數控編程（chéng）之刀具點位全套知識

1．刀（dāo）位點 　　
刀位點（diǎn）是刀具上的一個基準點，刀位點相（xiàng）對運動的軌跡即加工路線，也稱（chēng）編程軌跡。

2．對刀和對刀（dāo）點　　對刀是指操作員在啟動數控（kòng）程序之前，通過（guò）一定的測量手（shǒu）段，使刀位點與對刀點重（chóng）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（wèi）好夾具和安裝好零件之後，使用量塊、塞尺、千分表等，利用數控機床（chuáng）上的坐標對刀。對於（yú）操作者來說，確定（dìng）對刀（dāo）點將是非常重要的（de），會直接影響零（líng）件的加工精度和程序控製的準確（què）性。在批生產（chǎn）過（guò）程中，更要考慮到對刀（dāo）點的重複精度，操作者有必（bì）要加深對（duì）數控設備的了（le）解，掌握更多的對刀（dāo）技巧（qiǎo）。1）對刀點的選擇原則　在機床上容易（yì）找正，在加工中便於檢查，編程時便於計（jì）算，而且對刀誤差小。　　

對刀點可以選擇零件（jiàn）上的某個（gè）點（如零件的定位孔中心），也可以選擇零件（jiàn）外的某一點（如夾具或（huò）機床上的某一點（diǎn）），但必須與零件的定位基準有一定的坐標關係。　　

提高對刀的（de）準確性（xìng）和精（jīng）度，即便零件要求精度不高或（huò）者程序要求不嚴格，所選對刀部位的加工精度（dù）也應高於其他位置的加工精度。　　

選擇接觸麵大、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（jì）基準或工藝基準統（tǒng）一，避免由於尺寸換算導致對刀（dāo）精（jīng）度甚至加工精度降低（dī），增加數控程序（xù）或零件數控加（jiā）工的難度。　　
為了提高零件的加工精（jīng）度（dù），對（duì）刀點應盡量選（xuǎn）在零件（jiàn）的設計基準或（huò）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於數控設備的精度（dù），也（yě）取決於零件加工的要求，人工檢查對刀精度以提高零件數控加工的（de）質量。尤其在批生產中要考慮到對刀（dāo）點的重複精度，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　對於數控車床或車（chē）銑加工中心類數控設備，由於（yú）中心位（wèi）置（X0，Y0，A0）已有數（shù）控設備確定，確定軸向位置即可確定整個（gè）加工坐標係。因此，隻需要確定軸向（Z0或相對位置）的某個端（duān）麵作為對刀點即可。　　

對於三坐標數控銑床或三坐標加工中心（xīn），相對數控車床或車銑加（jiā）工中心複雜很多，根據（jù）數控程序的要求，不僅需要確定坐標係的原點位置（X0，Y0，Z0），而且要同（tóng）加工（gōng）坐標係G54、G55、G56、G57等的確定有（yǒu）關，有時也取決於（yú）操作（zuò）者的習慣。對刀點可以設在被加工零件上（shàng），也可（kě）以（yǐ）設在夾具上，但（dàn）是必須與零件的（de）定位基準有一定的坐標關係，Z方向可以簡單的通過確定一個容易檢測的平麵確定，而X、Y方向確（què）定需要根據（jù）具體零件選擇與定位基準有關的平麵、圓。對於四軸或五（wǔ）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（lèi）似，由於設備更加複雜，同（tóng）時數控係統智能化，提供了更多的對刀方法，需要根（gēn）據具體數（shù）控設備和具體加工零件確定。　　

對（duì）刀點相對機床坐標係的坐標（biāo）關（guān）係可以簡單地設定為互相關聯，如對刀點（diǎn）的坐標為（X0，Y0，Z0），同加工坐標係的（de）關係可以（yǐ）定義為（X0+Xr，Y0+Yr，Z0+Zr），加工坐標係G54、G55、G56、G57等，隻要通過控製麵板或其他方式輸入即可。這種方法非常靈活，技巧性很強，為後續數控（kòng）加工帶來很大方便。　
一旦因為編程參數輸（shū）入錯誤，機床發（fā）生碰撞，對機（jī）床精度的影響是致命（mìng）的（de）。所以（yǐ）對於高精度（dù）數控（kòng）車床來說，碰撞事故要杜絕。

