数控加工中对刀点的合理确定方法

在数控加工中，对刀点的合理确定是确保加工精度的基础环节。对刀点选择得当，不仅能提高加工效率，更能有效保障工件质量。本文将系统介绍对刀点的选择原则、确定方法及实用技巧，帮助您全面掌握这一关键技术。

一、什么是对刀点及其重要性

对刀点是通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点，它往往也是零件的加工原点。在程序编制时，通常将工件看作静止，而刀具在运动。

对刀的核心操作就是使"刀位点"与"对刀点"重合。不同刀具的刀位点不同：90度车刀的刀位点一般为端刀尖；圆弧车刀的刀位点取为圆心；钻头为钻尖；圆柱铣刀的刀位点是刀具中心线与刀具底面的交点；球头铣刀的刀位点是球头的球心点。

合理确定对刀点的重要性在于：它是建立工件坐标系的基准，直接影响编程的简便性、加工精度和效率。选择不当可能导致加工误差增大、程序复杂化甚至加工失败。

二、对刀点的选择原则

1. 基准统一原则

对刀点应尽量与零件的设计基准或工艺基准一致。这样可以减少基准不重合带来的误差，提高加工精度。对于以孔定位的零件，可以取孔的中心作为对刀点。

2. 找正便利原则

所选对刀点应便于找正和测量，使操作人员能够轻松准确地确定刀具位置。这包括使用常规量具即可完成找正，避免复杂耗时的对刀过程。

3. 编程简便原则

对刀点位置应使程序编制简单，加工程序中的引入或返回路线短，并便于换刀。合理的对刀点可以简化数值计算，减少编程工作量。

4. 精度优先原则

对刀点应选择在对刀误差小的位置，或可能引起的加工误差为最小的位置。对刀精度要求较高时，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。

5. 检验方便原则

对刀点位置应在加工时检查方便、可靠，便于加工过程中的质量控制和精度验证。

三、对刀点的具体确定方法

1. 根据零件类型选择

轴类零件：对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。例如，坐标原点可设为(0，0)，X向取毛坯直径，Z向一般在距离零件2mm处。

套类零件和螺纹类零件：对刀点的确定需考虑零件结构特点，确保刀具运动不会与工件发生干涉。

以孔定位的零件：可以取孔的中心作为对刀点。

2. 对刀点位置选择

对刀点可以设在被加工零件上，但注意对刀点必须是基准位或已精加工过的部位。有时在第一道工序后对刀点被加工毁坏，会导致第二道工序和之后的对刀点无从查找。

为避免此问题，在第一道工序对刀时，可在与定位基准有相对固定尺寸关系的地方设立一个相对对刀位置。这样可以根据它们之间的相对位置关系找回原对刀点。这个相对对刀位置通常设在机床工作台或夹具上。

对刀点也可选在零件外面（如选在夹具上或机床上），但必须与零件的定位基准有已知的准确关系。

四、不同对刀方法的操作要点

1. 对刀点为圆柱孔的中心线

千分表对刀：操作比较麻烦，效率较低，但对刀精度较高。对被测孔的精度要求较高，适用于经过铰或镗加工的孔，对于粗加工后的孔不宜采用该方法。

寻边器对刀：光电式寻边器一般由柄部和触头组成。当触头与工件表面接触时就形成回路电流，使内部电路产生光、电信号。该方法操作简单，但精度较低。

2. 对刀点为两相互垂直直线的交点

碰刀方式对刀：对于精度要求不高的加工，可以使用加工时所使用的刀具直接进行碰刀对刀。该方法比较实用，但会在工件表面留下痕迹，影响对刀精度。为避免损伤工件表面，可以在刀具和工件之间加入塞尺进行对刀，并在编程计算时减去塞尺的厚度。

机外对刀仪对刀：机外对刀仪可测量刀具的长度、直径和形状参数。使用前要用标准对刀心轴进行校准，且需考虑静态测量尺寸与实际加工尺寸之间的差值，一般需要经验预选修正量，通常偏大0.01～0.05mm。

3. 刀具Z向对刀

机上对刀：采用Z向设定器依次确定每把刀具与工件在机床坐标的相互位置关系。

机上对刀配合机外刀具预调：这种方法对刀精度和效率高，但投资较大。

五、换刀点的确定原则

换刀点是为加工中心、数控车床等多刀加工机床设置的，手动换刀的数控铣床也应确定相应的换刀位置。

确定换刀点的核心原则是：换刀点应设在零件或夹具的外部，以刀架转位时不碰工件、夹具和机床为准。换刀点往往是固定的点，且设在离工件较远的地方，以确保换刀操作的安全。

加工轴类零件时，换刀点应根据工序内容安排，位置必须保证换刀时刀具不会碰到工件、夹具和机床。

六、实用技巧与常见问题处理

多刀具加工的对刀处理：实际加工中通常需使用多把刀具。由于换刀后刀尖点位置会出现差异，可利用机床数控系统的刀具几何位置补偿功能。测量每把刀相对于基准刀的位置偏差并输入数控系统，在程序中利用T指令即可自动补偿。

对刀点破坏的预防：当对刀点可能在加工过程中被破坏时，必须建立相对对刀位置。这个相对位置应基于与定位基准有固定尺寸关系设立，便于后续工序找回原对刀点。

精度与效率的平衡：高精度加工应选择精度高的对刀方法（如千分表对刀），而一般加工则可选用效率较高的方法（如寻边器对刀）。在保证精度的前提下，尽量提高对刀效率。

对刀点的合理确定是数控加工的基础性工作，需要综合考虑零件特征、加工要求和机床条件。遵循文中的原则和方法，结合实际经验，您将能够准确高效地完成对刀操作，为高质量加工奠定坚实基础。