教學(xué)中數(shù)控車撞刀事故分析與解決

王余糧

（駐馬店高級(jí)技工學(xué)校，河南 駐馬店 463000）

數(shù)控機(jī)床具有高速、高效、高精度、高自動(dòng)化和低勞動(dòng)強(qiáng)度的特點(diǎn)，在機(jī)械制造業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，社會(huì)對(duì)數(shù)控操作工的需求也逐年增加。因此各個(gè)職業(yè)學(xué)校加大了對(duì)數(shù)控設(shè)備的投入，直接購(gòu)買生產(chǎn)型數(shù)控機(jī)床，培養(yǎng)能直接上崗的專業(yè)人才，數(shù)控機(jī)床對(duì)操作人員的要求卻比較高，操作者一旦操作失誤，就會(huì)對(duì)機(jī)床造成損壞，帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失并影響教學(xué)的正常進(jìn)行。

數(shù)控車撞刀事故的分析

數(shù)控車的一般加工過程是：分析圖樣，確定加工工藝，編程與輸入，對(duì)刀，加工工件。撞刀往往發(fā)生在這些過程中：

程序錯(cuò)誤1）編寫錯(cuò)誤，數(shù)控加工程序的編制，要求編程者對(duì)編程格式和指令的刀具軌跡一清二楚。如G0指令不僅要知道它是快移指令，還要清楚它的移動(dòng)軌跡，它可以為直線，也可以為折線，否則G0走折線時(shí)就可能撞刀。初學(xué)者的復(fù)合循環(huán)指令是最容易出現(xiàn)問題的地方；2）輸入有誤，學(xué)生在輸入程序時(shí)漏輸或錯(cuò)輸。如切削工件開始時(shí)，刀具以G0速度運(yùn)行至進(jìn)刀點(diǎn)，再以G1的速度接近工件并正常切削，此時(shí)若漏輸了G1，則系統(tǒng)會(huì)默認(rèn)G0的速度切入工件，就會(huì)發(fā)生撞刀；3）工藝安排不合理，如果程序中的換刀點(diǎn)設(shè)置離工件太近，切削用量設(shè)定不合理，也會(huì)造成撞刀事故。

對(duì)刀錯(cuò)誤

刀補(bǔ)錯(cuò)誤主要是因?yàn)闇y(cè)量時(shí)讀錯(cuò)數(shù)或?qū)Φ兜姆椒ā⒉襟E不正確引起。刀補(bǔ)錯(cuò)誤表現(xiàn)為某把刀在執(zhí)行其刀補(bǔ)換刀后，刀尖與基準(zhǔn)刀刀尖的重合度偏差較大。而系統(tǒng)在加工零件時(shí)卻默認(rèn)換刀后每把刀的刀尖均與基準(zhǔn)刀刀尖重合的原則。因此，在這種實(shí)際與理論不符的錯(cuò)誤前提下，就有可能導(dǎo)致撞刀事故發(fā)生。不同數(shù)控車床的對(duì)刀原理是相同的，即通過對(duì)刀操作，計(jì)算出機(jī)床原點(diǎn)和編程原點(diǎn)的偏置量，輸入并存儲(chǔ)到數(shù)控系統(tǒng)，建立起工件坐標(biāo)系。那么對(duì)刀時(shí)容易出現(xiàn)的問題主要有，1）設(shè)定錯(cuò)誤，現(xiàn)在社會(huì)上的數(shù)控系統(tǒng)比較多，每種系統(tǒng)的設(shè)定方式不盡相同，若對(duì)刀過程中設(shè)定不正確，不理解車床機(jī)械原點(diǎn)和編程原點(diǎn)的關(guān)系，不知道工件坐標(biāo)系和機(jī)床坐標(biāo)系的含義，往往產(chǎn)生此類錯(cuò)誤；2）對(duì)刀偏差大，測(cè)量的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或讀錯(cuò)數(shù)最終都會(huì)導(dǎo)致對(duì)刀偏差大，使刀尖運(yùn)行軌跡嚴(yán)重偏離工件的輪廓（編程軌跡），從而發(fā)生撞刀事故。

數(shù)控車撞刀事故的防范

1、工藝方面 確定合理的工藝路線，設(shè)置合理的進(jìn)、退刀點(diǎn)，給定合適的切削用量。

2、編程方面 首先要清楚程序中每個(gè)指令的確切含義，做到有的放矢，其次書寫程序要規(guī)范，按照一定的格式編寫，如編寫程序的開頭和結(jié)尾可用下面的固定格式式：

