淺談學(xué)生在數(shù)控加工中撞刀的原因

方毅飛

摘 要：撞刀是學(xué)生在數(shù)控車(chē)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練過(guò)程中出現(xiàn)最多的問(wèn)題之一。通過(guò)對(duì)撞刀的原因進(jìn)行分析與總結(jié)，提出了一些防止撞刀事件發(fā)生的方法與措施，這對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)控車(chē)有著很重要的意義，減少撞刀可以大大加強(qiáng)學(xué)生的信心及學(xué)校在教學(xué)中的成本。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車(chē)；撞刀；編程；刀補(bǔ)；各種刀具

在數(shù)車(chē)加工中，如果不遵守安全操作規(guī)程，很可能發(fā)生人身事故或設(shè)備事故。由于操作員編程、操作等失誤導(dǎo)致撞刀事故時(shí)常發(fā)生，不僅造成人身傷害，而且對(duì)價(jià)格昂貴的數(shù)控機(jī)床的危害也極大，嚴(yán)重的可造成數(shù)控機(jī)床的報(bào)廢。因此，怎樣避免撞刀一直都是數(shù)控機(jī)床操作人員重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。

一、什么是撞刀

撞刀是指刀具在移動(dòng)過(guò)程中與工件、卡盤(pán)或尾座發(fā)生意外碰撞的機(jī)床事故。撞刀是數(shù)控車(chē)床操作新手最有可能發(fā)生的事故，一旦發(fā)生撞刀事故，輕者影響機(jī)床精度，重者造成機(jī)床損壞，必須引起操作者的高度重視。

二、撞刀產(chǎn)生的原因及防范措施

撞刀產(chǎn)生的原因很多，常見(jiàn)的撞刀現(xiàn)象歸納起來(lái)有以下三種：

（一）編程不當(dāng)引起的撞刀

數(shù)控機(jī)床所運(yùn)用的程序是按照一定的格式并以代碼的形式編制的。理想的數(shù)控程序不僅應(yīng)該保證能加工出符合圖紙要求的合格工件，還應(yīng)該使數(shù)控機(jī)床的功能得到合理的應(yīng)用和充分的發(fā)揮，因此編程正確與否對(duì)加工影響很大，是導(dǎo)致碰撞事故的主要因素。編程不當(dāng)引起的撞刀，根據(jù)原因不同又可分為以下類(lèi)別：

1.編程錯(cuò)誤

編程錯(cuò)誤是操作員最常見(jiàn)的錯(cuò)誤，也是造成撞刀的主要原因，下面以GSK980T為例。對(duì)于一些我們平常非常熟悉的指令，如G00、G01指令相信很多人都非常熟悉，但是在編程過(guò)程中卻很容易出問(wèn)題，其中包括坐標(biāo)值的輸入錯(cuò)誤以及G01指令后有無(wú)F指令，后面缺少了一個(gè)F指令，這就相當(dāng)于用快速移動(dòng)指令去切削工件，結(jié)果造成嚴(yán)重撞倒。對(duì)于這類(lèi)種簡(jiǎn)單指令使用問(wèn)題，只要操作者小心謹(jǐn)慎，并做好程序檢查工作便可以排除撞刀的危險(xiǎn)。另外，在加工過(guò)程中，經(jīng)常使用到G71、G73、G70、G92、G75循環(huán)指令，必須準(zhǔn)確記住其格式并理解其含義。

2.絕對(duì)值編程和增量值編程的混淆

以G90編入程序時(shí)，后面所有編入的坐標(biāo)值全部是以編程零點(diǎn)為基準(zhǔn)的，機(jī)床系統(tǒng)得電后處于G90（絕對(duì)值編程方式）狀態(tài)。G91編入程序時(shí)，之后所有坐標(biāo)值均以前一個(gè)坐標(biāo)位置作為起始點(diǎn)來(lái)計(jì)算運(yùn)動(dòng)的編程值。有相當(dāng)多的操作者沒(méi)有將兩者區(qū)別清楚，手動(dòng)編程時(shí)常出現(xiàn)混淆。

3.對(duì)同行程序中不同指令執(zhí)行的先后順序不了解

為了減少編程行數(shù)，數(shù)控系統(tǒng)一般允許一個(gè)程序段中同時(shí)有G指令、M指令、T指令、F指令、S指令等各一個(gè)。但不同系統(tǒng)，其執(zhí)行各指令的時(shí)間順序可能不同。特別要注意的是有些人喜歡將T指令（換刀指令）與G指令寫(xiě)在同一程序段中，這是一種不太好的編程習(xí)慣。系統(tǒng)在命令刀具快速移動(dòng)的同時(shí)也進(jìn)行換刀，顯然這可能造成刀架換刀時(shí)與工件相撞。因此，編程時(shí)應(yīng)注意了解系統(tǒng)程序段中各指令執(zhí)行的先后順序。

