試論數控實訓教學中的安全防護

馬海濤

（上海工程技術大學高等職業學院 上海 200437）

試論數控實訓教學中的安全防護

馬海濤

（上海工程技術大學高等職業學院 上海 200437）

數控機床相對普通機床在生產安全防護方面有了很大的改進和提高，但對于職業院校的學生來說，在實訓操作中仍有很多的安全隱患。本文針對上海工程技術大學高等職業學院實訓過程中發現的諸多安全問題，較全面地分析了數控實訓過程中易出現的安全問題，并提出了相應的防止措施。

數控實訓；安全防護；安全教育；安全操作

隨著我國國民經濟的快速發展，數控機床在國內的應用越來越普遍。數控機床是技術密集型和知識密集型的機電一體化產品，在制造企業里，一般都作為重要甚至關鍵工序設備使用。在許多高校實訓中心或實驗室里，也都作為重點設備來維護。

數控機床是一種價格昂貴的設備，同時也是一種對勞動者技能要求較高的設備。如果使用者不熟悉機床的編程和操作，很容易發生設備和人身安全事故。例如，數控機床出現工件與刀具或機床主軸與工件相撞事故，則可能導致機床精度下降甚至是致命的創傷而無法使用；如果出現不合理的操作和維護，可能使機床參數、程序丟失而不能使用或引發機床故障。數控機床作為實訓設備，使用對象是沒有實踐經驗的學生，而大多數學生對數控設備有強烈的好奇心，都急于操作設備，卻缺乏安全意識，這樣就容易引發人身和設備安全事故，影響教學的正常進行。筆者從事數控機床操作維修多年，親身體會或目睹過許多因數控機床編程、操作不當而引發的安全事故，參與過許多事故的分析和處理，現從事教學工作，認為實際生產中的經驗對學生安全實訓同樣具有重要的指導意義。

引導學生養成良好的職業素養

實訓指導教師在傳授知識和技能的同時，一定要對學生進行安全教育，牢固樹立安全意識，要對學生從嚴要求，引導學生養成良好的職業習慣。

就數控機床而言，新設備調試時，先應熟悉急停按鈕位置，通電時，要作好按壓急停按鈕的準備，以防萬一。在機床通電后，CNC單元尚未出現位置顯示或報警畫面之前（系統在自檢過程中），不要觸碰MDI面板上的任何鍵。因為MDI面板上有些鍵是專門用于維護和特殊操作的，如按下這些鍵，會使CNC處于非正常狀態，在這種狀態下啟動機床，有可能引起機床的誤動作。

在操作機床后，進行返回參考點操作時，如果是數控車床，應X軸先回參考點，Z軸后回參考點；如果是數控銑床，應Z軸先回參考點，X、Y軸后回參考點。這樣，可避免數控車床Z軸后回參考點引起刀架撞尾座的可能性，以及數控銑床X、Y軸先回參考點引起刀具與工件或夾具相撞的危險。

在調試新程序時，一定要在“機床鎖住”方式或“單程序段”方式下，并靈活運用進給倍率旋鈕方法檢查程序和對刀的正確性。對已驗證正確的程序，每班加工產品前都應空運行一遍，檢查程序軌跡的正確性。在進行工件加工時，不要變換工作方式，若修改加工程序和參數，則最好處于保護狀態。

在加工零件時，安全防護罩一定要關好，人應站在安全區域內，但不能離開機床，以便機床出現意外時好采取緊急措施。準備不用機床時，要清掃機床切屑，并加好潤滑油，將各種倍率開關或旋鈕置于零位，手搖脈沖手輪、程序保護鑰匙和機床電源開關置OFF位，并將急停旋鈕按下。

安全教育在數控實訓中的重要性

安全教育在實訓中是很重要的環節。而安全生產是為了使勞動過程在符合安全要求的物質條件和工作秩序下進行，以防止傷亡事故、設備事故及各種災害的發生，保障勞動者的安全健康和生產作業的正常進行而采取的各種措施和從事的一切活動。以某企業的安全教育為例，對員工進行安全教育是國家法律法規的要求，是企業生存發展的需求，是員工自我保護的需要。為此，參考企業的三級安全教育，我院制定了一套適合于實訓教學的安全教育課程。

