避免數控車床安全事故的方法

1、前言

    隨著科技的發展和社會的進步，數控機床技術不斷發展，其功能越來越完善，性能價格比也越來越高，在機械行業中已得到廣泛應用。而隨著數控車床在企業中越米越普及，數控車床教學也在職業學校中普遍開展起來。在數控車床的學習、使用過程中，編制程序和操作加工要盡量避免碰撞安全事故的發生。

    基于多年數控車床的實際使用和教學實踐，本文總結了數控車床發生碰撞安全事故的一般規律以及有關碰撞的預防和解決方法。

2、數控車床常用指令的編程技巧

    程序編制是數控加工至關重要的環節，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。

    1)編程時，對于換刀要注意留給刀具足夠的空間位置(尤其是鏜孔刀)，要在機床上實際測量確定換刀點坐標。如遇工件較長需頂尖支撐，更應特別注意。

    2)同一條程序段中，相同指令(相同地址符)或同一組指令，前面的指令不起作用，而是執行后面出現的指令。例如:G01 U100.0 U50.0 F200;執行的是U50.0, X軸相對移動50mm，而不是100mm。同理:G01 G02X30.0 Z20.0 R1O;執行的是G02.

    3)加工程序走刀路線;加工程序編寫的順序(走刀路線)必須按照工件圖紙和工藝單要求確定加工路線，為保

證零件的尺寸和位置的精度，應選擇適當的加工順序和裝夾方法，以確保加工的可行性。在確定過程中，還要注意遵循先粗后精、先近后遠、內外交叉等一般性加工原則。

    4)工件切槽加工，在編程時要注意進退刀點應與槽方向垂直，靠近工件階臺的進刀速度不能以“GO'，速度，避免刀具與工件相撞。進退刀時盡量避免“X、Z”同時移動使用，如進刀定位時先定Z軸，再定X軸;退刀時先退出X軸，再定位Z軸。同時，由于切槽刀刀頭有兩個刀尖，編程時刀尖點必須與對刀點相同，避免切槽時出現一個刀寬的誤差。

      另外，加工工件內孔過程中，當鏜削完成時，需要鏜刀快速退出內孔回至工件端面外100mm處，如果用N120G00 x00 Z100編程，這時機床將兩軸聯動，則鏜刀將與工件發生碰撞，造成刀具與工件損壞，嚴重影響機床精度，這時可采用下列程序N120 G00 Z100 ; N1300 X100 ;即刀具先退至端面外100mm處，然后再返回x坐標點，這樣便不會碰撞。

     5) G70—G73等循環指令執行后的最后一刀是從程序終點快速返回程序起點，為了避免車刀從終點快速返回起點時撞向工件，在設置起點時應注意終點與起點的連線必須在工件之外，不能跟工件的任一位置交叉，否則退刀時會出現碰撞。特別是G70精加工循環指令的起點位置更應該注意，在對指令走刀路線不熟悉的情況下，建議將G70的起點坐標設在其它粗加工循環指令的起點位置上。

    6)  "G92”指令執行之后，系統默認的走刀速度是每轉一個螺距的速度，所以“G92"后面若緊跟“G01"或“G02”等指令，必須重新設置F值，不然在高速啟動主軸的情況下，系統按螺紋加工的走刀速度執行，會出現兩種情況:一種是機床不動，伺服系統報警;第二種是刀具移動速度非?？?大于GO)，造成撞車事故。同時，普通螺紋加工時刀具起點位置要相同，"X”軸起點終點坐標要相同，避免亂扣和錐螺紋產生。

    總之，掌握數控車床的編程技巧，不但能很好地提高加工效率、加工質量，更能避免加工中出現不必要的錯誤。這需要在實踐中不斷總結經驗，不斷提高，從而使編程、加工能力進一步加強，更進一步提高編程安全。

3、數控車床加工程序安全檢查

    1)利用計算機模擬仿真系統

    隨著計算機技術的發展，數控加工教學的不斷擴大，數控加工模擬仿真系統功能越來越完善，已能模擬數控車床編程操作的整個過程。因此可用于初步檢查程序，觀察刀具的運動，判斷是否產生碰撞。

    2)利用數控系統自帶的模擬顯示功能

    現時較為先進的數控系統都帶有圖形顯示功能。當輸入程序后，可以調用圖形模擬顯示功能，詳細地觀察刀具的運動軌跡，以便檢查刀具與工件是否出現碰撞。

    3)利用數控車床的空運行功能

    利用數控車床的空運行功能可以檢查走刀軌跡的正確性。當程序輸人機床后，可以裝上刀具或工件，并進行對刀，對刀完畢，將工件取下，然后按下空運行按鈕，此時主軸不轉，刀架按程序軌跡自動運行，此時便可以發現刀具是否有可能與工件或夾具發生碰撞。在這種情況下必須保證卡盤上沒有安裝工件，否則會發生碰撞。

