試論數(shù)控實訓(xùn)教學(xué)中的安全防護

馬海濤

（上海工程技術(shù)大學(xué)高等職業(yè)學(xué)院 上海 200437）

試論數(shù)控實訓(xùn)教學(xué)中的安全防護

馬海濤

（上海工程技術(shù)大學(xué)高等職業(yè)學(xué)院 上海 200437）

數(shù)控機床相對普通機床在生產(chǎn)安全防護方面有了很大的改進和提高，但對于職業(yè)院校的學(xué)生來說，在實訓(xùn)操作中仍有很多的安全隱患。本文針對上海工程技術(shù)大學(xué)高等職業(yè)學(xué)院實訓(xùn)過程中發(fā)現(xiàn)的諸多安全問題，較全面地分析了數(shù)控實訓(xùn)過程中易出現(xiàn)的安全問題，并提出了相應(yīng)的防止措施。

數(shù)控實訓(xùn)；安全防護；安全教育；安全操作

隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，數(shù)控機床在國內(nèi)的應(yīng)用越來越普遍。數(shù)控機床是技術(shù)密集型和知識密集型的機電一體化產(chǎn)品，在制造企業(yè)里，一般都作為重要甚至關(guān)鍵工序設(shè)備使用。在許多高校實訓(xùn)中心或?qū)嶒炇依铮捕甲鳛橹攸c設(shè)備來維護。

數(shù)控機床是一種價格昂貴的設(shè)備，同時也是一種對勞動者技能要求較高的設(shè)備。如果使用者不熟悉機床的編程和操作，很容易發(fā)生設(shè)備和人身安全事故。例如，數(shù)控機床出現(xiàn)工件與刀具或機床主軸與工件相撞事故，則可能導(dǎo)致機床精度下降甚至是致命的創(chuàng)傷而無法使用；如果出現(xiàn)不合理的操作和維護，可能使機床參數(shù)、程序丟失而不能使用或引發(fā)機床故障。數(shù)控機床作為實訓(xùn)設(shè)備，使用對象是沒有實踐經(jīng)驗的學(xué)生，而大多數(shù)學(xué)生對數(shù)控設(shè)備有強烈的好奇心，都急于操作設(shè)備，卻缺乏安全意識，這樣就容易引發(fā)人身和設(shè)備安全事故，影響教學(xué)的正常進行。筆者從事數(shù)控機床操作維修多年，親身體會或目睹過許多因數(shù)控機床編程、操作不當(dāng)而引發(fā)的安全事故，參與過許多事故的分析和處理，現(xiàn)從事教學(xué)工作，認為實際生產(chǎn)中的經(jīng)驗對學(xué)生安全實訓(xùn)同樣具有重要的指導(dǎo)意義。

引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的職業(yè)素養(yǎng)

實訓(xùn)指導(dǎo)教師在傳授知識和技能的同時，一定要對學(xué)生進行安全教育，牢固樹立安全意識，要對學(xué)生從嚴要求，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的職業(yè)習(xí)慣。

就數(shù)控機床而言，新設(shè)備調(diào)試時，先應(yīng)熟悉急停按鈕位置，通電時，要作好按壓急停按鈕的準備，以防萬一。在機床通電后，CNC單元尚未出現(xiàn)位置顯示或報警畫面之前（系統(tǒng)在自檢過程中），不要觸碰MDI面板上的任何鍵。因為MDI面板上有些鍵是專門用于維護和特殊操作的，如按下這些鍵，會使CNC處于非正常狀態(tài)，在這種狀態(tài)下啟動機床，有可能引起機床的誤動作。

在操作機床后，進行返回參考點操作時，如果是數(shù)控車床，應(yīng)X軸先回參考點，Z軸后回參考點；如果是數(shù)控銑床，應(yīng)Z軸先回參考點，X、Y軸后回參考點。這樣，可避免數(shù)控車床Z軸后回參考點引起刀架撞尾座的可能性，以及數(shù)控銑床X、Y軸先回參考點引起刀具與工件或夾具相撞的危險。

