FANUC0i-T D數控車床對刀理論及用法的探討

在數控加工操作中，最重要的一環就是建立工件坐標系，工件坐標系的建立是通過對刀來實現的。對刀的目的有兩個，一方面通過對刀建立工件坐標系，另一方面通過對刀可以找出非基準刀與基準刀之間的刀位偏差（簡稱刀偏）。

（一）絕對刀偏法和相對刀偏法對刀的實質加工工件時，通常要使用多把刀具，我們將其

中的一把常用的刀稱為基準刀，把其它的刀稱為非基準刀。如果刀位偏差為零，如圖1所示，則每一把刀轉到加工位置時，其刀位點都應在圖1A所示的位置。但由于每一把刀的幾何形狀及其安裝位置的不同，不同刀位上的刀具轉到工作位置時，它們的刀位點的位置并不重合，如圖2所示，而在X、Z向存在一定的偏差。我們將非基準刀的刀位點相對于基準刀的刀位點（或基準點）在X、Z向的偏差ΔΧ、ΔΖ稱為刀位偏差(簡稱刀偏)。

根據非基準刀刀位點相對位置的不同，可以把刀位偏差分為絕對刀偏和相對刀偏。某一把的絕對刀偏是指該把刀的刀位點位于工件原點時，刀架的轉塔中心相對于機床零點在X和Z向的偏差。而相對刀偏是指非基準刀的刀位點位于工件原點時刀架的轉塔中心相對于基準刀的刀位點位于工件原點時刀架的轉塔中心在Ｘ、Ｚ方向的偏差。根據所采用的刀位偏差的不同，對刀又可以分為絕對刀偏對刀法和相對刀偏對刀法。相對刀偏法只為基準刀建立了一個工件坐標系，而非基準刀是根據其刀位偏差的正負，來確定它在對應的X、Z方向應比基準刀多走或少走一個刀位偏差，從而使長度不一樣的刀具達到同一實際位置。一般來說，如果某一非基準刀在X或Z方向的刀位偏差為負值，說明這把刀在對應的X或Z向比基準刀短。程序運行時，通過刀具長度補償使該把刀在對應的方向比基準刀多走一個刀位偏差。如果某一非基準刀的刀位偏差為正值，說明這把刀在對應的X或Z向比基準刀長。程序運行時，通過刀具長度補償使該把刀在對應的方向比基準刀少走一個刀位偏差。

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絕對刀偏法對刀的過程，實質上就是壓某一把刀的刀位點與工件原點重合時，找出刀架的轉塔中心在機床坐標系中的坐標。只是我們沒有把這個坐標存儲在G54這個寄存器中，而是直接把它存儲到刀補寄存器中，這樣調用T指令進行刀具長度補償時，就相當于為每一把刀建立了一個工件坐標系。每一把刀的工件坐標系原點實質上并不是建立在刀位點上，而是建在刀架的轉塔中心上，但是不管那一把刀轉到工作位置，當刀架的轉塔中心位于該把刀的工件坐標系的原點如圖3的A時，這把刀的刀位點都應在O點，為了便于描述，所以我們通常說工件坐標系的原點建在O點，實質上它是在A點的。

（二）G54對刀的實質及方法

FANUC系統有三種對刀方法可以將工件坐標系建立起來。第一種方法是用G54~G59選擇工件坐標系，從而將工件坐標系建立起來。這種方法是一種相對刀偏對刀法，它實際上是通過尋找工件原點在機床坐標系中的坐標，從而將基準刀的工件坐標系建立起來。我們可以把G54~G59看成是六個寄存器，對刀過程實質上就是一個尋找工件原點在機床坐標系中的坐標，并把這個坐標存在六個寄存器中的任一一個寄存器的過程。而調用G54~G59的過程，實質上就是從對應的寄存器中將工件原點在機床坐標系中的坐標取出來，并在該坐標對應的點上將工件坐標系建立起來的過程。

在FANUC 0I 系統中用G54～G59設置工件零點

的對刀步驟如下：

1.基準刀的對刀。

（1）手動切削端面。

（2）沿X軸移刀具但不改變Z坐標，然后停止主軸。

（3）按下功能鍵OFFSET/SETING。

（4）按下軟鍵[WORK]，顯示工件原點偏置的設定畫面。

（5）將光標定位在所需設定的工件原點偏置G54上。

（6）按下所設定偏置的軸的地址鍵Z，輸入0，然后按下[MEASUR]，工件原點在機床坐標系中的Z坐標就存儲在G54的Z存儲單元。

（7）動切削外圓。

（8）沿Z軸移動刀具但不改變X坐標然后主軸停止（9）測量外圓直徑D，然后輸入直徑XD，按下[MEASUR]，工件原點在機床坐標系中的X坐標就存儲在G54的X存儲單元。