碰撞發生的最主要的原因:　

a.對（duì）刀具的直徑和長度輸入錯誤（wù）；

b.對工件的尺寸和（hé）其他相關的幾何尺寸輸入錯誤以及工件的初（chū）始位置定位（wèi）錯誤；　　

c.機（jī）床的工件坐（zuò）標（biāo）係設置錯誤，或者機床零點在加工過程中被重置（zhì），而產（chǎn）生變化（huà），機床碰撞大多發生在機床快速移動過程中（zhōng），這時候發生的碰撞的危害也最大，應絕對避免（miǎn）。所以（yǐ）操作者要特別注意（yì）機床在（zài）執行程序的初始階段和機（jī）床在更換（huàn）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，那麽就很容易發生碰撞。在程序結束階（jiē）段，數（shù）控軸的退刀（dāo）動作順序錯誤，那麽也可能發生碰撞。　　為了避免上述（shù）碰撞（zhuàng），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（wú）火花，有無噪音和異常的響動，有無震動（dòng），有無焦味。發現異常情況應立（lì）即停止程序，待機床（chuáng）問題解決後，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（zhōu）圍環境影響因素引起的，在同樣（yàng）的切削條（tiáo）件下，對同一台設備來說、使用相同一個夾具、數控程序、刀具，加工相同（tóng）的（de）零件，發生的一種加工尺寸不一致或精度（dù）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（yǐ）理解為數控加（jiā）工時的精度不一致現象。零點漂移（yí）現象在數控加（jiā）工過程中是不可避免的，對於數控設備是普遍存在（zài）的，一般受數控設備周圍環境因素的（de）影響較大，嚴重時會影響（xiǎng）數控設備的正常（cháng）工作。影響（xiǎng）零點漂移的原因很多，主（zhǔ）要有溫度、冷卻液、刀（dāo）具（jù）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（de）數控加工後，刀具的磨損是不可避免的，其主（zhǔ）要表現在刀具長度和刀具半徑的變化上，因此，刀具磨損（sǔn）補償也主要（yào）是指刀具長度補償和刀具半徑補償。

5．刀具半（bàn）徑補償　　

在零件輪廓加工中，由於刀具總有（yǒu）一定的半徑如銑刀半徑，刀具中心的運動軌跡並不等於所需加工零件的實際軌跡，而是需要偏置一個刀具（jù）半徑值，這種偏移習慣上成為刀具（jù）半徑補償。因此（cǐ），進行（háng）零件輪（lún）廓數控加工時必須考慮刀具的半徑值。需要（yào）指出（chū）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進行編程的，刀具運動軌跡為刀心運動軌跡，沒（méi）有（yǒu）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（yǐng）響。因此，無（wú）論對於輪廓編程，還是刀（dāo）心編程，UG/CAM數控程序的實現必須（xū）考慮刀具半徑磨損帶來的影響，合理（lǐ）使用刀具半徑補償（cháng）。

6．刀具長度補（bǔ）償　　

在數（shù）控銑、鏜床上，當刀具（jù）磨損或更換（huàn）刀具時，使刀具刀尖位置（zhì）不在原始加工的編（biān）程位置時（shí），必須通過延長或縮短刀具長度方向一個偏置值的（de）方法（fǎ）來補償其（qí）尺寸的變化，以保（bǎo）證加工深（shēn）度（dù）或加工表麵位置仍然達到原設計要求尺寸。

7．機床坐標係　　

數控機床的坐標軸命名規定（dìng）為機床的直線運動采用笛（dí）卡兒（ér）坐標係，其坐標命名為X、Y、Z，通稱為（wéi）基本坐標係（xì）。以X、Y、Z坐標軸或以與X、Y、Z坐標軸平行的坐（zuò）標軸線為（wéi）中心旋轉的運（yùn）動，分別稱為A軸、B軸、C軸，A、B、C的正方（fāng）向按右手螺旋定律確定。　　