校級安全教育 學院對學生的實訓安全問題非常重視，按照生產企業的標準制定了各項規章制度，并制成展板放置于實訓車間。首先，根據要求由數控教研室組織編寫《數控機床安全操作規程》，發給參加數控實訓的學生閱讀學習，安排針對性較強的安全教育課，請有生產一線工作經驗的教師講解所操作機床的結構和性能以及在實訓操作中可能存在的安全問題，使學生對所接觸的機床操作安全問題有基本的認識。其次，通過觀看安全教育錄像和事故展板，讓學生對安全事故有直觀的印象，提高安全防范意識。再次，針對所學工種，具體講解其操作規程。以數控車床為例，其主要操作規程為：（1）操作前，必須戴好勞動防護品，女生戴好工作帽、不準圍圍巾、禁止穿高跟鞋。（2）操作時，不準戴手套，不準吸煙，不準與他人閑談，注意力要集中。（3）在工件運轉過程中，不準拆裝工具，不準用卡尺、千分尺測量加工零件，操作者不得進入加工區域探身取物或傳遞物品，不準用手觸摸和用棉絲擦加工零件或刀頭，不得擅自離開工作崗位，如需離崗時，必須關閉車床、切斷電源等。禁止用手接觸刀尖和鐵屑，鐵屑必須要用鐵鉤子或毛刷清理等。通過教師的講解，學生對自己所學工種的操作規程有了很深的理解，對基本的安全知識能了如指掌，為以后進入車間實訓做好了充分的準備。

車間級安全教育 在進入車間實訓時，有專人負責對所有學生進行本車間勞動衛生狀況和規章制度的講解，主要介紹實訓車間的概況，車間人員結構、安全實訓組織狀況及活動情況，車間危險區域，車間勞動保護方面的規章制度和對勞動保護用品的穿戴要求和注意事項，車間事故多發部位、原因，一些特殊規定和安全要求，車間常見事故和對典型事故案例的剖析。介紹車間防火知識，防火的要害部位及防火的特殊需要，消防用品放置地點，滅火器的性能、使用方法，車間消防組織情況，遇到火險如何處理等。組織學生學習安全生產文件和安全操作規程制度，并教育學生應尊敬教師，聽從指揮，安全實訓。

班組級安全教育 班組級安全教育是最直接、最重要的安全教育，學生進入實訓車間后，參加實訓就是由具體帶班的實訓教師講解其崗位安全操作規程，勞動防護用品的性能和正確使用方法等。在實訓的第一節課，組織學生學習安全技術操作規程并督促執行，教育學生遵章守紀，正確穿戴勞動防護用品，正確使用安全刀具，制止違章作業，切實做到“三不傷害”——不傷害自己，不傷害他人，不被他人傷害。通過現場實訓教師的講解和動手示范，取得的效果很明顯，大大降低了學生在實訓過程中出現安全隱患的可能性。實訓教師安排學生按規定對環境因素和危險源進行檢查并記錄，定期對本班組內使用的設備、設施、器具、工作場所等進行檢查，發現隱患和不安全因素及時整改，對本班組無力解決的及時上報并采取有效的防范措施，做好記錄，避免發生人身事故及其他責任事故。對此，制定了機床運行記錄本，由每天參加實訓的學生和帶班教師共同填寫。

傳授正確的程序編制方法

數控機床程序編制與設備使用安全有很大關系，教學過程中一定要提醒學生注意：

1.正確設定坐標系。如果沒有設置正確的工件坐標系，即使編程指令正確，機床仍有可能發生誤動作，這種誤動作有可能損壞刀具、機床、工件甚至傷及操作者。當程序中沒有設定工件坐標系指令時，對具有回參考點功能的FANUC系統數控機床，一般認為在執行完返回參考點操作后，自動選擇G54指令建立工件坐標系。如本想用G54～G59指令之一調用加工前設定好的坐標系，但在程序中又用了G50指令或G92指令設定工件坐標系，這樣G50指令或G92指令不但影響當前工件坐標系的偏移，還會使另外五個工件坐標系也偏移相同的值，因此，在使用多個工件坐標系加工時，要注意消除G50指令或G92指令的影響。

