陳海榮

（江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院徐州機(jī)電工程分院 江蘇 徐州 221011）

0 引言

數(shù)控是數(shù)字控制的簡(jiǎn)稱，英文為 Numerical Control，簡(jiǎn)稱NC。目前數(shù)控一般是采用通用或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制，因此數(shù)控也稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控(Computer Numerical Control)，簡(jiǎn)稱CNC，數(shù)控是指用數(shù)字、文字和符號(hào)組成的數(shù)字指令來實(shí)現(xiàn)一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作控制的技術(shù)。隨著機(jī)械制造業(yè)的高速發(fā)展，數(shù)控加工技術(shù)由于主要采用的開放式數(shù)控系統(tǒng)，它不僅具有信息處理能力強(qiáng)、開放程度高、運(yùn)動(dòng)軌跡控精確、通用性好等特點(diǎn)，而且還從很大程度上提高了現(xiàn)有加工制造的精度、柔性和應(yīng)付市場(chǎng)需求的能力。所以在機(jī)械制造業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。由此社會(huì)對(duì)數(shù)控專業(yè)人才的需求也越來越大，大部分的職業(yè)學(xué)校為了適應(yīng)市場(chǎng)需要，都開設(shè)了相關(guān)專業(yè)，培養(yǎng)能直接上崗的專業(yè)人才，拓寬了學(xué)生的就業(yè)渠道。但數(shù)控機(jī)床對(duì)操作人員的要求卻比較高，一但操作失誤，就有可能產(chǎn)生事故，一方面會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，另一方面會(huì)影響實(shí)習(xí)教學(xué)的效果。而職校學(xué)生的素質(zhì)越來越差，在實(shí)習(xí)過程中學(xué)生很容易出現(xiàn)事故，從事了幾年的數(shù)控車床的實(shí)習(xí)教學(xué)，在實(shí)習(xí)教學(xué)過程中慢慢摸索出了自己的教學(xué)方法，基本上避免了事故的發(fā)生，下面談?wù)勛约旱木唧w做法（以FANUC、HNC-21/22 系統(tǒng)為例）。

1 事故原因分析

大多數(shù)的事故都是由于學(xué)生操作不認(rèn)真造成的，從根源分析原因大致有編程、校驗(yàn)、操作幾個(gè)方面。

1.1 編程方面

1）固定的進(jìn)刀退刀方式。我要求每把車刀從換刀點(diǎn)以G00方式運(yùn)動(dòng)到進(jìn)刀點(diǎn)，進(jìn)刀點(diǎn)必須在X、Z兩個(gè)方向離工件都有適當(dāng)?shù)木嚯x，從進(jìn)刀點(diǎn)開始到加工點(diǎn)時(shí)時(shí)就必須以G01的方式進(jìn)刀，退刀時(shí)必須先退X再退Z，與外輪廓相反的是車內(nèi)孔時(shí)必須先退Z值，就是把刀從孔中退出來以后才能以G00方式退回?fù)Q刀點(diǎn)。有些同學(xué)往往在編程時(shí)沒注意刀的位置而發(fā)生撞刀事故。

2）固定的換刀點(diǎn)。換刀點(diǎn)的設(shè)定位置關(guān)系到加工的效率和安全問題。換刀點(diǎn)設(shè)得太遠(yuǎn)，刀具從換刀點(diǎn)運(yùn)行到進(jìn)刀點(diǎn)的時(shí)間就長(zhǎng)，降低了效率；太近，在換刀時(shí)就可能會(huì)和工件發(fā)生碰撞，造成刀具、工件及機(jī)床的損壞。因此，我根據(jù)刀具及工件的實(shí)際情況一般設(shè)為先退X100再退Z100，這樣就避免了換刀過程中撞刀事故的發(fā)生。

