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搖籃式五軸數控機（jī）床的對刀（dāo）方法：以（yǐ）華中 848D 係統五（wǔ）軸（zhóu）機床為例

2021-3-1 來源：吉林鐵道職業技術（shù）學院（yuàn）作者：莊德新

摘要：隨著科學技術的（de）進步與創新（xīn），製造業水平的不斷提高，五（wǔ）軸數控機床已成為製造業中不能缺少的加工設備，廣泛應用於航空航天、軍事科研、民（mín）品製造、精（jīng）密器械等領域，五軸數控機床既是衡（héng）量（liàng）國（guó）力的標尺，又能衡量一個國家的製造業的水平高（gāo）低，本文以我國自主研發的（de） HNC-848D 數控係統五（wǔ）軸機床為例，詳細講解對刀方法。

關鍵詞：3+2 回轉台；五（wǔ）軸對刀；數控機床；搖籃式五軸

數控機床加工能力體現一個國家製（zhì）造業水平的象征，是裝備製造業的基礎，它（tā）為新產品的試製與研發提供了重（chóng）要的技術手段，更是（shì）高新技術產業和國防軍工現代化的戰略（luè）裝備。五軸機床（chuáng）科技含量高、精密度高、是專門加工（gōng）複雜零件的（de）機床，也是解決葉（yè）輪、葉片（piàn）、汽（qì）輪機轉子、大型曲軸等零件（jiàn）加工的唯一手段。

1、 HNC- 848D 五軸數控機床的特點（diǎn）

1.1 HNC- 848D 五軸數控機床是（shì）在原有的 X、Y、Z 的坐標基礎上增加了兩個旋轉坐標軸。圍（wéi）繞著 X 軸旋轉的坐標軸是 A軸，圍繞著 Z 軸旋轉的坐標軸是 C 軸，機床（chuáng）有 5 個伺服係統，五軸數控機床主要有三種結構形（xíng）式：分別是工作台傾斜型、主軸傾斜型、工作台（tái） / 主軸傾斜型。而一般工作台傾斜型的結構形式是最常用的（de）一（yī）種形式，A 軸的一般（bān）工作範圍 +100 度至 - 100 度。

當 A 軸回轉大於 90 度，工件切削時會對工作（zuò）台帶來很大的承載力矩。C 軸是 0 度～360 度任意回轉。這樣通過 A 軸和 C 軸的結合，除了固定在工作台的底麵之外，其（qí）它五個麵都可以由立式主軸上的刀具進行切削加（jiā）工。A 軸和 C 軸的最小分度值一般為 0.001 度。傘（sǎn）式刀庫能安裝 16 把（bǎ）刀具，主軸錐孔為 BT30、氣壓 0.6MPa、最大工件直徑為 φ250mm。主（zhǔ）軸每分鍾最高轉（zhuǎn）速20000 轉。

1.2 加工前，兩個旋（xuán）轉軸先將進行旋轉（zhuǎn），將工（gōng）件傾斜在一個固定的位置，通過回轉工（gōng）作台來（lái）定義（yì）空間（jiān）中的旋轉加工麵，再由 X、Y、Z 坐標軸進行進給切削加工。在（zài）此工（gōng）作平麵，可以（yǐ）進行

編程 2D 或 3D 加工操作。加（jiā）工時回轉軸總是將要加工的平（píng）麵旋轉到與 Z 軸垂直的位置在（zài）進行切削加工（也稱定向（xiàng）加工），並保持固（gù）定（dìng）。

1.3 從工藝角度（dù）來講，轉台（tái）通過旋轉（zhuǎn）可以進行（háng）精（jīng）確的定（dìng）位（wèi），相比三軸機床，可將不同的三個加工平麵或曲麵合在一個加（jiā）工程序裏進行加工，可減少因多次裝夾帶來的誤差，精度穩定、操

作靈活（huó），可通過設計更緊湊（còu）合（hé）理的夾具，充分拓展轉台的空間，可以一次性裝夾加工更（gèng）多（duō）的平麵。對於像葉輪或複雜曲麵零件的加工（gōng），五軸機床有著先天的優勢。

2 、準備工作

2.1 開機回零（líng）

機床上電，5 秒後數控係統在開機，否則會因（yīn）為電流過大，擊穿內部零部件。等待進入正常界（jiè）麵後，先進行各坐標軸回（huí）零操作，按機（jī）床麵板上的回零鍵，（Z 軸先（xiān）回零，依次 X.Y 軸回零、最後 A、C 軸回零），使各坐標軸複位。

2.2 裝（zhuāng）夾工（gōng）件

將毛坯安（ān）裝固定（dìng）在（zài）旋轉台上，使得毛坯露出（chū）夾（jiá）具的（de）高度大於銑削加工的深度。夾持工件時應遵循力的大小，力的方（fāng）向和作用點，夾緊（jǐn）工件時，力的（de）方（fāng）向不能破壞工件定位。應夾持工件剛性（xìng）較好的部（bù）位，以免工（gōng）件產生變形，並且應夾持靠近工件的加工部位。夾緊力的大小要（yào）合適，過大會使工件變形（xíng）或夾具損壞，過小會使工件在加工過程中（zhōng）發生鬆動（dòng）或飛（fēi）出造成事故。

