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        數(shù)控車床加工實(shí)訓(xùn)中的故障分析

        2014-11-29 04:31:58代曉俊DAIXiaojun
        價值工程 2014年31期
        關(guān)鍵詞:外圓車床數(shù)控車床

        代曉俊DAI Xiao-jun

        (昆明理工大學(xué)工程訓(xùn)練中心,昆明 650000)

        (Engineering Training Center,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650000,China)

        0 引言

        隨著數(shù)控加工技術(shù)的不斷發(fā)展成熟,數(shù)控車床被越來越廣泛地應(yīng)用于各個加工領(lǐng)域,它以其高質(zhì)量高精度的特點(diǎn)受到了人們的一致歡迎。數(shù)控車床作為一種高效高技術(shù)含量的自動化機(jī)床,逐步實(shí)現(xiàn)了機(jī)、電、儀一體化,它將現(xiàn)代信息技術(shù)、自動化技術(shù)以及精密機(jī)械等各項(xiàng)新技術(shù)綜合應(yīng)用于整個加工環(huán)節(jié)中,符合現(xiàn)代化機(jī)床加工的特點(diǎn)。

        對數(shù)控專業(yè)的學(xué)生而言,熟練掌握數(shù)控車床加工的基本操作要領(lǐng)和規(guī)范,明確操作技能是其開始后續(xù)學(xué)習(xí)的前提和基礎(chǔ)。但由于學(xué)生的基礎(chǔ)知識掌握存在一定的問題,因此在實(shí)際操作時常會因?yàn)椴僮鞑划?dāng)導(dǎo)致車床出現(xiàn)故障,嚴(yán)重時甚至?xí)l(fā)安全事故。因此,學(xué)校必須加強(qiáng)對學(xué)生的數(shù)控車床加工安全教育,強(qiáng)化其安全意識,引導(dǎo)其自覺規(guī)范操作,從而有效地防止安全事故的出現(xiàn)。

        1 數(shù)控車床的典型故障分析

        1.1 數(shù)控車床超程警報

        在課堂授課時,教師會教授學(xué)生車床測量系統(tǒng)的基本原理,即當(dāng)機(jī)床出現(xiàn)斷電情況時,重新接通電源后必須先使系統(tǒng)坐標(biāo)重返參考點(diǎn)才能進(jìn)行操作,否則會影響系統(tǒng)精度。但學(xué)生在進(jìn)行數(shù)控車床操作時,由于車床滑板處于限位開關(guān)極限,或擋板距參考點(diǎn)開關(guān)過近,導(dǎo)致?lián)鯄K越過限位開關(guān),系統(tǒng)發(fā)出超程警報。

        為避免上述情況的發(fā)生,在操作前,學(xué)生必須先確定系統(tǒng)的當(dāng)前工作位置是否正常,若已處于極限位置,則在返回參考點(diǎn)時必須控制滑板移動速度,保證操作安全。車床超程本身并不會對系統(tǒng)造成嚴(yán)重?fù)p害,但車床坐標(biāo)不準(zhǔn)勢必會導(dǎo)致工作臺移動錯誤,最終導(dǎo)致絲杠損壞。

        1.2 編程不當(dāng)導(dǎo)致碰撞

        1.2.1 正確使用GOO 指令

        GOO 指令是數(shù)控車床加工時最常用的一種指令,它具有工作速度快和走刀軌跡不定的特點(diǎn),因此在實(shí)際操作中具有一定的危險性。由于GOO 指令是一種定點(diǎn)指令,在實(shí)際編程中使用G00 X80.0 Z50.0 程序段,則根據(jù)其編程特點(diǎn),可以確定其四種走刀軌跡。其中,除路線1 以外,其他三種路線均會出現(xiàn)碰撞。具體情況見圖1。因此,為避免“撞刀”,必須將其程序段分為GOO X80.0;Z50.0;以保證其走刀軌跡為路線1。

        1.2.2 正確理解和執(zhí)行復(fù)合固定循環(huán)指令

        在使用粗車循環(huán)指令前,必須保證循環(huán)快速回刀點(diǎn)的刀具循環(huán)處于完成狀態(tài),否則會損壞刀具和工件。如圖2中,A 點(diǎn)位置為正確回刀位置,它處于端面和毛坯徑向尺寸之外,整個回刀過程不會造成工件損壞,而B 點(diǎn)則會導(dǎo)致回刀時出現(xiàn)碰撞,碰壞工件和刀具,影響數(shù)控機(jī)床使用壽命。