3）編寫程序時(shí)或在編輯方式下通過面板操作輸入程序時(shí)，把X與Z坐標(biāo)寫反了，或在X值前多寫了"－"號(hào)，或是前面刀具退出時(shí)用了G00，后面進(jìn)行切削加工時(shí)未寫上G01等，都會(huì)造成碰撞事故。所以在編寫程序時(shí)要認(rèn)真仔細(xì)，寫正確每個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)；在輸入程序時(shí)要仔細(xì)操作，看清顯示器上顯示內(nèi)容是否正確；輸入程序后要仔細(xì)檢查程序，在自己的頭腦中想象執(zhí)行程序后刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡，判斷會(huì)不會(huì)發(fā)生碰撞。

4）槽加工時(shí)，編程要注意進(jìn)、退刀方向應(yīng)與槽深方向一致，進(jìn)刀時(shí)絕不能以"G00"切入。

5）螺紋加工時(shí)每一刀的刀具起點(diǎn)位置Z坐標(biāo)值要相同，終點(diǎn)坐標(biāo)也要相同，避免亂扣的產(chǎn)生。

6）使用G00進(jìn)退刀時(shí)要注意，進(jìn)刀不能撞工件、退刀應(yīng)繞開工件。

如下圖1所示工件，當(dāng)?shù)都庠?X45 Z-60"時(shí)，絕不能執(zhí)行"G00 X36 Z1；"應(yīng)改為：

X50；

G00 Z1；

用兩行程序段來完成。

圖1 車削示意圖

7）固定的編程格式。我要求他們把每把刀的加工內(nèi)容分開，寫成獨(dú)立的程序，程序開始時(shí)必須都設(shè)定加工環(huán)境，如主軸轉(zhuǎn)速、程序狀態(tài)等，程序結(jié)束時(shí)，加上M02語(yǔ)句。例如：

這樣編程有兩個(gè)好處：（1）每把刀都有獨(dú)立的加工程序，在加工調(diào)試過程中可以一把刀一把刀的調(diào)試，加工調(diào)試時(shí)出現(xiàn)的問題可以方便地檢查修改該把刀的加工程序。（2）程序調(diào)試結(jié)束后，可以方便的從修改過程序的刀具開始執(zhí)行，不必從頭到尾把所有刀具的程序都執(zhí)行,節(jié)約了時(shí)間。

1.2 校驗(yàn)方面

1）在輸完程序后一定要讓學(xué)生從頭到尾仔細(xì)檢查程序的正確性，是否有程序輸入錯(cuò)誤，有時(shí)有的學(xué)生把G01輸成G00、G01后面沒給F值，就默認(rèn)G00速度了，或者Z輸成2、○輸成0、I輸成1等。要檢查仔細(xì)，否則容易出現(xiàn)事故。

2）編程時(shí)有的學(xué)生采用的每轉(zhuǎn)進(jìn)給，模擬時(shí)為了節(jié)約時(shí)間一般會(huì)把F值改大，比如F0.1改成F10，快了100倍。模擬完了之后強(qiáng)調(diào)一定要改回來，否則會(huì)發(fā)生事故。

3）模擬時(shí)細(xì)看模擬的圖形是否與加工的圖形一致，刀具進(jìn)刀退刀時(shí)是否會(huì)發(fā)生碰撞。G00與G01的錯(cuò)誤就可以通過模擬的線來看，G00的是虛線而G01是實(shí)線。如果發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)誤的地方一定要及時(shí)改正過來。 還要給學(xué)生強(qiáng)調(diào)模擬只是檢測(cè)指令格式是否正確，不能檢查出數(shù)據(jù)是否正確，否則會(huì)因數(shù)據(jù)問題而造成事故。

4）例如HNC-21/22系統(tǒng)，在檢驗(yàn)程序時(shí)會(huì)報(bào)警出現(xiàn)“找不到復(fù)合循環(huán)體”，那么就要指導(dǎo)學(xué)生檢查復(fù)合循環(huán)指令G71/G73中P、Q的順序號(hào)有沒有漏寫，例如：

