一、對刀儀的工作原理與安裝目的？

1、裝對刀儀的目的是為了解決每次手動換刀的刀長不一，再加上手動對刀帶來的精度和低效的問題。在這些問題上才用到了對刀儀這一量具來解決上述問題。

2、其工作原理就是當人們第一次加工一個模具時，而把Z軸工作機械原點設在模具底部（也就是機床平臺表面）。這個時候需要第一次手動對Z軸坐標，將刀尖移到工作臺表面。將此Z軸機械坐標記錄在機床指定的落差設定值里（不同的控制系統有不同的設法）。然后點擊系統中的求落差（不同的控制系統是不同的表現形式，標準的系統是按照國標求落差的指令來執行）。落差求完后再接著對刀，再以后每換一把刀就只需要執行對刀指令就可以實現Z軸高度設定。這樣提高了手動去設Z軸坐標的效率也提高了Z軸坐標設定的精度。

二、對刀儀一般應用在那種場合？

1、產品（模具）加工需要多刀完成的場合。由于加工零件需要幾把刀來完成，為了保證每把刀的接刀更精準和提高效率。這樣的機器需要安裝對刀儀。

2、大規模機器標準化場合。由于機器加工的產品是標準件，需要上百臺或更多的機器來加工。這個時候操作機床的工作人員水平不一，只有通過對刀儀來統一換刀后能保證每把刀的高度一致。如果用人工換刀去保證高度這個難度會很大，而且不能統一標準。這樣的雕銑機需要安裝對刀儀。

問：我的雕銑機能裝對刀儀嗎？

答：所有的控制系統都支持安裝對刀儀，只不過有的有預留接口和功能。有的需要自行設置接口和功能，再有的就是要花錢開通這個接口（大多體系在日本系統，如發那科、西門子等）一般國產和臺灣系統都有這個免費的接口和功能。

問：我的雕銑機適合哪種對刀儀？

答：判斷適合您自己機床的對刀儀您只需要了解兩個基本參數就行，一是您的機器大致適合哪種大小外形尺寸的對刀儀。二是您要知道您機器的控制系統對刀儀接口是常開還是常閉。外形尺寸很好辨別，但是常開常閉就不會識別了。這個時候就需要咨詢我們大央機電或者咨詢機器廠家。我把常見的系統給您對常開常閉做過判斷，寶元、固高、維宏、華中等這些系統是不需要辨別常開和常閉的，因為這些系統都有一個參數可以設置常開和常閉，非常簡單。新代、發格、PA等這些系統就要看是常開和常閉，因為這些系統改常開常閉比較麻煩。

問：不會安裝怎么辦？

答：如果您的控制系統是寶元、維宏、固高等簡單系統，第一次安裝那您需要熟悉這些系統操作和會使用萬用表。這樣在我們的電話指導下應該能完成安裝。如果是把之前壞了的對刀儀更換，您只需要會萬用表就行。通過電話溝通能解決問題。如果是其它比較不開放的控制系統需要專業技術人員安裝才行。

問：對刀儀壞了能維修嗎？

答：對刀儀壞了是可以維修的，情況分為三種。一是自然損壞，沒有撞過。這種情況修復比較容易，維修費有會便宜些。二是輕微撞壞，可以修復。價格會稍微貴一點。三是嚴重損壞，這種情況建議更換新的對刀儀。這樣節省了時間成本和高額的維修費，因為是維修的保修期不會太長。所以對刀儀壞了還要看個人具體情況。

一、什么是刀位點？

刀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。

二、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。

對刀點可以選擇零件上的某個點（如零件的定位孔中心），也可以選擇零件外的某一點（如夾具或機床上的某一點），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

對于數控車床或車銑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）的某個端面作為對刀點即可。

對于三坐標數控銑床或三坐標加工中心，相對數控車床或車銑加工中心復雜很多，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。

3、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。

三、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。

四、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。

五、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銑刀半徑，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。需要指出的是，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。

六、刀具長度補償

在數控銑、鏜床上，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。

七、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，如鏜床、銑床、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，例如臥式銑床、臥式鏜床，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銑床，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。

八、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，以工件上某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。

一般數控設備可以預先設定多個工作坐標系（G54～G59），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出點的定位基準。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。

九、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。

對刀儀操作

一、工作原理

對刀儀的核心部件是由一個高精度的開關（測頭），一個高硬度、高耐磨的硬質合金四面體（對刀探針）和一個信號傳輸接口器組成（其他件略）。四面體探針是用于與刀具進行接觸，并通過安裝在其下的撓性支撐桿，把力傳至高精度開關；開關所發出的通、斷信號，通過信號傳輸接口器，傳輸到數控系統中進行刀具方向識別、運算、補償、存取等。

