数控加工中心常用对刀方法及其应用
2007年 8月
第 8期(总第 105期)
广 舀拉工火
GUANGXI JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY 机械 与电气
数控加工中心常用对刀方法及其应用
丁海萍，顾剑锋
(南通职业大学，江苏 南通 226007)
[摘要】 阐迷数控加工中心加工中常用的几种典型对刀的操作方法，对在对刀过程中功能模块进行描述比较，并对其在数
拉编程和加工中的应用进行介绍。
【关键词】对刀;浏童仪器;编程原点;工件坐标系
[中图分类号I TP 29 [文献标识码]A [文章编号1 1003-2673(2007)08-0051-02
1引育
随着科学技术和社会生产的迅速发展，机械产品日趋复
杂，社会对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求。
传统的普通机床逐渐被高精度高效率高自动化的数控机床所
代替。数控机床的普及使用以及计算机辅助设计和制造
(CAD/CAM)技术的迅速发展，大幅度地缩短了产品的制造周
期，提高了产品的加工质量和市场竞争力，因而具有广泛的发
展前景和显著的经济效益。而在数控加工中，对刀是很关键的
一步，对刀操作的不正确，将直接影响零件的加工质量。也可能
导致刀具与数控机床发生碰撞，造成不良后果。本文主要叙述
数控立式铣加工中心加工中常用的机内对刀方法，并与数控编
程有机的结合起来。
.粗旅趁
图1对刀过程流程田
2数控加工中的对刀原理
工件在机床上定位装夹后，必须确定工件在机床上的正确
位置，以便与机床原有的坐标系联系起来。确定工件具体位置
的过程就是通过对刀来实现的，而这个过程的确定也就是在确
定工件的编程坐标系(即工件坐标系)，编程加工都是参照这个
坐标系来进行的。在零件图纸上建立工件坐标系，使零件上的
所有几何元素都有确定的位置，而工件坐标系原点是以零件图
上的某一特征点为原点建立坐标系，使得编程坐标系与工件坐
标系重合。
对刀操作实质包含三方面内容:第一方面是刀具上的刀位
点与对刀点重合;第二方面是编程原点与机床参考点之间建立
某种联系;第三方面是通过数控代码指令确定刀位点与工件坐
标系位置。其中刀位点是刀具上的一个基准点(车刀的刀位点
为刀尖，平头立铣刀的刀位点为端面中心球头刀的刀位点通常
为球心)，刀位点相对运动的轨迹就是编程轨迹，而对刀点就是
加工零件时，刀具上的刀位点相对于工件运动的起点。一般来
说，对刀点应选在工件坐标系的原点上，这样有利于保证对刀精
度，也可以将对刀点或对刀基准设在夹具定位元件上，这样有
利于零件的批量加工。
在数控立式铣加工中心加工操作中，对刀的方法比较多，
本文介绍常用的几种机内对刀操作方法。对刀过程流程图如
图 1:
3对刀方法及其特点
立式铣加工中心 XY方向对刀和 Z方向对刀的方法以及
对刀仪器是不相同的，下面把它们区分开来进行描述。
在实际对刀之前，要确保机床已经返回了机床参考点(机
床参考点是数控机床上的一个固定基准点)，各坐标轴回零，这
样才能建立起机床坐标系，对刀以后才能将机床坐标系和编程
坐标系有机的结合起来。
3.1 XY方向对刀
XY方向机内对刀主要有寻边器对刀、试切法对刀和杠杆
百分表对刀等几种方法。
图2机械寻边器 M 3 Z向洲1仪
3.1.1寻边器对刀
寻边器对刀精度较高，操作简便口直观口位用广泛。采用寻
边器对刀要求定位基准面应有较好的表面粗糙度和直线度，确
保对刀精度。常用的寻边器有标准棒防构简单、成本低、校正
精度不高)、机械寻边器医求主轴转速设定在500左右)(精度
高、无需维护、成本适中)和光电寻边器(主轴要求不转)(精度
I作者简介】丁海萍(1979-)，南通职业大学助理教师.研究方向:数控机床应用与加工。
51
万方数据
高、无需维护、成本适中)和光电寻边器(主轴要求不转)(精度
高，需维护，成本较高)等。在实际加工过程中考虑到成本和加
工精度问题一般选用机械寻边器来进行对刀找正。图2为机械
寻边器简图。
当工件原点在工件中心时通常采用对称分中法进行对刀，
其步骤如下:(1)装夹工件，将机械寻边器装上主轴;(2)在MDI
模式下输人5500 M03并启动，使主轴转速为5500;(3)用“手
轮”方式，通过不断改变倍率使机械寻边器靠近工件X负向表
面(操作者左侧)，测量记录X1，同样运动机械寻边器至工件X
正向表面(操作者右侧)，测量记录X2(测量记录X值时，必需
到POS-->综合一》机械坐标系中读取);(4)采用同样的方
法分别在Y正向(远离操作者)负向(正对操作者)表面找正，记