在調(diào)試新程序時，一定要在“機床鎖住”方式或“單程序段”方式下，并靈活運用進給倍率旋鈕方法檢查程序和對刀的正確性。對已驗證正確的程序，每班加工產(chǎn)品前都應(yīng)空運行一遍，檢查程序軌跡的正確性。在進行工件加工時，不要變換工作方式，若修改加工程序和參數(shù)，則最好處于保護狀態(tài)。

在加工零件時，安全防護罩一定要關(guān)好，人應(yīng)站在安全區(qū)域內(nèi)，但不能離開機床，以便機床出現(xiàn)意外時好采取緊急措施。準備不用機床時，要清掃機床切屑，并加好潤滑油，將各種倍率開關(guān)或旋鈕置于零位，手搖脈沖手輪、程序保護鑰匙和機床電源開關(guān)置OFF位，并將急停旋鈕按下。

安全教育在數(shù)控實訓(xùn)中的重要性

安全教育在實訓(xùn)中是很重要的環(huán)節(jié)。而安全生產(chǎn)是為了使勞動過程在符合安全要求的物質(zhì)條件和工作秩序下進行，以防止傷亡事故、設(shè)備事故及各種災(zāi)害的發(fā)生，保障勞動者的安全健康和生產(chǎn)作業(yè)的正常進行而采取的各種措施和從事的一切活動。以某企業(yè)的安全教育為例，對員工進行安全教育是國家法律法規(guī)的要求，是企業(yè)生存發(fā)展的需求，是員工自我保護的需要。為此，參考企業(yè)的三級安全教育，我院制定了一套適合于實訓(xùn)教學(xué)的安全教育課程。

校級安全教育 學(xué)院對學(xué)生的實訓(xùn)安全問題非常重視，按照生產(chǎn)企業(yè)的標準制定了各項規(guī)章制度，并制成展板放置于實訓(xùn)車間。首先，根據(jù)要求由數(shù)控教研室組織編寫《數(shù)控機床安全操作規(guī)程》，發(fā)給參加數(shù)控實訓(xùn)的學(xué)生閱讀學(xué)習(xí)，安排針對性較強的安全教育課，請有生產(chǎn)一線工作經(jīng)驗的教師講解所操作機床的結(jié)構(gòu)和性能以及在實訓(xùn)操作中可能存在的安全問題，使學(xué)生對所接觸的機床操作安全問題有基本的認識。其次，通過觀看安全教育錄像和事故展板，讓學(xué)生對安全事故有直觀的印象，提高安全防范意識。再次，針對所學(xué)工種，具體講解其操作規(guī)程。以數(shù)控車床為例，其主要操作規(guī)程為：（1）操作前，必須戴好勞動防護品，女生戴好工作帽、不準圍圍巾、禁止穿高跟鞋。（2）操作時，不準戴手套，不準吸煙，不準與他人閑談，注意力要集中。（3）在工件運轉(zhuǎn)過程中，不準拆裝工具，不準用卡尺、千分尺測量加工零件，操作者不得進入加工區(qū)域探身取物或傳遞物品，不準用手觸摸和用棉絲擦加工零件或刀頭，不得擅自離開工作崗位，如需離崗時，必須關(guān)閉車床、切斷電源等。禁止用手接觸刀尖和鐵屑，鐵屑必須要用鐵鉤子或毛刷清理等。通過教師的講解，學(xué)生對自己所學(xué)工種的操作規(guī)程有了很深的理解，對基本的安全知識能了如指掌，為以后進入車間實訓(xùn)做好了充分的準備。

車間級安全教育 在進入車間實訓(xùn)時，有專人負責(zé)對所有學(xué)生進行本車間勞動衛(wèi)生狀況和規(guī)章制度的講解，主要介紹實訓(xùn)車間的概況，車間人員結(jié)構(gòu)、安全實訓(xùn)組織狀況及活動情況，車間危險區(qū)域，車間勞動保護方面的規(guī)章制度和對勞動保護用品的穿戴要求和注意事項，車間事故多發(fā)部位、原因，一些特殊規(guī)定和安全要求，車間常見事故和對典型事故案例的剖析。介紹車間防火知識，防火的要害部位及防火的特殊需要，消防用品放置地點，滅火器的性能、使用方法，車間消防組織情況，遇到火險如何處理等。組織學(xué)生學(xué)習(xí)安全生產(chǎn)文件和安全操作規(guī)程制度，并教育學(xué)生應(yīng)尊敬教師，聽從指揮，安全實訓(xùn)。

