如何有效地降低數(shù)控機(jī)床事故發(fā)生的幾率

孫光玉

（山東常林集團(tuán) 中川液壓公司，山東 臨沭 276700）

很多新型企業(yè)的數(shù)控機(jī)床已占據(jù)了設(shè)備的主導(dǎo)地位，從2003年起我國(guó)已成為全世界最大的數(shù)控機(jī)床消費(fèi)國(guó)，同時(shí)也是世界最大的數(shù)控機(jī)床進(jìn)口國(guó)。引進(jìn)這些高端的設(shè)備的企業(yè)由于使用經(jīng)驗(yàn)的欠缺以及技術(shù)人員的水平跟不上，數(shù)控機(jī)床事故時(shí)有發(fā)生，造成機(jī)床精度下降、耽誤生產(chǎn)、維修費(fèi)用昂貴等諸多嚴(yán)重問(wèn)題，如何健康、高效地使用數(shù)控機(jī)床，減低數(shù)控機(jī)床事故發(fā)生的幾率，將是企業(yè)研究的重要課題。

數(shù)控機(jī)床事故發(fā)生的原因分析

1）操作人員，編程人員，調(diào)試人員加工經(jīng)驗(yàn)缺乏、對(duì)可能出現(xiàn)的事故沒(méi)有預(yù)估、判斷、處理的能力，機(jī)床功能不熟悉、對(duì)程序指令不完全掌握等問(wèn)題造成的事故

①刀具裝夾時(shí)徑向伸出太長(zhǎng)，刀塔旋轉(zhuǎn)時(shí)與護(hù)板造成碰撞事故。轉(zhuǎn)動(dòng)刀塔時(shí)，未檢查刀塔上的刀具與卡盤及卡盤上的工件的干涉情況，刀具由于軸向伸出過(guò)長(zhǎng)造成撞。

②修改某段程序時(shí)，未對(duì)全局做考慮，只修改了前段程序，對(duì)后段程序沒(méi)有聯(lián)系起來(lái)校對(duì)，加工過(guò)程又沒(méi)有執(zhí)行單段運(yùn)行程序，退刀路線錯(cuò)誤造成刀具和工件相撞。

③刀具松動(dòng)，造成刀具在加工過(guò)程中驟然發(fā)生事故，造成嚴(yán)重后果。

④加工內(nèi)孔退刀時(shí)，未對(duì)退刀點(diǎn)刀具與工件是否有干涉進(jìn)行確認(rèn)就加工，造成刀具與工件干涉。

⑤在用對(duì)刀儀對(duì)刀時(shí)，刀具未退刀足夠的安全距離換刀，與對(duì)刀儀發(fā)生干涉，造成對(duì)刀儀損壞。

⑥刀對(duì)刀錯(cuò)誤，刀具所設(shè)置的Z0點(diǎn)，與實(shí)際工件Z0點(diǎn)不符，在G0定位過(guò)程中，刀具與工件干涉，發(fā)生碰撞。

⑦程序中換刀點(diǎn)設(shè)定不對(duì)，或編程時(shí)退刀指令輸入錯(cuò)誤。換刀點(diǎn)設(shè)定過(guò)近，調(diào)用新刀時(shí)刀盤旋轉(zhuǎn)，長(zhǎng)柄刀具與工件或卡盤相撞。

⑧空運(yùn)行時(shí)未檢查干涉，快速倍率過(guò)高造成刀具與工裝碰撞，空運(yùn)行測(cè)試程序時(shí)，留出足夠安全距離，并檢查干涉情況。

⑨對(duì)指令運(yùn)用不熟悉，例如：在用G81循環(huán)時(shí)，指令未取消的情況下，執(zhí)行了換工作臺(tái)指令，造成刀具損壞，工件報(bào)廢。

⑩切削量、進(jìn)給率、轉(zhuǎn)速等參數(shù)設(shè)置過(guò)大或不合理，造成悶車、扎活、打刀等事故。

?退刀指令有三種路徑，先X向再Z向退刀，先Z向再X向退刀或X向同時(shí)退刀，退刀指令一般都采取快速移動(dòng)指令，如果刀尖在工件內(nèi)部或中途存在干涉，退刀中路徑安排錯(cuò)誤造成工件報(bào)廢或發(fā)生碰撞。

2）程序、數(shù)據(jù)、刀補(bǔ)，工件坐標(biāo)系或加工條件發(fā)生變化后，大意，沒(méi)有執(zhí)行這些變化點(diǎn)后的規(guī)范操作等造成的事故