录Y1,Y2;(5)计算(X 1+X2/2, (Y 1+Y2Y2，分别将计算结果填
人 OFFSET SETTING-->坐标系一>G54的X和Y中;(6)
提升主轴，在MDI模式下运行“G90 G54 GO XO YO",检查找正
是否正确。
当工件原点在工件某角(两棱边交接处)，其步骤如下:(1)
如果四边均为精基准，或者要求被加工形状与工件毛坯有较高
的位置度要求，采用先对称分中，后平移原点的方法;(2)只有
两个侧面为精基准时，采用单边推算法。
3.1.2 试切法对刀
试切法对刀方法简单，但会在工件上留下痕迹，对刀精度
较低，适用于零件粗加工时的对刀。其对刀方法与机械寻边器
相同。
3.1.3 杠杆百分表对刀
杠杆百分表的对刀精度较高，但是这种操作方法比较麻
烦，效率较低，适应于精加工孔(面)对刀，而在粗加工孔则不宜
使用。对刀方法为:用磁性表座将杠杆百分表吸在加工中心主
轴上，使表头靠近孔壁诚圆柱面)，当表头旋转一周时，其指针
的跳动量在允许的对刀误差内，如0.02，此时可认为主轴的旋
转中心与被测孔中心重合，输人此时机械坐标系中X和Y的
坐标值到G54中。
3.2 Z方向对刀
考虑到对刀的工艺性，通常将工件的上表面作为工件坐标
系Z方向的原点。当零件的上表面比较粗糙不能用做对刀精基
准时，也有以虎钳或工作台为基准作为工件坐标系Z方向的原
点，然后在G54或扩展坐标系中向上补正工件高度填人。Z方
向机内对刀主要有Z向测量仪对刀、对刀块对刀和试切法对刀
等几种方法。
3.2.1 Z向浏贵仪对刀
Z向测量仪对刀精度较高，特别在铣削加工中心多把刀具
在机上对刀时，对刀效率较高，投资少，适合于单件零件加工。
图3为Z向测量仪的简图。
3.2.1.1加工中心单刀加工时Z向对刀
加工中心单刀加工，类似于数控铣床对刀不存在长度补偿
的问题，步骤如下:(1)换上将用于加工的刀具;(2)运动刀具到
工件正上方，用Z向测量仪测量工件与刀具之间的距离，记录
下当前机床(机械)坐标系的Z轴读数Z; (3)将Z值扣除此时Z
向测量仪的高度 (如50.03mm)，然后将测童值填人OFFSET
SETTING-->坐标系一>G54的Z项中;(4)运行 G90 G54
GO XO YO Z100;检查找正是否正确。
3.2.1.2 加工中心多刀加工时Z向对刀和长度补偿方法一
(1)XY方向找正设定如前，将 G54中的XY项翰人偏置
值，Z项值置零;
(2)将用于加工的刀具TI换上主轴，用Z向测量仪找正Z
向值，记录下当前机床坐标系Z项值Z1，扣除Z向测IR仪高度
后，坡人长度争嗜 值H1中;
(3)将刀具T2装上主轴，用Z向测量仪找正读取Z2，扣除
Z向测量仪高度后填人H2;
(4)依次类推将所有刀具 Ti用 Z向测量仪找正，将 Zi扣
除Z向测量仪高度后填人Hi;
(5)编程时，采用如下方法补偿:
G91 G28 Z0;
Tl M6;
G43 H1;
G90 G54 GO XO YO Z100;
??(一号刀加工内容)
G91 G28 Z0;
T2 M6;
G43 H2;
G90 G54 GOO XO YO Z 100;
??(二号刀加工内容)
...... M5;
M30;
检查多刀找正结果:
G91 G28 Z0;
TI M6;
G43 H1;
G90 G54 GO XO YO Z100;
Z5;
Ml; ......(根据刀具数蚤，分别编写相应类似程序
段)0
3.2.1.3加工中心多刀加工时Z向对刀和长度补偿方法二
(1)事先在刀具测量仪上测it并记录刀具(连刀柄)长度
hl,h2,h3...... ;
(2)找正时将上述刀具选择其一Ti，装上主轴(通常选择端
铣刀);
(3)移动Z向位置，用Z向测A仪找正z向值，记录当前机
床坐标系中的Z向读数Zi;
(4)将Z1扣除Z向测盆仪高度，再扣除Ti的长度hi，将计
算结果填人G54的Z项中;
(5)将各刀长度hl,h2,h3......，分别填人机床长度补偿存
储器H1,H2,H3中;
(6)编程方法及刀具长度补偿调用格式同前述。
多刀加工方法一简便，无需购买额外设备，但当加工程序
刀具较多时，稍显麻烦，每次更换零件需要多次重复对刀。多刀
加工方法一的工件坐标系原点为工件中心正上方，当长度补偿
取消后相对安全。多刀加工方法二工件坐标系原点位于工件上
(下转第8页)
52
万方数据
由表2得知，鱼腥草在沮度为80-90℃的条件下烫漂
4min，鱼腥草雄头产品色泽品质保持较好。
2.2 不同护色荆对产品质f的影晌
烫漂后，采用不同护色剂对鱼腥草浸泡60 min进行护色，
包装后，保温处理7天，研究不同的护色剂处理对软包装鱼腥
草堆头制品品质的影响(见表3).
