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     摘要：對(duì)刀方法在數(shù)控車(chē)削加工工作中發(fā)揮著重要作用，操作人員需要根據(jù)零部件特點(diǎn)選擇適宜的對(duì)刀方法，通過(guò)適宜的對(duì)刀方法確定工件坐標(biāo)系，確保刀具刀尖的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，進(jìn)而提高數(shù)控車(chē)削加工質(zhì)量與效率。基于此，文章簡(jiǎn)要概述了數(shù)控車(chē)削加工工藝中的實(shí)用對(duì)刀方法及基本原理，并就數(shù)控車(chē)削加工工藝常用的試切法、對(duì)刀儀法及 ATC 對(duì)刀法等實(shí)用方法進(jìn)行了概述分析，以期為數(shù)控車(chē)削加工工作的順利開(kāi)展夯實(shí)基礎(chǔ)。

     利用數(shù)控車(chē)削加工工藝制作零部件時(shí)，需要針對(duì)零部件特點(diǎn)及類別選擇適宜的對(duì)刀方法，以此確保車(chē)削加工工藝中的刀具刀尖朝向一致。為了提高數(shù)控車(chē)削加工工序精準(zhǔn)性，需要確保刀具刀尖運(yùn)行軌跡嚴(yán)格依照坐標(biāo)程序執(zhí)行。這里提到的坐標(biāo)程序需要依照零部件尺寸確定橫縱坐標(biāo)系，用于明確工件、機(jī)床二者位置的分析方法指的就是對(duì)刀方法。對(duì)刀操作對(duì)于數(shù)控車(chē)削加工工藝而言是確定坐標(biāo)體系的主要步驟之一，也是確保數(shù)控編程系統(tǒng)與數(shù)控原點(diǎn)保持一致性的重要操作。在進(jìn)行對(duì)刀操作工藝的時(shí)候，操作者需要將對(duì)刀指令傳輸至數(shù)控車(chē)床，以此確保數(shù)控車(chē)削操作嚴(yán)格依照編制程序執(zhí)行。對(duì)刀作為數(shù)控車(chē)削加工工藝的重要實(shí)用技能，對(duì)刀方式的精準(zhǔn)與否直接關(guān)乎著零部件加工

     對(duì)刀方法就是測(cè)量計(jì)算程序與數(shù)控機(jī)床間的原點(diǎn)距離，結(jié)合實(shí)際情況設(shè)置好程序原點(diǎn)后，調(diào)控刀具刀尖沿著設(shè)定坐標(biāo)系依照程序流程作業(yè)。簡(jiǎn)言之，就是在明確刀具刀尖起始坐標(biāo)的前提下依照零部件尺寸特點(diǎn)搭建零部件坐標(biāo)系、設(shè)定位置補(bǔ)償量，以此明確制作零部件與數(shù)控機(jī)床間的相對(duì)關(guān)系。在利用對(duì)刀方法進(jìn)行數(shù)控車(chē)削加工工藝時(shí)，需要依照零部件加工原點(diǎn)設(shè)定坐標(biāo)系，隨后綜合考量刀具尺寸對(duì)于數(shù)控車(chē)削加工的諸多影響，以此為基礎(chǔ)錄入刀具補(bǔ)償量，提高數(shù)控車(chē)削加工工藝質(zhì)量。

     在利用數(shù)控車(chē)削工藝進(jìn)行零部件批量生產(chǎn)制造時(shí)需要將數(shù)控編程與車(chē)床加工分開(kāi)管理，因此在進(jìn)行程序編訂時(shí)需要依照設(shè)計(jì)圖紙確定坐標(biāo)系及程序原點(diǎn)。我國(guó)數(shù)控車(chē)削工藝使用的數(shù)控刀架多為四工位結(jié)構(gòu)，部分車(chē)床使用六工位及轉(zhuǎn)塔式刀架，雖然使用刀架類別不同，但是其基本工作原理大同小異，現(xiàn)以四工位刀架為例就其數(shù)控車(chē)削對(duì)刀原理進(jìn)行分析探究。操作人員首先需要將四把刀具安裝到對(duì)應(yīng)刀架上，由于四把刀具位于不同位置且存在一定偏差，此時(shí)就需要選定一把刀作為基準(zhǔn)，以此為基礎(chǔ)將相關(guān)參數(shù)輸入其中并進(jìn)行程序編制，待參數(shù)輸入完畢后程序會(huì)自動(dòng)對(duì)剩余三把刀具讀取刀補(bǔ)值，并完成對(duì)刀處理。

