FANUC 0i系統(tǒng)數(shù)控車床撞刀現(xiàn)象原因分析

（江西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西南昌330013）

數(shù)控機(jī)床撞刀一般是指數(shù)控機(jī)床在工作時，刀具與工件或者機(jī)床部件發(fā)生碰撞的機(jī)床事故[1]。撞刀會造成刀具或者數(shù)控機(jī)床損壞，甚至造成人身傷害。可見為了讓數(shù)控機(jī)床能安全長久的工作，必須要防止數(shù)控機(jī)床發(fā)生撞刀現(xiàn)象。本文以FANUC 0i系統(tǒng)數(shù)控車床為研究對象，分析其產(chǎn)生撞刀現(xiàn)象的原因和提出相應(yīng)的預(yù)防方法。

1 對刀錯誤引起的撞刀現(xiàn)象

目前FANUC 0i系統(tǒng)數(shù)控車床操作最常用的對刀方法是試切對刀法[2]，一般我們在數(shù)控車床中用對刀操作來建立工件坐標(biāo)系。如果試切對刀時的數(shù)據(jù)不對，就會造成工件原點(diǎn)設(shè)置錯誤，從而導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床撞刀。對刀時常發(fā)生錯誤的地方有以下幾種。

（1）刀具補(bǔ)償參數(shù)輸入的位置錯誤

對刀時正確的刀具補(bǔ)償參數(shù)應(yīng)該寫在“工具補(bǔ)正/形狀”中，而有些粗心的操作者會將刀補(bǔ)參數(shù)寫入“工具補(bǔ)正/磨耗”。寫入“工具補(bǔ)正/磨耗”里所建立的工件原點(diǎn)位置和正確工件原點(diǎn)位置相差很大，非常容易造成撞刀。

（2）機(jī)床沒有進(jìn)行回零操作

數(shù)控機(jī)床開機(jī)之后或者停電之后，都需要進(jìn)行回零操作讓機(jī)床找到機(jī)床原點(diǎn)，而機(jī)床原點(diǎn)是工件原點(diǎn)的基礎(chǔ)，沒有正確的機(jī)床原點(diǎn)對刀產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都是錯誤的，這時也會產(chǎn)生撞刀。特別注意的是，數(shù)控車床回零時需要先回X軸方向，再回Z軸方向，否則刀架有可能會撞到尾座。

（3）輸入數(shù)據(jù)需為小數(shù)點(diǎn)輸入方式

FANUC 0i系統(tǒng)數(shù)控車床在使用試切對刀法時，輸入數(shù)據(jù)為整數(shù)時必須加上小數(shù)點(diǎn)，比如試切后測量零件直徑值數(shù)據(jù)為50 mm，則需輸入數(shù)據(jù)“X50.0”或者“X50.”，然后點(diǎn)“測量”；若是輸入“X50”則會導(dǎo)致對刀數(shù)據(jù)錯誤，引起撞刀。

（4）工件原點(diǎn)位置設(shè)置不當(dāng)

數(shù)控車床的工件原點(diǎn)通常都設(shè)置在零件右端面的中心，也有些編程人員在編程時把工件原點(diǎn)設(shè)置在零件左端面中心，這時對Z軸方向需要加上零件長度，比如零件長度為100mm，試切右端面后，應(yīng)在“形狀”中輸入“Z100.0”點(diǎn)“測量”，而不是輸入“Z0”再點(diǎn)“測量”。

2 程序錯誤引起的撞刀現(xiàn)象

FANUC 0i系統(tǒng)數(shù)控車床是目前市場上占有率最大的數(shù)控車床，其編程引起的撞刀現(xiàn)場多半是對于指令不熟悉或者丟失指令。無論是程序?qū)戝e、輸錯或者是指令格式使用錯誤都會引起機(jī)床接受錯誤指令而導(dǎo)致報警或者撞刀。常見的程序錯誤有：

（1）指令格式使用錯誤

數(shù)控機(jī)床中有嚴(yán)格的格式要求，特別是G代碼對于格式錯誤是不能容忍的，也極易導(dǎo)致程序錯誤并引起撞刀。比如，在使用G01直線插補(bǔ)時忘記給F進(jìn)給速度，這時機(jī)床就會以默認(rèn)的進(jìn)給速度進(jìn)行零件加工，此時刀具很可能是快速切削零件，導(dǎo)致刀具和零件發(fā)生碰撞。

（2）指令代碼理解錯誤

數(shù)控機(jī)床編程中每個指令代碼都有其特定含義，如果理解錯誤會導(dǎo)致很嚴(yán)重后果。比如FANUC 0i系統(tǒng)數(shù)控車床中G98指令是指定F進(jìn)給速度，單位為mm/min，而G99指令是指定F進(jìn)給速度，單位為mm/r。如果編程時設(shè)置了G99指令，但是寫程序時理解成了G98的含義，編寫程序時寫出的指令為“F150”，這時機(jī)床切削零件時進(jìn)給速度明顯太高，最終造成打刀。

（3）直徑值方式編程表達(dá)錯誤

在數(shù)控車床編程中，為了更方便的計算X坐標(biāo)值，我們常設(shè)置X方向使用直徑值方式編程，若是沒注意這點(diǎn)而采用了半徑值方式計算X坐標(biāo)，則會比實(shí)際X坐標(biāo)少一半，結(jié)果當(dāng)然是會導(dǎo)致撞刀。