N1（完成某項(xiàng)切削任務(wù)的標(biāo)記號(hào)）

G97 G99（設(shè)定車床工作狀態(tài)轉(zhuǎn)速r/min和進(jìn)給量mm/r）

M43（自動(dòng)換擋車床用）

M3 Sxxx（給定轉(zhuǎn)速）

T0101 F0.2（調(diào)用對(duì)刀值，給定刀具進(jìn)給速度）

G0 X100.0 Z100.0（刀具移動(dòng)到安全位置）

Xxx.xx Zxx.xx（刀具快速移動(dòng)到進(jìn)刀點(diǎn)，準(zhǔn)備切削）

……（刀具切削的內(nèi)容）

G0 X100.0（為保證安全，退刀先退X軸）

Z100.0（刀具回到換刀點(diǎn)）

M5（停止主軸的旋轉(zhuǎn)）

M0或M1（暫停程序的運(yùn)行）

另外利用仿真軟件，防止撞刀事故的發(fā)生。實(shí)習(xí)教學(xué)中，一般會(huì)有配套的仿真軟件。仿真軟件非常有利于數(shù)控技能人才的批量培訓(xùn)，幫助初學(xué)者透徹理解編程指令，數(shù)控加工程序的編制要求編程者對(duì)被指令的刀尖軌跡一清二楚。因此也要求編程者對(duì)指令的含義、用法等完全掌握。譬如G00快速移動(dòng)指令，不光要知道它是快速移動(dòng)指令，還要更進(jìn)一步了解它的移動(dòng)軌跡一通常為一折線而非直線。對(duì)指令含義一知半解，起點(diǎn)與終點(diǎn)混淆不清，是數(shù)控編程之大忌。在這種情況下編制的程序極易出錯(cuò)造成撞刀。初學(xué)者在使用較復(fù)雜的復(fù)合循環(huán)指令時(shí)最容易出現(xiàn)這些問題，通過仿真軟件進(jìn)行模擬對(duì)刀和模擬加工，非常有利于提高我們的編程能力與編程技巧，同時(shí)也可以大大地降低撞刀事故的發(fā)生，最后輸入程序時(shí)，要仔細(xì)、認(rèn)真，做到不漏輸、不多輸。先要保證輸入程序的正確性，，可以通過計(jì)算機(jī)仿真軟件來檢驗(yàn)。在程序輸入數(shù)控機(jī)床后，也可以利用機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的圖形模擬，鎖定機(jī)床，不讓刀架運(yùn)行，從軌跡圖形上判斷編程的正確性。

運(yùn)行程序方面

1）對(duì)刀數(shù)據(jù)要正確

對(duì)刀時(shí)，一定要知道程序中的編程原點(diǎn)，把刀尖對(duì)準(zhǔn)到編程原點(diǎn)。必要的情況下要進(jìn)行對(duì)刀驗(yàn)證，即把所用刀具的刀補(bǔ)值調(diào)出，手動(dòng)移動(dòng)刀具，使刀尖接近工件，依工件和刀尖點(diǎn)的距離估算刀尖點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，和機(jī)床系統(tǒng)顯示的工件坐標(biāo)值比較，差值應(yīng)在1～2mm以內(nèi)。

2）調(diào)試動(dòng)作要規(guī)范

實(shí)習(xí)教學(xué)過程中，為保證安全，首先把快速移動(dòng)倍率置于較低檔，機(jī)床處于單段運(yùn)行狀態(tài)，然后將一個(gè)手指放在循環(huán)啟動(dòng)按鈕上，另一個(gè)手指放在循環(huán)保持按鈕上，牢記急停按鈕的位置，啟動(dòng)程序，時(shí)刻觀察屏幕上程序坐標(biāo)的變化，判斷其是否和刀尖實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡一致，若認(rèn)為不合適可隨時(shí)按下循環(huán)保持按鈕，停止程序的運(yùn)行，如程序沒有問題，可繼續(xù)按下循環(huán)啟動(dòng)按鈕。

4、其它方面

現(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床一般都有硬限位和軟限位來控制刀架的行程，實(shí)訓(xùn)教師也可以通過調(diào)整這兩個(gè)限位來減少撞車機(jī)率。

總之，在數(shù)控車實(shí)習(xí)中，要做到工藝安排合理，程序編制正確，調(diào)試程序規(guī)范，就能減少和杜絕撞刀事故的發(fā)生，確保實(shí)習(xí)過程的安全，保障實(shí)習(xí)教學(xué)的順利進(jìn)行。

[1]方沂.數(shù)控機(jī)床編程與操作[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2003.

[2]FANUC Series 0i Mate-Te操作說明書BEIJING-FANUC[Z].2005.