林下養雞模式的實施建設，改變了當地農民的生活、生產和生態環境狀況，引發農民生活、生產方式的改變，有利于培養掌握現代農業生產技能、具備一定經營管理能力的新型農民[4]。

2.程序起點終點歸一。用G50指令或G92指令設定工件坐標系時，編程時應考慮當加工結束后將刀具刀位點移回到G50指令或G92指令設定的程序啟始點，否則加工下一個零件則可能出現撞擊事故。

3.程序輸入錯誤。這是指操作人員在輸入程序時漏輸或錯輸指令。如有學員在輸F指令時，錯把F0.08輸成F008，在運行程序時以過快的進刀速度撞向工件。在輸入程序時，有時把G01指令輸成G00指令，或X、Z值輸錯，或者小數點點錯，這一類錯誤危害很大。因此，教師應要求學生在程序輸入后不要急于開動機床，應靜下心來仔細檢查，把這些錯誤消除。

4.刀具軌跡的影響。在用鏜刀加工盤類零件內孔時，不宜使用如G00 X…Z…兩坐標軸聯動方式從孔中退刀，而應Z軸方向先退出，X方向再運動；切槽時，應X方向先退出，Z方向再運動。

5.刀具補償的選用與撤消。編程時沒調用刀具對應的刀補號，在使用了帶刀補的刀具加工完畢后，沒有撤消刀具補償等都可能造成工件報廢。

6.加工中心換刀點位置不正確很容易引發安全問題。通常加工中心的換刀點Z向是固定的，X、Y向位置不定，在換刀點選擇上，應考慮有足夠的交換空間，且不應在工件的上方，否則可能發生與工件或夾具相撞，掉刀損壞加工零件現象。為避免事故發生，通常做法是編寫一個加工中心換刀程序，通常應在主軸準停、冷卻液關、固定循環和刀具補償取消情況下返回參考點換刀。

7.絕對坐標與相對坐標混用。對于數控銑床，如用絕對坐標編制的程序卻在增量方式下運行，或者反過來，都有可能導致機床誤動作，在使用主程序調用子程序的編程中尤其要注意這一點。

8.使用標準型小數點編程問題。在FANUC系統中，若用標準型小數點編程，軸地址后面數值帶小數點與不帶小數點表示的單位不一樣。這主要取決于機床參數設置，如不閱讀隨機編程說明書，就容易出差錯。

10.英/公制轉換問題。英/公制轉換，并不轉換工件原點、參數和當前的位置數據，使用不注意，容易出問題。如果編程選用英制單位，正確用法是在建立工件坐標系前執行指令G20（G21指令是機床上電默認公制模態指令），但此指令具有失電記憶模態，下次機床上電時還是英制單位，此時，如果需要編寫加工公制單位程序，須重新執行G21指令。

指導學生正確操作機床

程序編制出了差錯，操作者如能正確操作設備，同樣可避免事故的發生。數控機床操作之前最好了解一下程序的編制過程和內容，操作才能做到心中有數。以下是操作過程中易犯的幾種錯誤，這些錯誤的后果將導致加工零件、刀具報廢或撞機事故。

1.采用G50指令編程，調試程序時，采用機床鎖住方式運行，但由于某種原因程序沒運行完畢，復位后再運行程序加工很容易撞擊工件或夾具。正確方法是復位后回參考點，再將基準刀移到G50指令設定的起始點上。

2.刀具補償值計算錯誤或對刀方法錯誤。在使用多刀加工的機床中，由于每把刀具長短不一，就需采用刀具補償來解決。根據基準點選擇位置，確定補償值有絕對長度和相對長度兩種方法，采用相對長度則補償方向容易出錯，當被測刀具比基準刀具長時，使用G43指令應輸入正補償值（上抬），反之則輸入負補償值。另外，對刀時，如使用標準棒和塞尺，要考慮標準棒和塞尺的值。