（4）G00指令路線理解錯誤

G00指令的運(yùn)動路線非常特殊，其大多數(shù)情況下運(yùn)動路線為折線，只有在平行X軸方向或者平行Z軸方向運(yùn)動時才一定為直線。因此編程時若是沒有注意G00指令運(yùn)動路線的特性，在刀具靠近零件斜向移動時很容易造成刀具與零件發(fā)生碰撞。

（5）循環(huán)指令起點(diǎn)設(shè)置錯誤

FANUC 0i系統(tǒng)數(shù)控車床的常用循環(huán)指令G90、G92、G71和G73等，其起點(diǎn)位置設(shè)置非常重要。如果是加工零件外輪廓，需要設(shè)置起點(diǎn)X坐標(biāo)值至少大于零件的最大直徑值，設(shè)置Z坐標(biāo)值在零件右端面右側(cè)2~5mm左右。若是不符合循環(huán)指令起點(diǎn)設(shè)置原則，也有可能導(dǎo)致撞刀。

（6）未從程序開頭執(zhí)行程序

數(shù)控機(jī)床程序執(zhí)行必須從程序的第一行開始執(zhí)行，執(zhí)行程序時若是沒有注意光標(biāo)的位置，導(dǎo)致程序從中間某處執(zhí)行，也有可能導(dǎo)致機(jī)床撞刀，當(dāng)然有時候特意從中間某處執(zhí)行其中部分程序的情況例外。

3 其他原因引起的撞刀現(xiàn)象

除了對刀錯誤和程序錯誤容易引起撞刀[3]之外，還有一些其他原因也需要注意：

（1）模擬加工時忘記鎖定機(jī)床

FANUC 0i系統(tǒng)數(shù)控車床自帶圖形模擬功能，此功能主要目的是為了讓機(jī)床操作者進(jìn)行程序校驗(yàn)，但如果在模擬加工時沒有鎖定機(jī)床動作，反而很容易在沒有準(zhǔn)備好的情況下導(dǎo)致機(jī)床撞刀。

（2）系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置錯誤

數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)參數(shù)影響了數(shù)控機(jī)床的操作方式和加工性能，一般廠家出廠設(shè)置的參數(shù)不允許修改，若的確有需要修改參數(shù)，則需在參照說明書或者弄明白系統(tǒng)參數(shù)表達(dá)的含義再去修改，否則不正確的參數(shù)將導(dǎo)致機(jī)床不可預(yù)知的錯誤動作，給機(jī)床加工帶來危險。

（3）加工螺紋時調(diào)大主軸轉(zhuǎn)速

加工螺紋時要求主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度都不能改變，有些操作者在加工螺紋時看到加工出來的螺紋不好看，為了提高螺紋表面質(zhì)量就調(diào)大主軸轉(zhuǎn)速，這種情況輕則造成“亂牙”現(xiàn)象[4]，重則會造成螺紋刀過切導(dǎo)致撞刀。

（4）手動操作機(jī)床時失誤

操作機(jī)床時，在手動模式或者手輪模式操作下，相關(guān)進(jìn)給倍率設(shè)置比較大，在刀具比較靠近零件的情況下操作失誤容易導(dǎo)致撞刀。

4 預(yù)防撞刀現(xiàn)象的方法

FANUC 0i系統(tǒng)數(shù)控車床硬件方面引起的數(shù)控機(jī)床故障大多都有警報并自動停止機(jī)床動作，大多數(shù)撞刀原因都是由于操作者粗心或者失誤引起的數(shù)控機(jī)床事故，有些操作者由于撞刀而對數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生了恐懼心理，這也是沒有必要的。注意以下幾個方面就可以盡量避免撞刀現(xiàn)象的發(fā)生：

（1）編制數(shù)控程序時要對編程指令需非常熟悉，特別是G代碼的格式、含義及其具體用法。可先在電腦上的模擬軟件里調(diào)試好程序，避免由于程序錯誤而引起機(jī)床撞刀。

（2）操作數(shù)控機(jī)床時需謹(jǐn)慎，盡量按照規(guī)程來操作，且在試加工時進(jìn)給速度倍率調(diào)低些，以便在出現(xiàn)錯誤時來得及急停機(jī)床。

（3）離開機(jī)床時需鎖定操作面板，防止被人無意修改系統(tǒng)參數(shù)；若不小心修改了系統(tǒng)參數(shù)，在不熟悉的情況下，可聯(lián)系廠家，一般廠家都有備份，可恢復(fù)默認(rèn)參數(shù)。

（4）平時對數(shù)控機(jī)床做好相關(guān)的狀態(tài)記錄，對機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)有足夠了解才能防患于未然。

5 結(jié)束語

引起FANUC 0i系統(tǒng)數(shù)控車床撞刀原因有很多種，大多數(shù)情況都是可以避免的，操作者需要的是細(xì)心和耐心。只要操作者注意細(xì)節(jié)，合理利用數(shù)控機(jī)床的操作技巧以及數(shù)控機(jī)床先進(jìn)技術(shù)，比如利用限位設(shè)置、系統(tǒng)自檢測等等，就可以大大降低撞刀現(xiàn)象的發(fā)生。

[1]孟生才，方革新，王 華.數(shù)控機(jī)床編程和操作中的撞刀分析[J].機(jī)床與液壓，2010，(12):113-114.

[2]王繼明，任樹棠.數(shù)控車床試切法對刀原理與操作[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2008，(04):186-188.

[3]丘志敏，宋玉春，霍英.數(shù)控車床撞刀事故的研究與解決[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2007，(06):81-84.

[4]郭曉麗.淺析數(shù)控車床加工螺紋時造成螺紋亂牙的原因[J].職業(yè)，2009，(23):126.