     通過(guò)與基準(zhǔn)刀的碰觸，明確偏差位移，并將測(cè)得數(shù)據(jù)錄入中控系統(tǒng)，在進(jìn)行數(shù)控車(chē)削加工工作時(shí)，編制程序會(huì)自動(dòng)對(duì)每把刀具的偏移差進(jìn)行補(bǔ)植處理。對(duì)刀操作工藝就其實(shí)質(zhì)而言就是根據(jù)零部件特點(diǎn)設(shè)定數(shù)控車(chē)削體系、編制數(shù)控車(chē)削程序，并借助常用的 G92、G59、G54、G50等代碼實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)對(duì)刀處理。對(duì)刀方法基本工作原理如圖 1 所示。由圖 1 可知，設(shè)定的程序原點(diǎn)通常情況下需要與零部件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)處于同一位置，編程人員需要依照坐標(biāo)系上標(biāo)定的坐標(biāo)數(shù)據(jù)調(diào)控編制刀尖走向。位于初始原點(diǎn)的刀尖與程序設(shè)定原點(diǎn)間存在X 向及 Z 向的偏移，由此導(dǎo)致刀尖在執(zhí)行程序指令時(shí)也會(huì)存在類似偏移情況，此時(shí)就需要計(jì)算測(cè)定這一偏移距離，并通過(guò)數(shù)控技術(shù)調(diào)整規(guī)范刀尖運(yùn)行軌跡。

     不同類別的數(shù)控機(jī)床對(duì)應(yīng)的對(duì)刀方法存在較大差異，基本對(duì)刀流程及操作技巧也存在一定偏差。一般情況下，數(shù)控對(duì)刀操作主要分為機(jī)外對(duì)刀、機(jī)內(nèi)對(duì)刀這兩大類，其中機(jī)內(nèi)對(duì)刀在數(shù)控車(chē)削加工工藝中最為常見(jiàn)。下面就數(shù)控車(chē)削加工工藝中常見(jiàn)的實(shí)用對(duì)刀方法及操作技巧進(jìn)行簡(jiǎn)單概述與分析。

     試切法在數(shù)控車(chē)削加工工藝中的應(yīng)用最為廣泛，采用試切法進(jìn)行對(duì)刀測(cè)定時(shí)無(wú)須其他輔助工具，只需要確保零部件緊密安裝到卡盤(pán)中即可。零部件安裝完畢后，機(jī)床與工件在坐標(biāo)系中沒(méi)有位于同一位置，為了后續(xù)編程計(jì)量工作的順利進(jìn)行，編程人員需要綜合考慮多方因素，在此基礎(chǔ)上設(shè)置建立工件坐標(biāo)系，劃定刀具運(yùn)行范圍，以確保對(duì)刀操作精準(zhǔn)無(wú)誤，也將刀具走向劃分到合理范圍內(nèi)，以免影響零部件的數(shù)控車(chē)削質(zhì)量。刀具刀尖準(zhǔn)確放置在起刀點(diǎn)后，數(shù)控機(jī)床自動(dòng)回歸到原始位點(diǎn)，操作人員將綠色指示燈開(kāi)啟后，系統(tǒng)進(jìn)入開(kāi)啟狀態(tài)；在操作界面下的 MDI 模式中確定基準(zhǔn)刀具，通過(guò)切換機(jī)床畫(huà)面的方式對(duì)其他刀具的補(bǔ)償值分別進(jìn)行設(shè)定；在進(jìn)行手動(dòng)對(duì)刀操作時(shí)需要確保對(duì)刀方向維持不變，及時(shí)記錄 X 軸坐標(biāo)，并將測(cè)量獲得的零部件孔徑及外部直徑輸入到數(shù)控機(jī)床編程系統(tǒng)中；以同樣方式對(duì)平斷面進(jìn)行試切處理，并確保退刀過(guò)程的平穩(wěn)性，盡量避免出現(xiàn)位置偏移情況，將獲得的補(bǔ)償值轉(zhuǎn)換為 Z 軸坐標(biāo)并錄入系統(tǒng)中。剩余刀具的對(duì)刀補(bǔ)償與前面所述的方法基本一致，只需加工處理零部件端面即可，無(wú)須再進(jìn)行切削處理。為了提高試切對(duì)刀操作工藝準(zhǔn)確性，操作人員還需仔細(xì)確認(rèn)刀具半徑、輸入對(duì)應(yīng)補(bǔ)償數(shù)值，并將處于不同假想位置的補(bǔ)償數(shù)值錄入數(shù)控編程系統(tǒng)中。