        圖1 GOO 使用不當(dāng)出現(xiàn)碰撞

        圖2 復(fù)合固定循環(huán)指令使用不當(dāng)出現(xiàn)碰撞

        1.3 編程時選刀不當(dāng)

        若學(xué)生在進(jìn)行數(shù)控編程時選擇刀具不當(dāng),也會發(fā)生碰刀情況,影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

        圖3 數(shù)控車床加工零件時選刀的重要性分析

        如圖3 中所示零件,學(xué)生在看到其基本形狀時,會將其定位為外圓加工,進(jìn)而選擇90 度外圓偏刀作為其加工用刀進(jìn)行加工。這種加工思路看似可行,但稍加分析,便能發(fā)現(xiàn)其中存在的問題,選擇外圓偏刀進(jìn)行加工只是一種理想化狀態(tài),學(xué)生并未考慮到其加工工藝和可行性。首先,通過分析該零件的一些相關(guān)數(shù)值可以發(fā)現(xiàn),特別對圓弧的切線角度進(jìn)行分析,就會發(fā)現(xiàn)該零件加工時,主偏角和副偏角均有極限范圍。主偏角和副偏角均應(yīng)須大于36.9 度才不會使刀具與工件相碰,而一般的90 度于外圓偏刀副偏角在15 度之內(nèi),如果使用該刀,在圖示的2,3,5 點(diǎn)附近看到明顯的碰撞現(xiàn)象口,如果選用45 度外圓偏刀,在本零件的加工時,將是合適的刀具。如果圖3 中1 點(diǎn)處的外圓直徑大于φ6mm,構(gòu)成虛線所示的臺階軸,則不能繼續(xù)使用45 度外圓偏刀加工錐面和端面,如1 點(diǎn)處的刀具將碰撞端面。

        1.4 螺紋加工時主軸轉(zhuǎn)速過快

        在進(jìn)行螺紋加工時,由于其自身加工必須控制其全程加工速度,使其保持在低速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下。而在進(jìn)行外圓加工和割槽加工時,由于主軸轉(zhuǎn)速較快,到螺紋加工時學(xué)生忙于更換刀具和控制程序,容易忽略速度調(diào)整,導(dǎo)致主軸轉(zhuǎn)速過快,進(jìn)給速度過大,容易出現(xiàn)爛牙情況,加之被加工材料較硬,會嚴(yán)重?fù)p壞刀具,影響其使用壽命。

        因此,學(xué)生在螺紋加工前一定要將主軸轉(zhuǎn)速換至76-120r/min,這樣才能確保安全完成螺紋加工。指導(dǎo)老師應(yīng)嚴(yán)格把好這一關(guān),以有效杜絕此類事故的發(fā)生。

        1.5 對刀時不轉(zhuǎn)主軸

        出現(xiàn)此類問題的主要原因?yàn)閷W(xué)生操作時疏忽大意。學(xué)生在進(jìn)行數(shù)控車床加工時,由于刀具強(qiáng)度較大但韌性較差,此時如果不轉(zhuǎn)主軸即進(jìn)行對刀,會使刀具承受彎矩力過大,發(fā)生斷折。

        此外,在進(jìn)行數(shù)控車床加工時,學(xué)生還應(yīng)注意及時檢查工件或刀具的使用情況,若出現(xiàn)磨損和故障應(yīng)盡早維修或更換,同時還要保證工件或刀具處于夾緊狀態(tài),避免出現(xiàn)脫落情況。另外,在實(shí)際操作時操作者還要用手扶好車床刀架,以保證其平衡性,同時還要保證車床參數(shù)的穩(wěn)定性,不可隨意修改和替換。

        2 結(jié)束語

        本文以昆明理工大學(xué)為例,通過研究和分析該校數(shù)控車床加工專業(yè)的加工實(shí)訓(xùn)過程中所存在一系列問題,劃分出一些典型故障類型,并分析了其故障產(chǎn)生原因及相應(yīng)的解決對策,以強(qiáng)化學(xué)生的安全意識,引導(dǎo)其自覺規(guī)范操作行為,關(guān)注操作細(xì)節(jié),不斷提高其實(shí)踐操作水平。

        [1]張濤,陳發(fā)東,董建榮.數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)操作常見失誤分析[J].機(jī)械工程師,2008(03).

        [2]王春霞,戴怡,董學(xué)文.數(shù)控車床螺紋加工故障樹分析[J].天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)學(xué)報,2012(01).

        [3]曾彥.對數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)教學(xué)中若干常見問題淺析[J].科技廣場,2011(11).

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