①程序代碼輸入錯(cuò)誤，Z輸成了G造成運(yùn)行路線錯(cuò)誤，未及時(shí)發(fā)現(xiàn)而發(fā)生事故。編程時(shí)、手動(dòng)對(duì)刀輸入坐標(biāo)值，修改刀補(bǔ)時(shí)漏掉小數(shù)點(diǎn)或輸錯(cuò)小數(shù)點(diǎn)位置造成數(shù)據(jù)錯(cuò)誤未發(fā)現(xiàn)而發(fā)生事故。對(duì)刀時(shí)刀具號(hào)輸錯(cuò)，使實(shí)際的刀具與刀偏值不匹配，加工中數(shù)控系統(tǒng)按照錯(cuò)誤的刀偏數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算加工路徑，造成事故發(fā)生。

②工件裝夾過(guò)程中，未認(rèn)真核對(duì)工件的裝夾位置，使工件未放置到位，造成刀具與工件碰撞。

③加工中對(duì)切削量、進(jìn)給率等參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)后，操作人員未進(jìn)行仔細(xì)觀察調(diào)試或離開(kāi)機(jī)床，此時(shí)若切削中出現(xiàn)異常情況則無(wú)法及時(shí)處理，造成過(guò)載停車，甚至損壞刀具、工件或損傷機(jī)床。

④程序坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)定不對(duì)、或者為了空運(yùn)行程序留出安全距離而偏移工件坐標(biāo)系后未改回來(lái)而執(zhí)行對(duì)接時(shí)，切斷刀與第二主軸相撞造成的事故。

⑤操作中斷，按下復(fù)位按鈕，再繼續(xù)從終止的程序段加工，由于沒(méi)有完全恢復(fù)操作停止前的狀態(tài)，處理不及時(shí)造成事故。

3）切削中造成工件脫落和飛出的事故

①工裝設(shè)計(jì)加工中，夾緊螺絲旋合長(zhǎng)度太短，加工中工件脫落，飛出。未對(duì)設(shè)計(jì)，加工完的工裝可行性、可靠性、穩(wěn)定性未進(jìn)行充分論證，夾緊力、扭矩、切削力未計(jì)算情況下盲目使用造成事故。

②當(dāng)沒(méi)有正確夾緊工件時(shí)，若主軸啟動(dòng)，則工件將會(huì)飛出 ，由于過(guò)大的切削力或離心力引起卡盤夾緊力降低，將導(dǎo)致工件飛出。

③毛坯尺寸不一致時(shí)未仔細(xì)區(qū)分，直接加工，余量過(guò)大造成刀具與工件相撞。工件的毛坯有時(shí)會(huì)出現(xiàn)外形尺寸偏差較大或形狀不規(guī)則，如不區(qū)分或加以預(yù)先分類規(guī)整，直接裝夾加工，在切削前的快速定位階段就會(huì)撞上工件或第一次切削時(shí)余量過(guò)大引起悶車、過(guò)載甚至造成旋轉(zhuǎn)工件脫落飛出的嚴(yán)重后果。

預(yù)防和避免事故發(fā)生的措施和注意事項(xiàng)

（1）有些公司新人較多，加之生產(chǎn)任務(wù)過(guò)緊，容易造成設(shè)備事故頻發(fā)，對(duì)員工培訓(xùn)尤其重要。必要編程和操作培訓(xùn)，禁止沒(méi)有經(jīng)過(guò)各項(xiàng)考核合格的新人獨(dú)立操作，頂崗。

事故反應(yīng)能力模擬訓(xùn)練，避免在事故發(fā)生時(shí)手足無(wú)措，加重事故的嚴(yán)重程度。機(jī)床配備了[緊急停止]按鈕、[暫停]按鈕、進(jìn)給倍率開(kāi)關(guān)、復(fù)位鍵等功能按鈕，你在事故發(fā)生前按下暫停按鈕，在事故發(fā)生的1～2秒按下急停按鈕或者在事故發(fā)生的3～10秒按下急停按鈕，造成的事故的嚴(yán)重程度會(huì)大大的不同，堅(jiān)持進(jìn)行相關(guān)的培訓(xùn)和訓(xùn)練，有利于降低事故發(fā)生的幾率。

