如何有效地降低數(shù)控機床事故發(fā)生的幾率

孫光玉

（山東常林集團 中川液壓公司，山東 臨沭 276700）

很多新型企業(yè)的數(shù)控機床已占據(jù)了設(shè)備的主導(dǎo)地位，從2003年起我國已成為全世界最大的數(shù)控機床消費國，同時也是世界最大的數(shù)控機床進口國。引進這些高端的設(shè)備的企業(yè)由于使用經(jīng)驗的欠缺以及技術(shù)人員的水平跟不上，數(shù)控機床事故時有發(fā)生，造成機床精度下降、耽誤生產(chǎn)、維修費用昂貴等諸多嚴(yán)重問題，如何健康、高效地使用數(shù)控機床，減低數(shù)控機床事故發(fā)生的幾率，將是企業(yè)研究的重要課題。

數(shù)控機床事故發(fā)生的原因分析

1）操作人員，編程人員，調(diào)試人員加工經(jīng)驗缺乏、對可能出現(xiàn)的事故沒有預(yù)估、判斷、處理的能力，機床功能不熟悉、對程序指令不完全掌握等問題造成的事故

①刀具裝夾時徑向伸出太長，刀塔旋轉(zhuǎn)時與護板造成碰撞事故。轉(zhuǎn)動刀塔時，未檢查刀塔上的刀具與卡盤及卡盤上的工件的干涉情況，刀具由于軸向伸出過長造成撞。

②修改某段程序時，未對全局做考慮，只修改了前段程序，對后段程序沒有聯(lián)系起來校對，加工過程又沒有執(zhí)行單段運行程序，退刀路線錯誤造成刀具和工件相撞。

③刀具松動，造成刀具在加工過程中驟然發(fā)生事故，造成嚴(yán)重后果。

④加工內(nèi)孔退刀時，未對退刀點刀具與工件是否有干涉進行確認(rèn)就加工，造成刀具與工件干涉。

⑤在用對刀儀對刀時，刀具未退刀足夠的安全距離換刀，與對刀儀發(fā)生干涉，造成對刀儀損壞。

⑥刀對刀錯誤，刀具所設(shè)置的Z0點，與實際工件Z0點不符，在G0定位過程中，刀具與工件干涉，發(fā)生碰撞。

⑦程序中換刀點設(shè)定不對，或編程時退刀指令輸入錯誤。換刀點設(shè)定過近，調(diào)用新刀時刀盤旋轉(zhuǎn)，長柄刀具與工件或卡盤相撞。

⑧空運行時未檢查干涉，快速倍率過高造成刀具與工裝碰撞，空運行測試程序時，留出足夠安全距離，并檢查干涉情況。

⑨對指令運用不熟悉，例如：在用G81循環(huán)時，指令未取消的情況下，執(zhí)行了換工作臺指令，造成刀具損壞，工件報廢。

⑩切削量、進給率、轉(zhuǎn)速等參數(shù)設(shè)置過大或不合理，造成悶車、扎活、打刀等事故。

?退刀指令有三種路徑，先X向再Z向退刀，先Z向再X向退刀或X向同時退刀，退刀指令一般都采取快速移動指令，如果刀尖在工件內(nèi)部或中途存在干涉，退刀中路徑安排錯誤造成工件報廢或發(fā)生碰撞。

2）程序、數(shù)據(jù)、刀補，工件坐標(biāo)系或加工條件發(fā)生變化后，大意，沒有執(zhí)行這些變化點后的規(guī)范操作等造成的事故

①程序代碼輸入錯誤，Z輸成了G造成運行路線錯誤，未及時發(fā)現(xiàn)而發(fā)生事故。編程時、手動對刀輸入坐標(biāo)值，修改刀補時漏掉小數(shù)點或輸錯小數(shù)點位置造成數(shù)據(jù)錯誤未發(fā)現(xiàn)而發(fā)生事故。對刀時刀具號輸錯，使實際的刀具與刀偏值不匹配，加工中數(shù)控系統(tǒng)按照錯誤的刀偏數(shù)據(jù)來計算加工路徑，造成事故發(fā)生。

②工件裝夾過程中，未認(rèn)真核對工件的裝夾位置，使工件未放置到位，造成刀具與工件碰撞。

③加工中對切削量、進給率等參數(shù)進行調(diào)節(jié)后，操作人員未進行仔細(xì)觀察調(diào)試或離開機床，此時若切削中出現(xiàn)異常情況則無法及時處理，造成過載停車，甚至損壞刀具、工件或損傷機床。

④程序坐標(biāo)原點設(shè)定不對、或者為了空運行程序留出安全距離而偏移工件坐標(biāo)系后未改回來而執(zhí)行對接時，切斷刀與第二主軸相撞造成的事故。

