在應用數控機床進行生產制造產品零件的工藝過程中浪读，影響零件質量的因素很多，如數控機床精度辛藻、工件材料碘橘、工件熱處理、加工工藝吱肌、冷卻液蛹屿、刀具等等諸多因素。其中岩榆，刀具參數的準確設置错负，一直以來卻很少被大家所關心和重視，這里將重點探討在數控機床上進行準確刀具設置的方法特點和發(fā)展趨勢勇边。

　　數控機床常用對刀方法

　　基本的坐標關系

　　一般來講犹撒，通常使用的有兩個坐標系：一個是機床坐標系，另外一個是工件坐標系畴垃。機床坐標系是機床固有的坐標系栈站，機床坐標系的原點稱為機床原點或機床零點。

　　為了計算和編程方便鲫畸，我們需要在機床坐標系中建立工件坐標系歇刺。將工件上的某一點作為坐標系原點（也稱為程序原點）建立坐標系，這個坐標系就是工件坐標系霜宙。日常工作中章慌，我們要盡量使編程基準與設計逼税、裝配基準重合。

　　通常情況下恳繁，一臺機床的機床坐標系是固定的惜选，而工件坐標系可以根據加工工藝的實際需求分別建立若干個，例如由G54擎骄、G55等來選擇不同的工件坐標系且仔。

　　對刀的目的

　　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隔屠。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凹蜂，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(guī)格刀具的具體尺寸阁危，為了簡化編程玛痊，這就需要在進行程序編制時采用統(tǒng)一的基準，然后在使用刀具進行加工時欲芹，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吟吝。所以對刀的目的就是確定刀具長度和半徑值菱父，從而在加工時確定刀尖在工件坐標系中的準確位置。

　　常用對刀方法

　　機外對刀

　　刀具預調儀是一種可預先調整和測量刀尖長度剑逃、直徑的測量儀器浙宜，該儀器若和數控機床組成DNC網絡后，還可以將刀具長度蛹磺、直徑數據遠程輸入加工中心NC中的刀具參數中粟瞬。此種方法的優(yōu)點是預先將刀具在機床外校對好，裝上機床即可以使用萤捆，大大節(jié)省輔助時間裙品。但是主要缺點是測量結果為靜態(tài)值，實際加工過程中不能實時地對刀具磨損或破損狀態(tài)進行更新长笋，并且不能實時對由機床熱變形引起的刀具伸縮進行測量斩憾。

　　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枷此，對工件進行一個微小量的切削淳习，操作者以眼觀、耳聽為判斷依據臣锣，確定當前刀尖的位置钮庆，然后進行正式加工。該方法的優(yōu)點是不需要額外投資添置工具設備蔬设，經濟實惠垒某。主要缺點是效率低知援，對操作者技術水平要求高，并且容易產生人為誤差蚤弃。在實際生產中召藻，試切法還有許多衍生方法，如量塊法偿尘、涂色法等忆某。

　　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量阔蛉，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刀具參數表中弃舒，例如海克斯康集團的m&h對刀儀状原。同時聋呢，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颠区。

　　A：正在進行刀具的長度測量削锰，或者進行刀具隨機床主軸熱變伸縮后的尺寸。

　　B：正在進行刀具直徑方向的測量毕莱。

　　C：待檢測的刀具此時已破損器贩，通過對刀測量能及時發(fā)現并報警。

　　利用對刀儀進行機內對刀主要的優(yōu)點是精確朋截、自動蛹稍、實時，對操作者沒有技術要求部服。缺點是需要單獨配置對刀測頭订薛。

　　通過以上比較可以看出，使用機內對刀儀進行對刀胎融，其綜合優(yōu)勢是非常明顯的窑赂。

　　機內對刀儀

　　機內對刀儀的組成

　　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美怪。

　　按照傳感器工作方式奶匆，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1μm桦溃，又可以根據對刀儀信號傳輸方式的不同晕围，進一步細分為以下幾類：電纜式對刀儀，如耗畔啵克斯康的TS35.10對刀儀黑寻；紅外線式對刀儀，如海克斯康的IRT35.70對刀儀晶恨；無線電式對刀儀赠懊，如海克斯康的RWT35.50對刀儀抗斤。