表3不同的护色荆处理对制品品质的影响
试剂 色泽分 口感分 总分
作用的原因。因此，从制品加工、保藏品质综合考虑，选择
0.05%柠檬酸结合5.0%食盐作汤汁为好。
2.4 不同的真空度对鱼腥草品质的影响
分别称取200g新鲜鱼腥草在80-90℃水中烫漂4min，护
色、硬化处理后，注人填充液后采用不同的真空度封口，于
100℃下杀菌10min，冷却后在37t2℃下保温7天，研究不
同封口真空庄夕寸软包装鱼腥草罐头制品品质的影响，结果见表5,
表5不同封。真空度品质的影响
泽
-黄
黄
黄
黄
色
-橙
祖
浅
浅
柠橄陇 (o.琳)+盐
异执坏血艘钠(o. 2助+柠.成(o.5%)
植反 co.服)+盆 ro. z}) 真空包装
由表3可知使用不同护色剂对鱼腥草进行处理时，0.5%柠
橄酸+0.2%%食盐的护色效果最好。
2.3 坡充液配方对产品品质的影晌
别称取200g新鲜鱼腥草在80-90℃水中烫漂4min，护
色、硬化处理后，注人不同配方的填充液后封口，于100℃下杀
菌10min，冷却后在3712℃下保温7天，研究不同雄装液配
方对软包装鱼腥草雄头制品品质的影响，结果见表4,
表4不同埃充液配方对产品品质的影响
由表4可知选用真空度是0.08 MPa以上，包装效果良好。
3产品质且要求
3.1 感观要求:产品呈浅黄色、具有鱼腥草特有的滋味。
3.2 理化指标:符合皓头食品理化标准。
3.3 徽生物指标:符合雄头食品微生物检测标准。
柠稼改浓度
实脸号 (%〕
食盆浓度
(%) 口感 色泽 总分
0.05
0.05
0.05
表 3结果显示，软堆头色泽随汤汁中柠檬酸浓度的增加，
其色泽变化不大;
随食盐浓度增加，鱼腥草的色泽有一定的改善，这可能是
氧在其中的溶解度随盐浓度的增加而降低，从而到起辅助护色
4 结论
在80-90℃的条件下热烫4min，利用0.5%柠橄酸和0.2%a
食盐混合溶液进行护色，加人0.05%的柠檬酸和5.0%的食盐混
合溶液作为填充液，封口真空度为0.08 MPa以上，制出的软包
装鱼腥草雄头品质较好。
4
6
2
3
3 . 0
5 . 0
7 . 0
通皿
2
3
参考文献
[1l张俭，伍建军，赞进.鱼服草与人体健康田.生物学教毛2005,8.
[2l周贻谋.鱼腥草的功效和用法田.老年人.,2005,8.
(上接第42页)
表面与主轴底端紧贴时的位置，当长度补偿取消后存在潜在危
险。
3.2.2 来用对刀块对刀
为了避免损伤已加工的工件表面，在刀具和工件之间采用
标准芯轴和块规对刀，其对刀过程类似Z向测量仪对刀，完全
凭经验手感使对刀块与工件表面轻微接触，计算时应将对刀块
的厚度扣除，可见对刀精度不够高。
3.2.3 试切法对刀
采用试切法对刀方法简单，但会在工件上留下痕迹，且对
刀精度较低，适用于零件粗加工时对刀操作。其对刀方法与Z
向测t仪相同。
(2)计算必须准确;
(3)用G54设定工件坐标系，应在MDI方式下进行;
(4)使用对刀程序，可以防止由于对刀不准确等原因出现
危险。
5 结束语
本文阐述了数控加工中心加工中对刀方法在数控程序编
程中的应用。机床操作者采用何种方式对刀取决于编程人员根
据现场情况。零件加工阶段和操作者的习惯协调，可以使整个
对刀操作简洁，并能保证零件加工质量。
4 注意事项及解决措施
(1)对刀操作以前，必须先执行机床回参考点操作，否则出
现危险;
参考文献
川王洪.数拉加工程序偏制[Ml.北京:机械工业th版社，2002
[21张超英，萝学并数位加工终合实训[M)北京二机械工业d:版社.,2003.
[3l熊焦数拉加工实训教程[M ].4ti京:化学工业出版社.,2003.
[4l杨丰.数控车床对刀方法的探讨[IA.机械工租师。2004,4.
万方数据
数控加工中心常用对刀方法及其应用.pdf