     對(duì)刀儀法隸屬于機(jī)外對(duì)刀范疇，操作人員需要整合分析刀尖假想位置、刀具與兩軸間距，并利用對(duì)刀儀在數(shù)控機(jī)床上完成刀具校對(duì)工作，隨后才能進(jìn)入后續(xù)的裝機(jī)使用操作。對(duì)刀儀主要由精度較高的測(cè)頭、信號(hào)傳輸模塊及兼具硬性、耐磨性的對(duì)刀探針這三大核心部件組成。對(duì)刀探針直接與刀具接觸，在繞性支撐桿的作用下能夠?qū)⑵渑c刀具的作用力傳輸?shù)礁呔珳y(cè)頭；信號(hào)傳輸模塊能夠自動(dòng)接收來(lái)自高精測(cè)頭的通（斷）指令，將識(shí)別、獲取的刀具參數(shù)及補(bǔ)償信息傳輸給數(shù)控系統(tǒng)。在利用對(duì)刀儀進(jìn)行對(duì)刀控制工作時(shí)需要搭建工具臺(tái)，安裝刀具臺(tái)，并確保刀具臺(tái)與刀架尺寸一致，以提高對(duì)刀工藝精準(zhǔn)性。具體操作流程如下：首先將刀具固定在刀具臺(tái)上，順次搖動(dòng) X 向、Z 向手柄，確保放大鏡能夠在這兩個(gè)方向上平穩(wěn)移動(dòng)到與刀尖向重合的位置；隨后利用微型讀數(shù)儀采集對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，以準(zhǔn)確獲得刀具長(zhǎng)度信息；最后操作人員需要將刀座一并裝入數(shù)控機(jī)床上，并將獲得的刀具長(zhǎng)度及補(bǔ)償數(shù)值輸入數(shù)控程序，以便后續(xù)的數(shù)控車(chē)削工藝得以順暢進(jìn)行。

    操作人員在利用對(duì)刀儀進(jìn)行對(duì)刀處理時(shí)不會(huì)使用到數(shù)控機(jī)床，因此不會(huì)影響數(shù)控車(chē)削工作的正常進(jìn)行。調(diào)查顯示，利用數(shù)控車(chē)削加工零部件的時(shí)間，約有 55% 的占比為純機(jī)動(dòng)時(shí)間，剩余的 45% 則是對(duì)刀、裝夾等工具的輔助時(shí)間，由此可見(jiàn)對(duì)刀儀的優(yōu)越性。綜上可知，對(duì)刀儀法相較于其他對(duì)刀方法而言具有較高的工作效率，但是由于刀具、刀座需要配合使用，因此需要準(zhǔn)備兩份一樣的刀具與刀座，相對(duì)而言成本會(huì)有所增加。就我國(guó)數(shù)控車(chē)削加工企業(yè)而言，為了節(jié)省前期生產(chǎn)制造成本，在進(jìn)行數(shù)控車(chē)削對(duì)刀操作時(shí)往往會(huì)忽略這一對(duì)刀方法，因此這一方法常出現(xiàn)在研究機(jī)構(gòu)中。

     ATC 對(duì)刀法（Automatically Tool Calculated）又被稱為光學(xué)對(duì)刀法，隸屬于機(jī)內(nèi)對(duì)刀法范疇，主要利用顯微鏡技術(shù)對(duì)刀具長(zhǎng)度、刀尖位置、圓弧直徑、主（幅）偏角進(jìn)行測(cè)定分析。一般情況下，操作人員需將顯微鏡及刀架拆卸下來(lái)，只有進(jìn)行對(duì)刀操作時(shí)才需要將它們重新安裝到主軸箱上。操作人員需要將刀尖放置在顯微鏡合理檢測(cè)范圍內(nèi)，并通過(guò)手動(dòng)移動(dòng)的方式調(diào)整刀架位置，以確保假想刀尖與顯微鏡中心相重合，此時(shí)點(diǎn)擊分析按鈕獲得刀具在X 軸及 Z 軸的長(zhǎng)度，計(jì)算獲得刀具補(bǔ)償值。具體操作流程：操作人員依照測(cè)定規(guī)范安裝好基準(zhǔn)刀及顯微鏡，確保刀具處于基準(zhǔn)點(diǎn)位置，手動(dòng)調(diào)節(jié)刀架、轉(zhuǎn)動(dòng)刀位，預(yù)留出安裝鏜孔刀具的位置；根據(jù)鏜孔刀具外形特點(diǎn)確定安裝位置、設(shè)定對(duì)刀程序，緩慢移動(dòng)刀架到對(duì)刀位置后點(diǎn)擊暫停按鈕，并完成鏜刀安裝工作；待鏜刀刀尖與中心位點(diǎn)重合時(shí)點(diǎn)擊對(duì)刀按鈕，對(duì)刀結(jié)束后確保刀架歸位才能在對(duì)其余的刀具進(jìn)行對(duì)刀處理。

