數控車實訓教學中車床撞刀的成因與控制措施分析

周永

摘要：在機械制造業中，數控車被廣泛運用并且近年來有著繼續擴大的趨勢。在這一背景之下，企業對高素質的數控車人才需求迫切，與此同時為了滿足企業的這種需求，一些中職學校、技工學校開始大規模地加大對數控車實訓設備的投入。為了加深對數控車實訓操作規程的認識程度，本文從數控車車床撞刀的概念、成因以及對數控車床進行控制的措施三個角度進行了探究和闡述。

關鍵詞：數控車床；實訓教學；車床撞刀；成因；控制措施 數控車床在機械制造業中應用比較廣泛，這與其特點是密切相關的。在對數控車床撞刀的成因與控制措施進行分析之前，需要對數控車床以及撞刀現象的概念進行一番理解與把握。

一、數控車床及撞刀現象的概念

首先，數控車床主要在圓柱面、圓錐面、球面、端面、螺紋以及復雜的回轉面等方面應用比較多，而且一般具有高精度、高效率、高速度和低勞動強度的特點。其次，所謂數控車床撞刀，是指數控機床的刀具或者是刀架在切削加工的過程中以GOO快速定位指令的速度與工件或者是機床其它部件發生碰撞而出現的一種非正常工作的切削狀態。

一般來說，現代的數控機床都安裝有限位開關，刀具和機床其它部件發生碰撞的可能性小，但由于在數控車實訓教學中，學生對編制程序、基本操作等不熟悉，容易使刀具和工件以及卡盤發生碰撞，不僅造成刀具的損壞，更有甚者還會危及操作者的人身安全。同時，還需要特別注意的一點是，撞刀和撞刀事故是不能完全等同的，撞刀事故主要是指在出現撞刀之后，由于制動不及時而使刀具發生崩刃或折斷、工件遭到損毀，亦或是造成機床損壞和操作人員人身安全等事故。

二、數控車實訓教學中車床撞刀的成因

對于數控車實訓教學中車床撞刀的成因，我們可以從編程不當產生撞刀，對刀不當產生撞刀以及操作不當產生撞刀三個方面進行闡述：

1. 編程不當產生撞刀。

編程不當產生撞刀又可以分為兩個方面：

其一，車削孔時的進、退刀。如果在進刀時X、Z軸直接聯動快速移動刀具到目標點或者是在退刀時X、Z軸直接聯動快速移動刀具退到目標點，碰撞就不可避免（見圖1）；

其二，車削槽時的進、退刀。在切槽刀加工槽的過程中，無論是進刀還是退刀時，如果直接X、Z軸聯動快速移動刀具到目標點，那么刀具和工件端面就會發生碰撞（見圖2）。其中，a代表進刀時，b代表退刀時。

2. 對刀不當產生撞刀。

對于對刀不當產生撞刀，也可以從兩個方面進行解釋：

其一，手輪進給倍率。在數控車床實訓中，學生采用最多的一種對刀方法就是試切法。一般來說，很多初學者在對刀時通常會忘記手輪進給倍率快慢的改變，從而在用手輪0.1（×100增量倍率）方式將刀具快速靠近工件之后，繼續以同樣的方式靠近和切削工件，以致造成車刀和工件的碰撞；

其二，數據輸入。大多數學生在進行數控車床對刀操作時，總是會出現數據輸入不對或者是數據位置輸入不對的情況，一旦數據輸入不正確，那么在運行數控車床切削加工工件時，就會出現撞刀現象。

3. 操作不當產生撞刀。

操作不當產生撞刀同樣有兩個方面：

其一，刀具補償值設定錯誤。學生在操作數控車床加工工件時，通常不注意刀具補償的方向和補償量的大小，從而機床在執行程序的過程中出現一些事故；

其二，加工過程中誤停車。如果數控車床在正常執行程序的過程中，操作者在將程序停下來之后又按“RESET”復位并立即啟動循環，那么就會產生撞刀現象。

三、數控車實訓教學中車床撞刀的控制措施

針對以上對數控車實訓教學中車床撞刀成因的分析，可采取以下有效措施對其加以控制：

1. 在編程時，使刀具沿著合適的路線運動。

為了有效地避免碰撞，對進刀和退刀方式都有明確的規定，比如不管是進刀還是退刀，都必須采用單坐標方式，使刀具分步移動到目標點，這是一個基本前提。首先，車削孔時的進退刀。結合圖1，在進刀時應該使刀具先走Z方向，然后走X方向定刀，最后走Z方向切削加工孔，而在退刀時，應該使刀具先走X方向，然后走Z方向時讓刀具從孔里退出來，最后走X方向使刀具移到目標點；其次，車削槽時的進退刀。結合圖2，進刀時，使刀具先走Z方向，再走X方向定刀，最后走X方向切削加工槽；退刀時，使刀具先走X方向退出，然后走Z方向退至目標點。

2. 保證手輪進給倍率的改變以及輸入數據的正確性。

對于初學者來說，在進行手輪進給倍率轉換時，最好在實際操作之前做大量的練習，熟悉操作的步驟和要領，同時在正式操作時，盡量安排其它成員進行輔助和提醒，以避免碰撞。為了保證輸入數據的正確性，在完成對刀工作之后，可以對每一個對過的車刀進行檢驗。通過這兩種方法的實施，就可以有效地減少車床撞刀現象。

3. 切實減少刀具補償值設定以及加工過程中的失誤。

針對由刀具補償值設定錯誤而導致的撞刀情況，在實訓過程中，學生可以在仿真軟件上進行反復練習，以對這一知識點達到熟練把握的程度，同時在操作中，如果有不清楚的情況一定要及時詢問實訓指導教師。除此之外，如果在加工過程中出現了誤停車現象，可以及時的將模式改為編輯方式，按“RESET”復位程序之后，再進行重新運行程序。

本文只論述了在數控車實訓教學中比較常見的幾種撞刀成因及其解決的辦法，事實上，除了上述原因之外，還有很多其它的情況。不管怎樣，對這一問題的闡述最終目的都是為了對學生的數控車床操作提供有效指導，盡量減少撞刀現象的產生，提高數控車床實訓教學的質量。

（作者單位：佛山市順德區鄭敬詒職業技術學校）

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責任編輯陳春陽