    4)利用數控車床的鎖定功能

    一般的數控車床都具有鎖定功能，當鎖住開關為ON時，機床不運動，但位置坐標的顯示和機床運動一樣，并且M,S,T都能執行。當輸人程序后，鎖定X, Z軸，自動運行加工程序，通過X,Z軸的坐標值判斷是否會發生碰撞。

4、避免錯誤操作

    1)操作人員對鍵盤功能鍵具體含義不熟悉，操作不熟練，對機床功能參數誤修改，易造成撞車等事故。

    2)在輸刀補值時，有時“+”號輸成“-”號，"1.75”輸成“175" ,  "X'，軸輸成“Z,"軸，"3”號刀的刀補值輸在“2"號刀的位置上等。經常會出現機床啟動后刀具在執行刀補時直接沖向工件及卡盤，造成工件報廢，刀具損壞，機床卡盤撞毀等事故。

    3)回零或回參考點時順序應為先X軸后Z軸方向，如果順序不對，機床小拖板會和機床尾架相撞。

    解決方法:初學者在沒有完全弄懂數控車床功能前盡量不要修改系統功能參數，一定要弄清基本原理，應嚴格按照操作規程進行操作，輸人程序或刀補數值后應反復檢查后方可操作。

5、機床數控系統或機械故障

    1)數控系統原因

    由于加工時進行各種操作，如輸入刀補、插人程序，執行后進行刪除等操作過多，使隨機存儲器PMA芯片中

執行程序混亂，系統執行時出現錯誤，X或Z向出現丟步，造成撞車。EPROM芯片、系統主板或驅動板中元件有損壞，造成執行程序出錯。為避免這種情況出現，要定期檢查機床系統直接插件的松緊，記錄系統的重要參數，如發現異常應及時找專業人員解決。

    2)機床機械故障

    伺服電機出現機械故障，或者由于伺服電機下的接線在操作中被拉斷，伺服電機與滾珠絲杠之間連接銷釘脫

落，使電機與拖板之間移動不同步，或絲杠中有異物(如切屑等)，造成機床兩軸中其中一個方向不動或移動緩慢，使機床出現撞車事故。操作時應做到及時調整，注意傳動系統發出的異聲，發現故障及時處理，機床導軌及絲杠使用完畢應清理干凈，定時、定期對車床油路進行檢查，確保油路的通暢。

   6、坐標系、刀補的設置必須正確

    一般的初學者有一錯誤認識，認為數控車床操作簡單，會編程序，程序模擬沒問題，機床基本結構弄明白，就可以上手操作。實際上操作者在沒有把機床坐標系(參考點)、編程坐標系、工件坐標系完全理解的情況下操作數控車床是非常危險的。

    機床坐標系是CNC進行坐標計算的基準坐標系統，是機床固有的坐標系統，參考點為機床上一固定點，參考點由安裝在機床上的零點開關決定，機床系統啟動后，進行返回參考點操作，機床坐標系就建立了。

    工件坐標系是編寫加工程序時使用的坐標系，是為了方便編程在零件圖樣上設定的直角坐標系，一般情況下，將Z軸與工件軸線重合，X軸則設在工件端面上。工件坐標系是加I工件時使用的坐標系，理論上應該與編程坐標像一頤七能否讓工件坐標系與編程坐標系一致，是操作中設置工件坐標系及刀補值的關鍵。

    在啟動機床時，一般要進行機床參考點設置。機床工件坐標系應與編程坐標系保持一致，如果出錯，車刀與工件碰撞的可能性就非常大。此外，刀具長度補償的設置必須正確，否則，要么是空加工，要么是發生碰撞。

7、結束語

    數控車床碰撞安全事故應以預防為主。作為機床操作者首先應熟悉數控系統的各種操作，掌握系統功能鍵，達到熟練操作，減少失誤，將誤操作的概率降至最低點;其次在編寫加工程序時，應根據工件特點進行，按工件的形狀及加工位置確定退刀和回零的順序是先退x向，還是先退Z向;再次應注意機床的保養，在平時加工后，絲杠，導軌應擦拭干凈，避免切屑等雜物夾在滾珠絲杠和導軌內，造成加工出現誤差，損傷導軌，影響加工。

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