Z軸：通常把傳遞（dì）切削力的主軸規定為Z坐標軸。對（duì）於刀具（jù）旋（xuán）轉的機床，如鏜床、銑床、鑽床等，刀具（jù）旋轉的軸稱為Z軸。　　

X軸：X軸通常平行與工件裝夾麵並與Z軸垂直。對（duì）於刀具旋轉的機床，例如臥式銑床、臥式鏜床，從刀具主軸（zhóu）向工件方向看，右手方向為（wéi）X軸的正方向，當Z軸為（wéi）垂直時，對於單立柱機床如立式銑床（chuáng），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（zhóu）：Y軸垂直（zhí）於X軸和Z軸，其方向可（kě）根據已確（què）定（dìng）的X軸和Z軸，按（àn）右（yòu）手直角笛卡兒坐標係確定。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軸機床原點就是機床坐標係的坐標原點（diǎn）。機床上有一些固定的基準（zhǔn）線，如（rú）主軸中心線；也有一些固定的基準麵，如工作台麵、主軸端麵、工作台（tái）側麵（miàn）等。當機床的坐標軸手動返回各（gè）自的原點以後，用各坐標軸部件上（shàng）的基準線和基（jī）準麵之間的距離便可確定（dìng）機床原點的位（wèi）置，該點在數控機床的使用說（shuō）明書上均有（yǒu）說明。

8．零件加工坐標係和坐標原點　　

工件坐標係又稱編程坐標係，是由編程員在編製零（líng）件加工程（chéng）序時，以工件上某一固定點為原點（diǎn）建立的坐標係。零件坐標係（xì）的原點稱為零件（jiàn）零點（diǎn）（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係的坐標確定的。　　

加（jiā）工坐標係的原點在機床坐標（biāo）係中稱為調整點。在加工時，零件隨夾具安裝在機床上，零件的裝夾位置相對於機床是固定的，所以（yǐ）零件坐標係在（zài）機床坐（zuò）標係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（dào）數控係統中（zhōng）。在加工（gōng）時，零件原點偏置便能自動加到零件坐標係上，使數控係統可按機床坐（zuò）標係確定加工時的絕對坐標值（zhí）。因此，編程員可以不（bú）考慮零件在機床上的實際安裝位置和安裝精度，而利用數控係統的偏置功能，通過零（líng）件原點偏置（zhì）值，補償零（líng）件在機床上的位置誤差，現（xiàn）在的（de）數控機床都（dōu）有這種功能，使用起來很方便（biàn）。零件坐（zuò）標係的位置以機床坐標係為參考點，在（zài）一個數控機床上可以設定多個零件坐標係，分別存儲在G54/G59等中，零件零點一般設在零件的設計基（jī）準、工藝基準處，便於計算尺寸。　　一般數控（kòng）設備可以預先（xiān）設定（dìng）多個工作坐標（biāo）係（G54～G59），這些坐標係存儲在機床存（cún）儲器內，工作坐標係都是以機床原點為參考點，分別以各自與機床原點的（de）偏移量表示，需（xū）要提前輸入機床數控係統（tǒng），或者說是（shì）在加工前設定好的坐標（biāo）係。　　

加工坐標係（MCS）是零件加工的所有刀具軌跡（jì）輸出點的（de）定位基準。加工坐標係用OM-XM-YM-ZM表示。有了加工坐標係，在編程時，無需考慮工件在機床上的安（ān）裝位置，隻要（yào）根據工件的特點及尺寸來（lái）編程即可。　　

加工坐（zuò）標係的原點即（jí）為（wéi）工件加工零點。工（gōng）件加工零點（diǎn）的（de）位置是（shì）任意的，是由編程人員在編製數控加工程序時根據零件的特點選（xuǎn）定。工件零點可以設置在加工工件（jiàn）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（jiàn）零點盡（jìn）量選在精度較高的加工表麵上；為方便數據處理和簡化程序編製，工件零點應盡量設置在零件（jiàn）的設計基準或工藝基準上，對於對稱零件，最好將工（gōng）件零點設在對稱中心上，容易找準，檢（jiǎn）查也方便。9．裝夾原點　　裝夾原點常見於帶回轉（或擺動）工作台的數控機床（chuáng）和加工中（zhōng）心，比如回轉中心，與機床參考點的偏移量可（kě）通過測量存入（rù）數控係統的原點偏置寄存器中，供數控係統原點偏移計（jì）算用。