（2）大量的實(shí)踐證明，夏季高溫時(shí)期，數(shù)控系統(tǒng)的故障率大大增加，很易造成碰撞事故的發(fā)生。潮濕的環(huán)境也會(huì)降低數(shù)控車床運(yùn)行的可靠性，因此應(yīng)對(duì)數(shù)控車床環(huán)境采取去濕措施，以避免電路短路，造成數(shù)控系統(tǒng)誤操作，發(fā)生碰撞事故。同時(shí)，要求使用環(huán)境恒溫，以確保機(jī)床的工作精度，一般要求恒溫20攝氏度左右，還要求數(shù)控車床遠(yuǎn)離鍛壓設(shè)備等振動(dòng)源，遠(yuǎn)離電磁場(chǎng)干擾，遠(yuǎn)離電焊機(jī)，遠(yuǎn)離線切割機(jī)床以及電火花機(jī)床等電加工機(jī)床。

電網(wǎng)和地線的要求。數(shù)控系統(tǒng)的電源變壓器和伺服變壓器都有多個(gè)抽頭，外接電源必須正確。另外，還要進(jìn)行電源電壓波動(dòng)范圍的確認(rèn)，一般數(shù)控系統(tǒng)允許電壓的波動(dòng)范圍為額定值的80%～110%，如果電源電壓波動(dòng)范圍超出數(shù)控系統(tǒng)的要求，應(yīng)考慮配備交流穩(wěn)壓器，以保證系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行。同時(shí)，數(shù)控車床一般要求接地電阻小于5歐姆，不允許有較大的反射干擾。若電壓或接地達(dá)不到上述要求，數(shù)控系統(tǒng)就會(huì)不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)莫名其妙的碰撞事故。

（3）手動(dòng)操作前的各項(xiàng)預(yù)估檢查。如機(jī)床是否已經(jīng)回零，工件的裝夾是否牢靠，夾緊力是否合適，伸出長(zhǎng)度是否夠長(zhǎng)，刀具是否裝夾正確、牢固，主軸的手柄是否到位，工件旋轉(zhuǎn)時(shí)是否有干涉等等，通過(guò)這一系列的預(yù)估檢查，來(lái)避免發(fā)生事故。

（4）程序編制是數(shù)控加工至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，對(duì)機(jī)床編程說(shuō)明書(shū)仔細(xì)閱讀并徹底理解和提高編程技巧可以在很大程度上避免一些不必要的碰撞安全事故。

手動(dòng)編制的程序最好要經(jīng)過(guò)數(shù)控加工模擬仿真的校驗(yàn)，現(xiàn)在數(shù)控仿真軟件功能日趨完善。因此可用于初步檢查程序，觀察刀具的運(yùn)動(dòng)，刀具與工件的干涉以及刀具與夾具的干涉，來(lái)確定是否有可能發(fā)生碰撞。

在數(shù)控技術(shù)密集的企業(yè)，有效的應(yīng)用CAD/CAM軟件，也能有效彌補(bǔ)手動(dòng)編程和手動(dòng)輸入失誤、錯(cuò)誤等缺陷，它能一體化的解決加工代碼生成、加工仿真、代碼校驗(yàn)等工作。有效運(yùn)用這些軟件功能和提高應(yīng)用水平，也是減少事故發(fā)生的有效措施。

（5）首件調(diào)試加工非常重要，要有不急不躁的調(diào)試心理。在受酒精、藥物和情緒的影響下，不要對(duì)機(jī)床進(jìn)行操作、編程和調(diào)試。

①空運(yùn)行程序，檢查坐標(biāo)值是否正確，檢查圖形模擬走刀路線是否正確，避免程序有些錯(cuò)誤如把G01輸成G00、X、Z值輸錯(cuò)，小數(shù)點(diǎn)點(diǎn)錯(cuò)或者漏掉GO1等未被發(fā)現(xiàn)時(shí)的事故。

②設(shè)置工件坐標(biāo)系，編程坐標(biāo)原點(diǎn)和工件坐標(biāo)原點(diǎn)要一致，設(shè)置好坐標(biāo)系后要再確認(rèn)一遍。對(duì)刀完成后，預(yù)估可能會(huì)出現(xiàn)干涉的刀具，要手動(dòng)運(yùn)行到程序的X/Z終點(diǎn)，手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)卡盤，檢查相關(guān)刀具與卡盤，工裝，工件等的干涉情況。

