数控加工中对设置对刀点、刀位点和换刀点的研究

贺占红 李 毅

摘 要：数控加工中的工艺设计是十分重要的环节。它关系到所编制零件加工程序的正确性与合理性。编制程序时，如何正确地选择“对刀点”、“刀位点”和“换刀点”的位置在数控加工中显得尤为重要。

关键词：数控加工；对刀点；刀位点；换刀点；设置；效率

数控加工中的工艺设计是十分重要的环节。它关系到所编制零件加工程序的正确性与合理性。由于数控加工过程是在加工程序的控制下自动进行的，因此对加工程序的正确性与合理性要求极高，不能有丝毫差错，否则加工不出合格零件。正因为如此，在编写程序前，编程人员必须对加工过程、工艺路线、刀具、切削用量等进行正确、合理的确定和选择。数控机床与普通机床的工艺处理虽然基本相同，但又有其特点。一般说来，数控加工的工序内容要比普通机床加工内容复杂。从编程来看，加工程序的编制要比普通机床编制工艺过程复杂。因为有较多的本来可由操作者灵活掌握随时调整的事情，在数控加工中都变成了必须事先选定和安排好的事情，这样才能保证加工的正确性。数控编程中的工艺处理主要包括数控加工的合理性分析、零件的工艺性分析、工艺过程和工艺路线的确定、零件安装方法的确定、选择刀具和确定切削用量等。

其中在编制程序时，如何正确地选择“对刀点”、“刀位点”和“换刀点”的位置尤为重要。

一 “对刀点”概念与设置

对刀点是指程序起点处刀具位置点。刀具究竟从什么位置开始移动到指定的位置呢？ 所以在程序执行的一开始，必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置，这一位置即为程序执行时刀具相对于工件运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点又称对刀点。

对刀的目的是确定编程原点在机床坐标中的位置。对刀点可以选择在零件上的某一点，也可以选择在零件外（如夹具或机床上）的某一点，应选择在机床上容易找正，加工中便于检查，编程时便于数值计算的地方。所选择的对刀点必须与零件的定位基准有一定的坐标尺寸关系，如图1-1所示。当对刀精度要求较高时，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。例如以孔定位的零件，选用孔的中心作为对刀点较合适。在利用相对坐标系编程的数控机床上，对刀点可选在零件中心孔上或垂直平面的交线上。在绝对坐标系编程的数控机床上，对刀点可选在机床坐标系的原点或距原点为确定值的点上。在安装零件时，零件坐标系与机床坐标系要有确定的尺寸关系。

在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是：便于数值处理和简化程序编制。易于找正并在加工过程中便于检查；引起的加工误差小。对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上，为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基谁上。实际操作机床时，可通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即“刀位点”与“对刀点”的重合。

二 刀位点概念

所谓 “刀位点”是指刀具的定位基准点，车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心。平底立铣刀是刀具轴线与刀具底面的交点；球头铣刀是球头的球心，钻头是钻尖等。用手动对刀操作，对刀精度较低，且效率低。而有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等，以减少对刀时间，提高对刀精度。加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。所谓“换刀点”是指刀架转动换刀时的位置，换刀点应设在工件或夹具的外部，以换刀时不碰工件及其它部件为准，如图1-2所示。

三 换刀点的概念与设置

换刀点是指加工过程中需要换刀时刀具的相对位置点。带有多刀加工的数控机床，在加工过程中如需换刀，编程时要设置一个换刀点。换刀点是转换刀位置的基准点。换刀点应选在零件的外部，如图1-1所示，以避免加工过程中换刀时划伤工件或夹具。

特别是数控车加工过程中更换刀具是自动完成的，如果每次都返回机床参考点换刀，不仅会增加空行程的时间，而且还会增大机床的磨损，因此需要设置一个刀架换刀的位置，并将该位置称作换刀点。换刀点应选在最安全的位置，即换刀时刀架或刀盘上的任何刀具不能与工件发生碰撞的位置。数控车削加工程序中自动换刀采用刀具功能指令Txxxx，而且要使刀架先回到换刀点，然后再换刀。

四 研究结论

1 对刀点应选择在机床上容易找正，加工中便于检查，编程时便于数值计算的地方。所选择的对刀点必须与零件的定位基准有一定的坐标尺寸关系，在实际操作机床时，可通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即“刀位点”与“对刀点”的重合。

2 换刀点应选在零件的外部最安全的位置，即换刀时刀架或刀盘上的任何刀具不能与工件发生碰撞的位置，同时在可能的情况下应尽可能的靠近工件以保证加工效率。

3 实际加工中还应根据工件的批量及机床的情况等等来综合考虑“对刀点”、“刀位点”和“换刀点”的位置的选择，切忌不可盲目的教条主义。■

参考文献

[1] 魏杰《数控机床编程与操作》电子工业出版社2012-07

[2] 杨琳《数控车床加工工艺与编程》中国劳动社会保障出版社2009-06

[3]《数控机床编程与操作》北京理工大学出版社2010-11