3 、對刀原理與方法

3.1 當各坐標軸回零後（Z/X/Y/A/C 軸回零）使主軸軸線（xiàn）垂直於工作台，手輪模式下，搖動手輪將基準刀具移動到工件的上方中心位置。編程原點一般設置在工件上（shàng）表麵中心位（wèi）置，即對刀時采用四麵碰邊，頂麵為零的方法。

3.2 測量刀長可分為以下兩種

一種是機內測量刀具長度，另一種是機（jī）外對刀儀測量，本文以機內（nèi）測量刀具長度為例，詳細講解（jiě）對（duì）刀操作的方法。

3.3 對刀步驟

（1）將杠杆百分（fèn）表安裝（zhuāng）在旋轉（zhuǎn）坐標軸的電機平麵上，使百分表歸零，移動百分（fèn）表與主軸（zhóu）端麵接觸，測量時需注意觀察百分表（biǎo）的（de）測頭與主軸端麵接觸良好（hǎo），主軸端麵與（yǔ）百分表（biǎo）接觸後，使主軸端麵向 Z 軸負方向移（yí）動約 0.2mm 左右，觀察並記住表指針（zhēn）的擺動（dòng）位置，把機床的相對坐標清零。（如圖 1 和（hé）圖 2 所示）

（2）注意安裝的百（bǎi）分（fèn）表不（bú）能動，將基準刀具安裝在主軸上，使得刀具的底（dǐ）麵切削刃與百分表的觸頭接觸（chù），並且使（shǐ）得百分表的指針指向與測量主軸端麵時的指（zhǐ）針數值保持一致，測量後讀

取數值（zhí），此時 Z 軸的相對坐標值就是刀具的長度補償值。（如圖3 和圖 4 所示）

（3）按刀補鍵，找到與（yǔ）刀具號相對應的補（bǔ）償號，測量（liàng）的是幾（jǐ）號刀（dāo）具就將測量所得的刀長數值輸入到對應的幾號（hào）刀具長度補償地（dì）址值中（如 2 號刀具，輸入到刀補值 002 號（hào）的長度補償（cháng） Z

值參數中），注意輸入刀長的（de）參數一定為正值，否則（zé）撞刀，此時基準刀具長度（dù）測量完成。（如圖 5 所示）

（4）MDI 狀態下輸入 M03 S500，將刀具轉動，手輪模式下將刀尖或刀具底麵切削刃搖（yáo）到與工件上表麵接（jiē）觸。

（5）當刀尖搖到與工件接觸後，將 Z 軸當前機械坐標值，輸入到 G54～G59 坐標係的 Z 坐標值中（zhōng），H 值的偏置運（yùn）算：用當前的 Z 軸的機械坐標（biāo）值減去刀具（jù）的長度補償的補償值，並將 Z 軸計算（suàn）的（de）結果輸入到 G54～G59 坐標係的 Z 坐標（biāo）值（zhí）中，此（cǐ）時的（de）坐標就是最終 G54 的 Z 軸坐標值。（實際是主軸端（duān）麵是 Z 軸的零點，隻是在調用刀具號時，Z 軸抬（tái）起（qǐ）的高度正好是刀補中（zhōng）長（zhǎng）度補償值的數值（zhí），所以使得刀尖或刀刃與工件上頂麵正好接觸，即（jí）為（wéi） Z0）。（如圖 6 所示）

（6）工件 X、Y 方向的對刀，如工件（jiàn）規整可用分中法來設定工件（jiàn） X、Y 軸（zhóu）的坐標值，采用尋邊器進行分中，五軸的工件分中原（yuán）理與方法與 3 軸數（shù）控銑床一致，設置數值也相同，都是（shì）將 X、Y 坐標值設置到 G54～G59 的坐標係中。

（7）對刀結束（shù）後，進行驗證刀具，在 MDI 模式（shì）入:G54 G90G01 X0 Y0 F800 G01 G43.4 H02 Z20，啟動程序開始運行，機床（chuáng）運動停止後，用直徑 20 刀棒進行測（cè）量驗證高度。

（8）如加工（gōng）需要多把刀，其他刀具的刀具長度（dù）測量方法，重複 a～c 的步驟，按照所測量的刀具（jù）號輸入到對應的 Z 軸刀具長度補償地址值中，且一定為正值。

4、結論

本文介紹了華中 848D 係統搖籃式五軸數控機床的對刀（dāo）方法和操作步驟，當然在具體操作實施過（guò）程中還需要掌握一（yī）些技術和要領，本文所（suǒ）講述的操（cāo）作步驟雖然看起來簡單，但要真正的掌握和應用它，還需要理論結合實踐，實踐（jiàn）驗證理（lǐ）論，並在實（shí）踐（jiàn）中不斷體驗、反思和提（tí）升。

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