③程序里有用到刀具半徑補(bǔ)償G41/G42刀具，設(shè)置正確的刀尖半徑補(bǔ)償和刀尖位置號(hào)。

④調(diào)試程序時(shí)必須把G00速度選擇開(kāi)關(guān)打在F0擋上，讓刀具以較慢的速度靠近工件，否則，一旦刀偏有錯(cuò)，刀具從換刀點(diǎn)以G00方式極快地運(yùn)動(dòng)到進(jìn)刀點(diǎn)時(shí)，可能會(huì)與工件發(fā)生強(qiáng)烈的碰撞，讓操作者無(wú)所適從，來(lái)不及排除險(xiǎn)情；相反，讓刀具以較慢的速度靠近時(shí)，即使刀偏有誤，操作者也有充裕的時(shí)間給予調(diào)整。相應(yīng)的調(diào)低進(jìn)給賠率開(kāi)關(guān)和主軸倍率開(kāi)關(guān)，防止因切削參數(shù)選擇過(guò)大，造成刀具崩刃和負(fù)載過(guò)大等事故的發(fā)生。

⑤單段運(yùn)行程序，檢查剩余移動(dòng)量和移動(dòng)方向是否有干涉。時(shí)刻觀察屏幕上刀具坐標(biāo)的變化和程序中的運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)坐標(biāo)與刀具實(shí)際運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)是否一致。

⑥程序調(diào)試過(guò)程中，養(yǎng)成規(guī)范的調(diào)試動(dòng)作。操作者可將一只手指放在循環(huán)啟動(dòng)按鈕上，另一只手指放在循環(huán)保持按鈕邊，以便在緊急時(shí)刻能及時(shí)停止機(jī)床的運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，時(shí)刻記住緊急按鈕的位置，以便不時(shí)之需。

根據(jù)多年從事數(shù)控的經(jīng)驗(yàn)和眾多案例的研究分析，我們總結(jié)出以下數(shù)控機(jī)床預(yù)防操作事故規(guī)程，可以對(duì)操作事故的預(yù)防起到積極的指導(dǎo)作用。

①數(shù)控設(shè)備定人定機(jī)操作。 操作者必須熟練掌握設(shè)備動(dòng)作，性能，各按鈕作用和操作規(guī)程、未取得資格前不得操作設(shè)備。

②兩個(gè)以上人員操作設(shè)備時(shí)必須做好協(xié)商交接工件，未經(jīng)操作人員同意嚴(yán)禁擅自更換設(shè)備狀態(tài)。

③操作人員應(yīng)不斷加強(qiáng)業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)，不斷提高責(zé)任心。

④首件加工前必須仔細(xì)校驗(yàn)、檢查程序，并經(jīng)單段加工試驗(yàn)后方可進(jìn)行自動(dòng)加工。

⑤對(duì)程序和數(shù)據(jù)修改后必須格外細(xì)心、不要大意，并按首件加工步驟執(zhí)行。

⑥對(duì)編程中的坐標(biāo)原點(diǎn)及換刀點(diǎn)的選擇必須做到安全第一、萬(wàn)無(wú)一失。

⑦合理選用切削參數(shù)，如轉(zhuǎn)速、切削量、進(jìn)給量等，杜絕超負(fù)荷使用設(shè)備。

⑧嚴(yán)格檢查工件毛坯，對(duì)于毛坯外形過(guò)大(或過(guò)小)者必須預(yù)先處理。

⑨工件裝夾要牢靠、位置合理，夾緊力調(diào)節(jié)恰當(dāng)。

⑩每個(gè)班次檢查一遍刀桿，刀片的夾緊狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。

?操作中必需謹(jǐn)慎細(xì)心，嚴(yán)防手動(dòng)移動(dòng)機(jī)床時(shí)發(fā)生碰。

?設(shè)備出現(xiàn)異常或撞車事故，必須立即通知維修人員檢查設(shè)備狀況，不得隱瞞拖延。

?未經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)和認(rèn)可，嚴(yán)禁調(diào)整和修改機(jī)床參數(shù)。

?認(rèn)真切實(shí)按照操作說(shuō)明每日按時(shí)保養(yǎng)設(shè)備，如實(shí)填寫(xiě)設(shè)備點(diǎn)檢表。

應(yīng)急措施：生產(chǎn)過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)設(shè)備、工件有異常情況或聲音，應(yīng)立即按下急停按鈕，停止機(jī)床運(yùn)行。

企業(yè)只有從實(shí)際出發(fā)，結(jié)合企業(yè)的自身狀況，找出最佳解決方案。才能減少事故發(fā)生的幾率，才能實(shí)現(xiàn)設(shè)備的健康、高效運(yùn)行。