班組級安全教育 班組級安全教育是最直接、最重要的安全教育，學(xué)生進入實訓(xùn)車間后，參加實訓(xùn)就是由具體帶班的實訓(xùn)教師講解其崗位安全操作規(guī)程，勞動防護用品的性能和正確使用方法等。在實訓(xùn)的第一節(jié)課，組織學(xué)生學(xué)習(xí)安全技術(shù)操作規(guī)程并督促執(zhí)行，教育學(xué)生遵章守紀，正確穿戴勞動防護用品，正確使用安全刀具，制止違章作業(yè)，切實做到“三不傷害”——不傷害自己，不傷害他人，不被他人傷害。通過現(xiàn)場實訓(xùn)教師的講解和動手示范，取得的效果很明顯，大大降低了學(xué)生在實訓(xùn)過程中出現(xiàn)安全隱患的可能性。實訓(xùn)教師安排學(xué)生按規(guī)定對環(huán)境因素和危險源進行檢查并記錄，定期對本班組內(nèi)使用的設(shè)備、設(shè)施、器具、工作場所等進行檢查，發(fā)現(xiàn)隱患和不安全因素及時整改，對本班組無力解決的及時上報并采取有效的防范措施，做好記錄，避免發(fā)生人身事故及其他責(zé)任事故。對此，制定了機床運行記錄本，由每天參加實訓(xùn)的學(xué)生和帶班教師共同填寫。

傳授正確的程序編制方法

數(shù)控機床程序編制與設(shè)備使用安全有很大關(guān)系，教學(xué)過程中一定要提醒學(xué)生注意：

1.正確設(shè)定坐標系。如果沒有設(shè)置正確的工件坐標系，即使編程指令正確，機床仍有可能發(fā)生誤動作，這種誤動作有可能損壞刀具、機床、工件甚至傷及操作者。當(dāng)程序中沒有設(shè)定工件坐標系指令時，對具有回參考點功能的FANUC系統(tǒng)數(shù)控機床，一般認為在執(zhí)行完返回參考點操作后，自動選擇G54指令建立工件坐標系。如本想用G54～G59指令之一調(diào)用加工前設(shè)定好的坐標系，但在程序中又用了G50指令或G92指令設(shè)定工件坐標系，這樣G50指令或G92指令不但影響當(dāng)前工件坐標系的偏移，還會使另外五個工件坐標系也偏移相同的值，因此，在使用多個工件坐標系加工時，要注意消除G50指令或G92指令的影響。

林下養(yǎng)雞模式的實施建設(shè)，改變了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的生活、生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境狀況，引發(fā)農(nóng)民生活、生產(chǎn)方式的改變，有利于培養(yǎng)掌握現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技能、具備一定經(jīng)營管理能力的新型農(nóng)民[4]。

2.程序起點終點歸一。用G50指令或G92指令設(shè)定工件坐標系時，編程時應(yīng)考慮當(dāng)加工結(jié)束后將刀具刀位點移回到G50指令或G92指令設(shè)定的程序啟始點，否則加工下一個零件則可能出現(xiàn)撞擊事故。

3.程序輸入錯誤。這是指操作人員在輸入程序時漏輸或錯輸指令。如有學(xué)員在輸F指令時，錯把F0.08輸成F008，在運行程序時以過快的進刀速度撞向工件。在輸入程序時，有時把G01指令輸成G00指令，或X、Z值輸錯，或者小數(shù)點點錯，這一類錯誤危害很大。因此，教師應(yīng)要求學(xué)生在程序輸入后不要急于開動機床，應(yīng)靜下心來仔細檢查，把這些錯誤消除。

4.刀具軌跡的影響。在用鏜刀加工盤類零件內(nèi)孔時，不宜使用如G00 X…Z…兩坐標軸聯(lián)動方式從孔中退刀，而應(yīng)Z軸方向先退出，X方向再運動；切槽時，應(yīng)X方向先退出，Z方向再運動。