    ATC對(duì)刀法相較于其他對(duì)刀法而言表現(xiàn)出較高的品質(zhì)、較高的精度，且刀具之間不會(huì)相互接觸，因此常被用于螺紋、仿形等特殊角度刀具的對(duì)刀處理，且不會(huì)對(duì)刀具刀尖造成不良影響。但是該對(duì)刀方法價(jià)格成本更高，需要操作人員妥善保管顯微鏡等測(cè)量工具；操作工序較為復(fù)雜，每次對(duì)刀操作前需要裝卸顯微鏡模塊，極易因安裝誤差影響數(shù)控車(chē)削對(duì)刀工藝精準(zhǔn)性。除此之外，操作人員在進(jìn)行零部件加工時(shí)需要將偏移量準(zhǔn)確錄入數(shù)控程序中，一旦出現(xiàn)錄入錯(cuò)誤也會(huì)影響對(duì)刀操作準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性。

     為了進(jìn)一步提高對(duì)刀操作工序的工作效率與質(zhì)量，研究人員成功將計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（Computer Numerical Control,CNC）應(yīng)用到了數(shù)控車(chē)削對(duì)刀工序上。CNC 系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器涵蓋了多個(gè)智能程序，能夠通過(guò)接口電路及伺服驅(qū)動(dòng)裝置與特定計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相連，并通過(guò)對(duì)操作人員輸入的加工程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及插補(bǔ)運(yùn)算，計(jì)算獲得最佳運(yùn)動(dòng)軌跡，并將相關(guān)新型傳輸?shù)綀?zhí)行模塊，以此控制數(shù)控車(chē)床加工生產(chǎn)出特定的零部件。數(shù)據(jù)機(jī)床在這一智能系統(tǒng)的支持下能夠自動(dòng)對(duì) X 軸、Z 軸長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)定分析，并通過(guò)后臺(tái)系統(tǒng)計(jì)算出刀具補(bǔ)償值，不會(huì)因后臺(tái)計(jì)算而導(dǎo)致數(shù)控車(chē)削工序出現(xiàn)停頓問(wèn)題，由此進(jìn)一步保證了數(shù)控車(chē)削質(zhì)量與效率。自動(dòng)對(duì)刀裝置涵蓋了硬件系統(tǒng)及軟件程序兩大模塊，常由 CNC 制造廠家負(fù)責(zé)刀尖檢測(cè)程序的安裝與調(diào)試。為了確保對(duì)刀操作精準(zhǔn)性，至少需要連續(xù)進(jìn)行兩次對(duì)刀操作工序，兩次的刀檢差值只有在 2um 的合理范圍內(nèi)才可進(jìn)行后續(xù)的數(shù)控車(chē)削操作。全自動(dòng)對(duì)刀法相較于其他對(duì)刀操作而言精準(zhǔn)性更高、操作更為簡(jiǎn)便，因此已然成為新興對(duì)刀方法，并在多個(gè)數(shù)控車(chē)削機(jī)床上得到了廣泛應(yīng)用。

     數(shù)控車(chē)削加工工藝涉及到多個(gè)類別的刀具，由于刀具尺寸、規(guī)格不同，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇適宜的對(duì)刀方法，并在此基礎(chǔ)上調(diào)試好數(shù)控程序，保證對(duì)刀參數(shù)及補(bǔ)償數(shù)值的精準(zhǔn)性。操作人員在進(jìn)行數(shù)控車(chē)削對(duì)刀工藝時(shí)需要調(diào)試好刀具安裝位置、準(zhǔn)確錄入補(bǔ)償參數(shù)，以加工制造出符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的零部件，進(jìn)而提高數(shù)控車(chē)削加工的工作效率與質(zhì)量。