或數(shù)據(jù)與P、Q參數(shù)設(shè)置不一樣等從這幾個(gè)方面去查找。

在檢驗(yàn)程序時(shí)還會(huì)出現(xiàn)這樣問題，例如：“第2行--軸01刀偏置無(wú)效，請(qǐng)重新設(shè)置。”

那么就得返回刀偏表中去“激活”對(duì)應(yīng)刀號(hào)的刀偏值，或者重新對(duì)刀。

5)模擬時(shí)必須要將車床的空運(yùn)行按鈕和軸鎖按鈕按下去，否則車床會(huì)跟著一起動(dòng)而發(fā)生事故。

1.3 加工方面

1）加工前機(jī)床必須先回機(jī)床參考點(diǎn)，回參考點(diǎn)前必須先手動(dòng)先將車床的X和Z軸先移動(dòng)到中間去，不然有時(shí)因?yàn)榕霾坏叫谐涕_關(guān)，而一直向正方向退去從而發(fā)生事故。

2）對(duì)刀時(shí)必須要看清刀號(hào)，輸?shù)镀珪r(shí)不能輸錯(cuò)刀號(hào)。應(yīng)該對(duì)的是一號(hào)刀，有的同學(xué)不注意輸?shù)降狡渌短?hào)里，假如不經(jīng)檢查就自動(dòng)加工肯定會(huì)發(fā)生事故。我要求輸?shù)镀臅r(shí)候一定要一一對(duì)應(yīng)，對(duì)完刀后再到MDI方式下驗(yàn)證有沒問題。

3）對(duì)完刀后程序調(diào)到程序頭進(jìn)行自動(dòng)加工，做第一個(gè)工件的時(shí)候我要求將機(jī)床處于單步狀態(tài)，車完一句后檢查下一句程序內(nèi)容是否正確，發(fā)現(xiàn)問題可以及時(shí)解決。在車的過程中我要求一只手不能離開急停按鈕，一但發(fā)現(xiàn)問題就可以把急停按鈕按下去，避免事故的發(fā)生。因?yàn)橛械耐瑢W(xué)雖然知道有問題了，但一出現(xiàn)問題時(shí)就慌了神不知道按哪個(gè)按鈕了，現(xiàn)在手放在上面就避免了事故的發(fā)生。

4）刀具從換刀點(diǎn)以G0速度移到進(jìn)刀點(diǎn)的時(shí)候，我要求把進(jìn)給倍率調(diào)低，讓刀具以較慢的速度靠近工件，因?yàn)槿绻毒叩牡镀涤姓`的話，刀具從換刀點(diǎn)會(huì)以G0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，讓操作者反應(yīng)不及，造成事故。那么我們讓刀具以較慢的速度靠近時(shí)，即使刀偏值有誤，我們也有足夠的時(shí)間來做出正確的判斷。

5）加工過程中粗加工主要考慮的是工件表面的多余余量的快速切除。在機(jī)床自加工過程中，根據(jù)設(shè)定的切削用量，刀具按預(yù)定的切削軌跡自動(dòng)切削。此時(shí)操作者應(yīng)注意通過切削負(fù)荷表觀察自動(dòng)加工過程中的切削負(fù)荷變化情況，根據(jù)刀具的承受力狀況，調(diào)整切削用量，發(fā)揮機(jī)床的最大效率。

6）切削過程中切削聲音的監(jiān)控在自動(dòng)切削過程中，一般開始切削時(shí)，刀具切削工件的聲音是穩(wěn)定的、連續(xù)的、輕快的，此時(shí)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)是平穩(wěn)的。隨著切削過程的進(jìn)行，當(dāng)工件上有硬質(zhì)點(diǎn)或刀具磨損等原因后，切削過程出現(xiàn)不穩(wěn)定，不穩(wěn)定的表現(xiàn)是切削聲音發(fā)生變化，刀具與工件之間會(huì)出現(xiàn)相互撞擊聲，機(jī)床會(huì)出現(xiàn)震動(dòng)。此時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整切削用量及切削條件，當(dāng)調(diào)整效果不明顯時(shí)，應(yīng)暫停機(jī)床，檢查刀具及工件狀況。