3.數控車床刀具沒裝在規定位置，比如程序運行調換第一把車刀T0101，結果刀架第一位置上不是車刀，這將帶來嚴重后果。在加工中心中很容易出現這種事故。

4.調錯加工程序，這類問題在學生中也常出現，為避免差錯，要求學生嚴格按照零件加工程序單調取程序，在程序輸入后最好是先作圖形檢驗，檢查程序正確無誤后，再對刀。因為，在作圖形檢驗時，為了安全起見，要求操作者將機床空運行開關、機床鎖定開關、輔助功能開關等全部鎖定，這樣在作圖形檢驗時，機床只作圖，其他所有的運動都是靜止狀態。在圖形檢驗完成后，機床必須回參考點。

以上四種操作錯誤，只要能做到先空運行檢查后加工，一般均可發現并避免。

5.對刀測量時，一定要主軸停轉，移出安全距離再換刀。

6.操作之前，應將安全防護罩關好，以防換刀和鐵屑傷人。

7.機床空運行調試時，要注意編程中運行軌跡是以快速進給方式進行，程序中進給速度F不起作用，所以為防止撞擊事故發生，要么不裝工件，要么不裝刀具更保險；采用機床鎖住功能運行檢查，如果對機床鎖住功能錯誤理解為沒有任何機械動作發生，則很容易喪失警惕而可能被刀具轉位劃傷。

8.對于加工中心機械手換刀動作未執行完畢而中途停止或數控車床換刀指令沒響應，這時如果在不安全區域操作，是很危險的。最好是按復位或急停按鈕，取消指令功能后再操作。

9.數控車床刀具桿部尺寸通常無嚴格要求，對臥式刀架而言，如是多工位都有刀具，則要考慮徑向方向不能伸出太長，以防轉位時與床身后壁（傾斜結構式）或機床拖板發生干涉。此外，還要考慮相鄰刀位上的刀具對工件的干涉，在加工大直徑工件時容易出現處于非加工刀位上的刀具與工件干涉現象。這在調試程序時要特別注意，因為空運行是檢查不出來的。

指導學生正確對數控機床進行維護

數控機床維護保養和修理時一定要在斷電后進行，因為通電狀態保養和修理容易觸電或引起機床誤動作；不要用手觸摸數控電柜內帶警示符號的元件或電路板，否則有電擊危險；當數控機床出現電池報警時，應及時更換正確規格的電池，在給數控機床更換CMOS RAM存儲器支持電池時，千萬不要斷電，否則會造成存儲器內的零件程序、機床參數、數據丟失；應配備專業技術人員對數控機床進行日常維護保養，實訓教師應加強實訓教學期間的巡回指導和監督。

受教育者經過自身實踐，反復糾正錯誤動作，逐漸領會和掌握正確的操作要領，才能不斷提高安全技能的熟練程度。在數控實訓教學時，教師要有責任心，教學方案應設計得仔細周到，所有安全事項都應以文件形式發給每一位實訓學生，并反復提醒。在上機床操作過程中，要求學生做到 “先勤于動腦，后慎于動手”，膽大心細，才能避免安全事故發生。

[1]謝超.數控機床操作與實訓[M].上海：上海交通大學出版社，2007.

[2]劉建.機械制造企業新工人三級安全教育讀本[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2009.

[3]陳春榮.安全教育在數控機床實訓中的重要性[J].科教導刊，2010（13）.

[4]陳寶玲.數控機床常見故障及判別方法[J].天津職業院校聯合學報，2010（5）.

[5]劉嬌月，邰鑫，王光民.數控實訓安全化管理的實踐[J].機械職業教育，2010（11）.

G712

A

1672-5727（2012）07-0122-03

馬海濤（1975—），男，山東泗水人，上海工程技術大學高等職業學院一級生產實訓指導教師，主要從事機械加工實訓教學。