度高、效率高、安全性好等优点。简化了依赖经验的繁琐对刀工作，保证了数控机床高效率、高精度特性的充分发挥。已成为数控加工机床上解决对刀不可缺少的专用工具