2 避免事故發(fā)生的措施

數(shù)控加工中的事故應(yīng)以預(yù)防為主。首先應(yīng)使操作人員熟悉系統(tǒng)的各種操作，掌握各功能鍵達(dá)到熟練程度，這樣在操作中，可減少失誤，將誤操作的可能降至最少；特別是對(duì)于初學(xué)者來說，應(yīng)對(duì)照操作步驟，一步一步地進(jìn)行，避免失誤；操作人員編程時(shí)，應(yīng)根據(jù)工件實(shí)際情況進(jìn)行正確編程。

總結(jié)以下幾點(diǎn)預(yù)防措施：

2.1 利用機(jī)床的軟限位功能，限定拖板的移動(dòng)范圍，避免刀具過于靠近卡盤或尾座。即在機(jī)床的參數(shù)中設(shè)定拖板“X”、“Z”軸的“+”“-”方向的極限值，確保刀具與卡盤或尾座有足夠的安全距離。

2.2 利用機(jī)床的作圖功能，把所編寫輸入的程序的加工路徑畫出，從而判斷刀具在走刀過程中會(huì)不會(huì)發(fā)生干涉。發(fā)現(xiàn)有不當(dāng)之處，可對(duì)程序進(jìn)行修改。

2.3 在正式加工之前，為檢驗(yàn)程序的正確性，可把刀架移動(dòng)至車床導(dǎo)軌中間位置，輸入刀具偏置值，然后運(yùn)行加工程序，使刀具在車床中間位置運(yùn)行，仔細(xì)觀察刀具路徑是否正確，退刀時(shí)為了安全起見，最好先退X向，再退Z向。避免發(fā)生碰撞事故。

2.4 刀具對(duì)刀完成以后，把每把刀具的每個(gè)刀具偏置值，用修改刀具偏置值的方法，把Z軸刀具偏置值加大，如加工工件長(zhǎng)度有100mm，可輸入W150.（或150以上），然后運(yùn)行加工程序，使刀具在工件右側(cè)一安全位置移動(dòng)，仔細(xì)觀察刀具路徑是否正確。判斷沒有錯(cuò)誤后再重新把每把刀具偏置改回原值，輸入W-150.。

2.5 可以在對(duì)刀完成以后，把工件卸下（卸下之前記下工件的伸出長(zhǎng)度），再運(yùn)行加工程序，使刀具安全移動(dòng)，同時(shí)仔細(xì)觀察刀具路徑是否正確。判斷沒有錯(cuò)誤后再重新裝上工件進(jìn)行加工。

2.6 初學(xué)者在加工實(shí)習(xí)中，可采用塑料棒或其它較軟材料作為坯料，使萬(wàn)一發(fā)生的刀具與工件碰撞事故的損傷程度降低。

3 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)控車床碰撞事故應(yīng)以預(yù)防為主，避免事故重要的方法就是教育學(xué)生時(shí)刻保持一顆嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男?，熟練機(jī)床操作的前提下，不分神、不大意，緊盯機(jī)床出現(xiàn)問題及時(shí)按下急停開關(guān)。

以上幾點(diǎn)做法是我?guī)啄陮?shí)習(xí)教學(xué)積累下來的經(jīng)驗(yàn)，目的是為了減少學(xué)生在數(shù)控車實(shí)習(xí)中由于編程和操作不當(dāng)而造成對(duì)數(shù)控車床的損害，減少事故的發(fā)生，確保實(shí)習(xí)的安全和實(shí)習(xí)的效果。

［1］任國(guó)興.數(shù)控車床加工工藝與編程操作.機(jī)械工業(yè)出版社，2007年2月.

［2］楊琳.數(shù)控車床加工工藝與編程.中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2008年1月.

［3］鄭小軍.減少數(shù)控車床事故發(fā)生的方法初探.科技信息，2008年第1期.