5.刀具補償?shù)倪x用與撤消。編程時沒調(diào)用刀具對應(yīng)的刀補號，在使用了帶刀補的刀具加工完畢后，沒有撤消刀具補償?shù)榷伎赡茉斐晒ぜ髲U。

6.加工中心換刀點位置不正確很容易引發(fā)安全問題。通常加工中心的換刀點Z向是固定的，X、Y向位置不定，在換刀點選擇上，應(yīng)考慮有足夠的交換空間，且不應(yīng)在工件的上方，否則可能發(fā)生與工件或夾具相撞，掉刀損壞加工零件現(xiàn)象。為避免事故發(fā)生，通常做法是編寫一個加工中心換刀程序，通常應(yīng)在主軸準停、冷卻液關(guān)、固定循環(huán)和刀具補償取消情況下返回參考點換刀。

7.絕對坐標與相對坐標混用。對于數(shù)控銑床，如用絕對坐標編制的程序卻在增量方式下運行，或者反過來，都有可能導(dǎo)致機床誤動作，在使用主程序調(diào)用子程序的編程中尤其要注意這一點。

8.使用標準型小數(shù)點編程問題。在FANUC系統(tǒng)中，若用標準型小數(shù)點編程，軸地址后面數(shù)值帶小數(shù)點與不帶小數(shù)點表示的單位不一樣。這主要取決于機床參數(shù)設(shè)置，如不閱讀隨機編程說明書，就容易出差錯。

10.英/公制轉(zhuǎn)換問題。英/公制轉(zhuǎn)換，并不轉(zhuǎn)換工件原點、參數(shù)和當(dāng)前的位置數(shù)據(jù)，使用不注意，容易出問題。如果編程選用英制單位，正確用法是在建立工件坐標系前執(zhí)行指令G20（G21指令是機床上電默認公制模態(tài)指令），但此指令具有失電記憶模態(tài)，下次機床上電時還是英制單位，此時，如果需要編寫加工公制單位程序，須重新執(zhí)行G21指令。

指導(dǎo)學(xué)生正確操作機床

程序編制出了差錯，操作者如能正確操作設(shè)備，同樣可避免事故的發(fā)生。數(shù)控機床操作之前最好了解一下程序的編制過程和內(nèi)容，操作才能做到心中有數(shù)。以下是操作過程中易犯的幾種錯誤，這些錯誤的后果將導(dǎo)致加工零件、刀具報廢或撞機事故。

1.采用G50指令編程，調(diào)試程序時，采用機床鎖住方式運行，但由于某種原因程序沒運行完畢，復(fù)位后再運行程序加工很容易撞擊工件或夾具。正確方法是復(fù)位后回參考點，再將基準刀移到G50指令設(shè)定的起始點上。

2.刀具補償值計算錯誤或?qū)Φ斗椒ㄥe誤。在使用多刀加工的機床中，由于每把刀具長短不一，就需采用刀具補償來解決。根據(jù)基準點選擇位置，確定補償值有絕對長度和相對長度兩種方法，采用相對長度則補償方向容易出錯，當(dāng)被測刀具比基準刀具長時，使用G43指令應(yīng)輸入正補償值（上抬），反之則輸入負補償值。另外，對刀時，如使用標準棒和塞尺，要考慮標準棒和塞尺的值。

3.數(shù)控車床刀具沒裝在規(guī)定位置，比如程序運行調(diào)換第一把車刀T0101，結(jié)果刀架第一位置上不是車刀，這將帶來嚴重后果。在加工中心中很容易出現(xiàn)這種事故。

4.調(diào)錯加工程序，這類問題在學(xué)生中也常出現(xiàn)，為避免差錯，要求學(xué)生嚴格按照零件加工程序單調(diào)取程序，在程序輸入后最好是先作圖形檢驗，檢查程序正確無誤后，再對刀。因為，在作圖形檢驗時，為了安全起見，要求操作者將機床空運行開關(guān)、機床鎖定開關(guān)、輔助功能開關(guān)等全部鎖定，這樣在作圖形檢驗時，機床只作圖，其他所有的運動都是靜止?fàn)顟B(tài)。在圖形檢驗完成后，機床必須回參考點。