數控機床的工作原理決定，當機床返回各自運動軸的機械參考點后，建立起來的是機床坐標系。該參考點一旦建立，相對機床零點而言，在機床坐標系各軸上的各個運動方向就有了數值上的實際意義。

對于安裝了對刀儀的機床，對刀儀傳感器距機床坐標系零點的各方向實際坐標值是一個固定值，需要通過參數設定的方法來精確確定，才能滿足使用，否則數控系統將無法在機床坐標系和對刀儀固定坐標之間進行相互位置的數據換算。 當機床建立了“機床坐標系”和“對刀儀固定坐標”后（不同規格的對刀儀應設置不同的固定坐標值），對刀儀的工作原理如下：

1、機床各直線運動軸返回各自的機械參考點之后，機床坐標系和對刀儀固定坐標之間的相對位置關系就建立起了具體的數值。

2、不論是使用自動編程控制，還是手動控制方式操作對刀儀，當移動刀具沿所選定的某個軸，使刀尖（或動力回轉刀具的外徑）靠向且觸動對刀儀上四面探針的對應平面，并通過撓性支撐桿擺動觸發了高精度開關傳感器后，開關會立即通知系統鎖定該進給軸的運動。因為數控系統是把這一信號作為高級信號來處理，所以動作的控制會極為迅速、準確。

3、由于數控機床直線進給軸上均裝有進行位置環反饋的脈沖編碼器，數控系統中也有記憶該進給軸實際位置的計數器。此時，系統只要讀出該軸停止的準確位置，通過機床、對刀儀兩者之間相對關系的自動換算，即可確定該軸刀具的刀尖（或直徑）的初始刀具偏置值了。換一個角度說，如把它放到機床坐標系中來衡量，即相當于確定了機床參考點距機床坐標系零點的距離，與該刀具測量點距機床坐標系零點的距離及兩者之間的實際偏差值。

4、不論是工件切削后產生的刀具磨損、還是絲杠熱伸長后出現的刀尖變動量，只要再進行一次對刀操作，數控系統就會自動把測得的新的刀具偏置值與其初始刀具偏置值進行比較計算，并將需要進行補償的誤差值自動補入刀補存儲區中。當然，如果換了新的刀具，再對其重新進行對刀，所獲得的偏置值就應該是該刀具新的初始刀具偏置值了。

二、對刀精度

根據有關資料及實踐證明，對刀儀測頭重復精度1μm；15英寸以下卡盤，手臂旋轉重復精度5μm。 18英寸及其以上卡盤的大規格，對刀臂的重復精度能達到8μm。這一精度可以滿足大部分用戶的需要而不需試切。

對刀儀的使用，減少了機床的輔助時間，降低了返工和廢品率，若配合大央機電工件測頭一起使用，可顯著提高機床效率和加工精度。

三、對刀儀操作規程

1、對刀儀的日常保養
①每日檢查潤滑系統是否正常；
②主軸務必清潔干凈，并涂抹干凈防銹油；
③測試棒務必擦拭干凈，并涂抹干凈防銹油；
④使用后請保持或增加干凈的防銹油，并及時清除雜物、灰塵、鐵屑等；
⑤每日清潔對刀儀外罩；
⑥請務必用清潔防銹油，切記不可使用汽油 ，丙酮類溶劑；
⑦不用時請用防護罩包裹。

2、對刀儀操作注意事項
①操作Z軸快速位移時請勿大力拉扯，請將把手往內壓下，在移至接近刀具時，再使用微調手輪；
②量測刀具時，請以刀背接觸側頭，避免損壞測頭及量儀；
③每次對刀前務必用測試棒校正數據，直徑跳動允差 0.02mm；
④操作前松開X軸固定螺釘；
⑤操作前松開Z軸固定配重螺釘；
⑥用完后請關閉電源。

3、操作說明

①X軸歸“0”：
1）、請同時擦拭清潔主軸及測試棒；
2）、將Z軸（升降）百分表架向順時針方向移90度，以免X軸歸零時撞及測試棒；
3）、將X軸 量表測頭調至接觸測試棒，使量表指針向順時針方向接觸第一個0的位置 ；
4）、將X軸顯示數據設定為測試棒半徑之數字，即完成歸“0”。

②確定測試棒的歸“0”的動作
1）、將刀具裝入主軸，并鎖緊螺帽固定之；
2）、旋轉主軸，使刀具之刀尖接觸到X軸測頭，讓量表指針轉至第一個“0”的位置；
3）、在顯示器上設定刀具所需之尺寸，X軸輸入刀具半徑值 ，此時即完成刀具預調值；
4）、取下刀具時，請以逆時針方向松脫主固定螺帽

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