（9）在MDI模式，輸入G54G1XDZ0M03S600后，按循環啟動鍵,若刀具剛好走到圖4的位置，則說明對刀是正確的，工件坐標系剛好建在了工件前端面的正中心。

2.非基準刀的對刀。

（1）驗證完第一把刀后，暫時不要將第一把刀移開，先將相對坐標清零，其操作如下：按功能鍵POS，按軟鍵[（OPRT）]，按軟鍵[ORIGIN]，按軟鍵[ALLEXE]，所有軸的相對坐標均復位為0。

（2）移第二把刀的刀位點如圖5所示的位置；

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（3）按功能鍵POS，再按軟鍵[REL]，記下X、Z后的相對坐標值，該值即為非基準刀相對于基準刀在X、Z方向的刀補值。

（4）按功能鍵OFFSET/SETING，再按軟鍵[OFFSET]。

（三）G50對刀的實質及方法

第二種方法是用G50來建立工件坐標系。這種方法對刀的實質是通過確定對刀點或起刀點（調用程序加工之前，刀具所在的位置點）在工件坐標系中的坐標，從而將工件坐標系建立起來。它的格式為：G50 X_ Z_，其中X_ 、Z_是對刀點或起刀點在工件坐標系中的坐標。這種對刀方法采用的也是一種相對刀偏法。

用G50設置工件零點的步驟如下：

1.基準刀的對刀。

（1）用外圓車刀先試切一段外圓，按功能鍵POS，按軟鍵[（OPRT）]，當未顯示[WRK-CD]時，按菜單繼續鍵＞，按軟鍵[WRK-CD]，輸入X0，按軟鍵[AXS-CD]。

（5）這時程序開頭：G50 X150 Z150 ……

（6）注意：用G50 X150 Z150，程序起點和終點必須一致即X150 Z150，這樣才能保證重復加工不亂刀。

2.非基準刀的對刀

用G50對刀，其非基準刀的對法與G54的對法相同。

（四）T指令對刀的實質及方法

第三種方法是直接用T指令建立工件坐標系，它采用的是絕對刀偏法對刀，實質就是使某一把刀的刀位點與工件原點重合時，找出刀架的轉塔中心在機床坐標系中的坐標，并把它存儲到刀補寄存器中。

采用T指令對刀前，應注意回一次機床參考點（零點）。

直接用T指令建立工件坐標系的對刀步驟如下：

1.基準刀的對法。

（1）在手動方式中用一把實際刀具切削端面。

（2）僅僅在X軸方向上退刀，不要移動Z軸，停止主軸。

（3）測量工件坐標系的零點至端面的距離β（或0）。

（4）按功能鍵OFFSET/SETING。

（5）按軟鍵[OFFSET]。

（6）按軟鍵[GEOM]。

（7）將光標移動至欲設定的偏置號處。

（8）輸入Zβ（或0）。

（9）按軟鍵[MESURE]。

（10）在手動方式中用一把實際刀具切削外圓。

（11）僅僅在Z方向上退刀，不要移動X，停止主軸。

（12）測量被車削部分的直徑D。

（13）按功能鍵OFFSET/SETING。

（14）按軟鍵[OFFSET]。

（15）按軟鍵[GEOM]。

（16）將光標移動至欲設定的偏置號處。

（17）輸入XD。

（18）按軟鍵[MESURE]。

2.非基準刀的對法。

（1）移第二把刀的刀位點如圖5所示的位置。

（2）按功能鍵OFFSET/SETING。

（3）按軟鍵[OFFSET]。

（4）按軟鍵[GEOM]。

（5）將光標移動至欲設定的偏置號處。

（6）輸入Zβ（或0）。

（7）按軟鍵[MESURE]。

（6）輸入XD。

（7）按軟鍵[MESURE]。

（五）結束語

對刀在數控加工中非常重要，在實際加工中應根據不同的加工要求和編程方法進行恰當的選用。G50指令是根據刀具當前所在位置，即起刀點來設定工件坐標系的，在加工中受斷電或手動回零點及起刀點位置的影響，用G50對刀時，應注意加工前使刀具回到工件坐標系設定的起刀點位置，否則執行程序時，由于工件坐標原點的位置產生移動，可能導致工件報廢，甚至造成嚴重事故。利用G54~G59設定工件坐標系后，工件坐標系原點在機床坐標系中

的位置不變，它與刀具的當前位置無關。一旦刀偏值被輸入，一直有效。對于用同一夾具加工同批工件時，只對第一件工件對刀即可，且用該指令建立工件坐標系一次可同時對6把刀或一次裝夾可加工6個工件，自動化程度高。T指令對刀是三種對刀方法中最簡單最快捷的一種方法，利用它建立的工件坐標系的原點在機床坐標系的位置也是不變的，且與刀具的當前位置無關。利用G54~G59和T指令對刀時，應注意在建立工件坐標系之前，首先機床各軸需回一次零點。