　　電纜式對刀儀囚企，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瑞眼，但是其缺點是有電纜線的拖曳龙宏，限制了該對刀儀的應用場合，大多適用于中小規(guī)格的三軸銑床/加工中心伤疙。

　　紅外線式對刀儀银酗，信號傳輸范圍一般在6m以內。其優(yōu)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徒像，對刀后可以隨時從工作臺面取下不占用加工空間黍特，并且可以多臺機床共用一臺對刀儀從而降低綜合成本。其缺點是在小型加工中心上使用時性價比不高锯蛀。由其特點決定灭衷，該類對刀儀多用于中型機床以及大型的數控立車等。

　　無線電式對刀儀旁涤，無線電信號傳輸范圍一般在10米以上翔曲。其優(yōu)點是無線電信號傳輸范圍大并且不易受到環(huán)境影響，對刀后可以隨時從工作臺面取下不占用加工空間育另，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掩半。該類對刀儀多用于大型/重型機床瞒脆。

　　激光對刀儀衷谋，如海克斯康的LTS35.60纺闷，該產品的基本原理為采用聚焦激光光束為觸發(fā)媒介榜寸，當激光光束被旋轉的刀具遮蔽時，產生觸發(fā)信號需复。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怠竞，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拓郑，如LTS35.60可以測量的刀具直徑可以小至0.008mm（例如鉆頭哨遭、絲錐類或者微型銑刀等），自身重復測量精度達到0.2μm节霸。同時骑跳，由于測量時，刀具以加工速度高速旋轉怒医，所以測量狀態(tài)幾乎完全等同于實際加工狀態(tài)炉抒，提高了對刀的實用精度奢讨。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焰薄，并可以對多刃刀具的單個刀刃進行破損監(jiān)測拿诸。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塞茅，造價較高亩码，主要適用于高速加工中心。

　　機內對刀儀的常見功能和優(yōu)勢

　》睬拧（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(tài)測量蟀伸，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(tài)”的偏置值缅刽；同時啊掏，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引起的刀具參數的“改變”衰猛；測量結果自動更新到相應刀具的參數表中迟蜜，完全避免人為對刀和參數輸入帶來的潛在風險。

　∮前怼（2）刀具磨損/破損的自動監(jiān)控：在實際生產過程中略匕，當刀具磨損或者破損（折斷）時，操作者很難及時發(fā)現并糾正（尤其是直徑較小的鉆頭類刀具）基列，從而造成更多后續(xù)刀具的損失甚至工件的報廢熟督。使用機內對刀儀可以在刀具加工完畢后放回刀庫前，自動對刀具長度進行一次測量军笑，若發(fā)生正常磨損時可以自動將磨損數值更新到刀損參數中雨株，若發(fā)生超長磨損可以當作刀具破損（折斷）從而選擇更換新刀進行下一個工件的加工或者自動停機報警提示操作者進行刀具更換。這樣擅暴，提高了產品質量并降低刀具損耗或廢品率贫迫。

　　（3）機床熱變形的自動補償：機床進行生產加工時项栈，隨著周圍環(huán)境溫度的變化以及工作負荷的變化手欣，機床的熱變形隨時都在發(fā)生進而帶動刀具發(fā)生變化，其結果就是車間內同一臺機床在早/中/晚不同時段加工出產品的尺寸精度發(fā)生很大的波動映检。使用機內對刀儀后癞樊，可以在加工前或者加工過程中隨時對刀具參數進行自動測量和更新，每次測量都是在當前機床熱變形的狀態(tài)下進行的刀具設置凛澎，從而極大的降低了由于機床熱變形引入的誤差霹肝。

　　（4）刀具輪廓的測量和監(jiān)控：在特殊的加工中，如成型刀阿迈，使用機外對刀儀進行刀具輪廓的測量和刀具狀態(tài)判斷是費時而復雜的工作元媚，同時對操作者的對刀技巧也有很高的要求。這時苗沧，若使用機內激光對刀儀刊棕，可以隨時利用激光光束進行刀具輪廓的掃描測量或監(jiān)控，并根據需要進行相應參數的自動更新待逞。

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