以上四種操作錯誤，只要能做到先空運行檢查后加工，一般均可發(fā)現(xiàn)并避免。

5.對刀測量時，一定要主軸停轉(zhuǎn)，移出安全距離再換刀。

6.操作之前，應(yīng)將安全防護罩關(guān)好，以防換刀和鐵屑傷人。

7.機床空運行調(diào)試時，要注意編程中運行軌跡是以快速進給方式進行，程序中進給速度F不起作用，所以為防止撞擊事故發(fā)生，要么不裝工件，要么不裝刀具更保險；采用機床鎖住功能運行檢查，如果對機床鎖住功能錯誤理解為沒有任何機械動作發(fā)生，則很容易喪失警惕而可能被刀具轉(zhuǎn)位劃傷。

8.對于加工中心機械手換刀動作未執(zhí)行完畢而中途停止或數(shù)控車床換刀指令沒響應(yīng)，這時如果在不安全區(qū)域操作，是很危險的。最好是按復(fù)位或急停按鈕，取消指令功能后再操作。

9.數(shù)控車床刀具桿部尺寸通常無嚴格要求，對臥式刀架而言，如是多工位都有刀具，則要考慮徑向方向不能伸出太長，以防轉(zhuǎn)位時與床身后壁（傾斜結(jié)構(gòu)式）或機床拖板發(fā)生干涉。此外，還要考慮相鄰刀位上的刀具對工件的干涉，在加工大直徑工件時容易出現(xiàn)處于非加工刀位上的刀具與工件干涉現(xiàn)象。這在調(diào)試程序時要特別注意，因為空運行是檢查不出來的。

指導(dǎo)學(xué)生正確對數(shù)控機床進行維護

數(shù)控機床維護保養(yǎng)和修理時一定要在斷電后進行，因為通電狀態(tài)保養(yǎng)和修理容易觸電或引起機床誤動作；不要用手觸摸數(shù)控電柜內(nèi)帶警示符號的元件或電路板，否則有電擊危險；當(dāng)數(shù)控機床出現(xiàn)電池報警時，應(yīng)及時更換正確規(guī)格的電池，在給數(shù)控機床更換CMOS RAM存儲器支持電池時，千萬不要斷電，否則會造成存儲器內(nèi)的零件程序、機床參數(shù)、數(shù)據(jù)丟失；應(yīng)配備專業(yè)技術(shù)人員對數(shù)控機床進行日常維護保養(yǎng)，實訓(xùn)教師應(yīng)加強實訓(xùn)教學(xué)期間的巡回指導(dǎo)和監(jiān)督。

受教育者經(jīng)過自身實踐，反復(fù)糾正錯誤動作，逐漸領(lǐng)會和掌握正確的操作要領(lǐng)，才能不斷提高安全技能的熟練程度。在數(shù)控實訓(xùn)教學(xué)時，教師要有責(zé)任心，教學(xué)方案應(yīng)設(shè)計得仔細周到，所有安全事項都應(yīng)以文件形式發(fā)給每一位實訓(xùn)學(xué)生，并反復(fù)提醒。在上機床操作過程中，要求學(xué)生做到 “先勤于動腦，后慎于動手”，膽大心細，才能避免安全事故發(fā)生。

[1]謝超.數(shù)控機床操作與實訓(xùn)[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2007.

[2]劉建.機械制造企業(yè)新工人三級安全教育讀本[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2009.

[3]陳春榮.安全教育在數(shù)控機床實訓(xùn)中的重要性[J].科教導(dǎo)刊，2010（13）.

[4]陳寶玲.數(shù)控機床常見故障及判別方法[J].天津職業(yè)院校聯(lián)合學(xué)報，2010（5）.

[5]劉嬌月，邰鑫，王光民.數(shù)控實訓(xùn)安全化管理的實踐[J].機械職業(yè)教育，2010（11）.

G712

A

1672-5727（2012）07-0122-03

馬海濤（1975—），男，山東泗水人，上海工程技術(shù)大學(xué)高等職業(yè)學(xué)院一級生產(chǎn)實訓(xùn)指導(dǎo)教師，主要從事機械加工實訓(xùn)教學(xué)。