4.退刀路線制定錯(cuò)誤

在各種復(fù)合循環(huán)加工中，一定要注意其快速退刀路線，防止刀具與工件碰撞。因此，切槽時(shí)外圓槽時(shí)應(yīng)先運(yùn)行G00X100，然后再運(yùn)行Z100；而車(chē)內(nèi)孔恰恰相反，應(yīng)先運(yùn)行G00Z100，然后再運(yùn)行X100。

從上面的分析來(lái)看，實(shí)踐中的編程錯(cuò)誤是多種多樣的。要防止編程錯(cuò)誤，必須重視以下幾個(gè)方面：首先是要真正掌握好系統(tǒng)的編程指令，理清其實(shí)際意義及其使用環(huán)境，剔除一些不良的編程習(xí)慣；其次在編程時(shí)要小心謹(jǐn)慎，仔細(xì)校對(duì)，要善于利用仿真軟件對(duì)程序進(jìn)行校對(duì)、查錯(cuò)；第三是編程時(shí)要注意與工藝實(shí)踐相結(jié)合。

（二）刀補(bǔ)錯(cuò)誤引起的撞刀

數(shù)控車(chē)削零件通常需使用若干把車(chē)刀，一般情況下選用外圓粗車(chē)刀（根據(jù)實(shí)際也可選用其他刀）作為基準(zhǔn)刀，以它的刀尖來(lái)建立零件加工的坐標(biāo)系。刀補(bǔ)其實(shí)就是非基準(zhǔn)刀刀尖與基準(zhǔn)刀刀尖分別在X、Z方向的偏差。刀補(bǔ)的測(cè)定過(guò)程一般我們稱(chēng)為“找刀補(bǔ)”“找刀偏”或“對(duì)刀”。手動(dòng)對(duì)刀則是學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床操作的重點(diǎn)與難點(diǎn)之一。新手在學(xué)習(xí)測(cè)定刀補(bǔ)時(shí)容易出現(xiàn)刀補(bǔ)誤差較大和刀補(bǔ)錯(cuò)誤。

誤差偏大的問(wèn)題主要由測(cè)量誤差引起，它會(huì)影響到零件的加工精度，但一般不會(huì)引起撞刀等安全方面的問(wèn)題。而刀補(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?、步驟不正確引起。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。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。

（三）對(duì)安全間隙的忽視或錯(cuò)誤估計(jì)引起的撞刀

1.換刀點(diǎn)的安全間隙設(shè)計(jì)

為了減少空行程，在數(shù)控車(chē)床加工時(shí)，常把換刀點(diǎn)設(shè)在離工件近的位置，從提高工作效率來(lái)看是正確的，但卻存在著失誤。對(duì)于第一把刀，這個(gè)間隙是足夠的，但在同一點(diǎn)換上第二把刀，或第三把刀，不一定能完全保證刀架上所有的刀不會(huì)碰撞上到工件，因此應(yīng)全面考慮各把刀在刀架的伸出長(zhǎng)度設(shè)置安全間隙，并保證刀架上的刀具在旋轉(zhuǎn)刀的最大直徑內(nèi)沒(méi)有其他的障礙物。

2.刀具相對(duì)工件必須有足夠的車(chē)削間隙

擬定刀具加工路徑時(shí)，刀具與工件表面是否有足夠空間，尤其是在車(chē)槽、車(chē)內(nèi)孔時(shí)，如果空間不足，就會(huì)產(chǎn)生不同程度的碰撞，這樣將會(huì)影響工件的正常加工。所以加工的時(shí)候一定要考慮好刀具的長(zhǎng)度是否夠長(zhǎng)，刀具的直徑是否夠小，不然就會(huì)撞刀。所以在選用刀具時(shí)一定要認(rèn)真核對(duì)工件尺寸要求，合理選擇刀具。

上述僅僅是對(duì)撞刀事故的發(fā)生做了大致的分析與歸類(lèi)，實(shí)際中發(fā)生撞刀事故的問(wèn)題是千變?nèi)f化的。數(shù)控技術(shù)人員只有進(jìn)一步深入全面了解數(shù)控的理論與操作知識(shí)，做到理論與實(shí)踐的融會(huì)貫通，才能真正地對(duì)千變?nèi)f化的實(shí)際問(wèn)題做出本質(zhì)的分析，更好地防范撞刀問(wèn)題的發(fā)生，從而為真正地成為高素質(zhì)的數(shù)控技術(shù)人才鋪下堅(jiān)實(shí)的道路。

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