⑤操作中斷，按下復(fù)位按鈕，再繼續(xù)從終止的程序段加工，由于沒有完全恢復(fù)操作停止前的狀態(tài)，處理不及時造成事故。

3）切削中造成工件脫落和飛出的事故

①工裝設(shè)計加工中，夾緊螺絲旋合長度太短，加工中工件脫落，飛出。未對設(shè)計，加工完的工裝可行性、可靠性、穩(wěn)定性未進行充分論證，夾緊力、扭矩、切削力未計算情況下盲目使用造成事故。

②當(dāng)沒有正確夾緊工件時，若主軸啟動，則工件將會飛出 ，由于過大的切削力或離心力引起卡盤夾緊力降低，將導(dǎo)致工件飛出。

③毛坯尺寸不一致時未仔細(xì)區(qū)分，直接加工，余量過大造成刀具與工件相撞。工件的毛坯有時會出現(xiàn)外形尺寸偏差較大或形狀不規(guī)則，如不區(qū)分或加以預(yù)先分類規(guī)整，直接裝夾加工，在切削前的快速定位階段就會撞上工件或第一次切削時余量過大引起悶車、過載甚至造成旋轉(zhuǎn)工件脫落飛出的嚴(yán)重后果。

預(yù)防和避免事故發(fā)生的措施和注意事項

（1）有些公司新人較多，加之生產(chǎn)任務(wù)過緊，容易造成設(shè)備事故頻發(fā)，對員工培訓(xùn)尤其重要。必要編程和操作培訓(xùn)，禁止沒有經(jīng)過各項考核合格的新人獨立操作，頂崗。

事故反應(yīng)能力模擬訓(xùn)練，避免在事故發(fā)生時手足無措，加重事故的嚴(yán)重程度。機床配備了[緊急停止]按鈕、[暫停]按鈕、進給倍率開關(guān)、復(fù)位鍵等功能按鈕，你在事故發(fā)生前按下暫停按鈕，在事故發(fā)生的1～2秒按下急停按鈕或者在事故發(fā)生的3～10秒按下急停按鈕，造成的事故的嚴(yán)重程度會大大的不同，堅持進行相關(guān)的培訓(xùn)和訓(xùn)練，有利于降低事故發(fā)生的幾率。

（2）大量的實踐證明，夏季高溫時期，數(shù)控系統(tǒng)的故障率大大增加，很易造成碰撞事故的發(fā)生。潮濕的環(huán)境也會降低數(shù)控車床運行的可靠性，因此應(yīng)對數(shù)控車床環(huán)境采取去濕措施，以避免電路短路，造成數(shù)控系統(tǒng)誤操作，發(fā)生碰撞事故。同時，要求使用環(huán)境恒溫，以確保機床的工作精度，一般要求恒溫20攝氏度左右，還要求數(shù)控車床遠(yuǎn)離鍛壓設(shè)備等振動源，遠(yuǎn)離電磁場干擾，遠(yuǎn)離電焊機，遠(yuǎn)離線切割機床以及電火花機床等電加工機床。

電網(wǎng)和地線的要求。數(shù)控系統(tǒng)的電源變壓器和伺服變壓器都有多個抽頭，外接電源必須正確。另外，還要進行電源電壓波動范圍的確認(rèn)，一般數(shù)控系統(tǒng)允許電壓的波動范圍為額定值的80%～110%，如果電源電壓波動范圍超出數(shù)控系統(tǒng)的要求，應(yīng)考慮配備交流穩(wěn)壓器，以保證系統(tǒng)安全可靠地運行。同時，數(shù)控車床一般要求接地電阻小于5歐姆，不允許有較大的反射干擾。若電壓或接地達不到上述要求，數(shù)控系統(tǒng)就會不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)莫名其妙的碰撞事故。

（3）手動操作前的各項預(yù)估檢查。如機床是否已經(jīng)回零，工件的裝夾是否牢靠，夾緊力是否合適，伸出長度是否夠長，刀具是否裝夾正確、牢固，主軸的手柄是否到位，工件旋轉(zhuǎn)時是否有干涉等等，通過這一系列的預(yù)估檢查，來避免發(fā)生事故。

（4）程序編制是數(shù)控加工至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，對機床編程說明書仔細(xì)閱讀并徹底理解和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。

手動編制的程序最好要經(jīng)過數(shù)控加工模擬仿真的校驗，現(xiàn)在數(shù)控仿真軟件功能日趨完善。因此可用于初步檢查程序，觀察刀具的運動，刀具與工件的干涉以及刀具與夾具的干涉，來確定是否有可能發(fā)生碰撞。

在數(shù)控技術(shù)密集的企業(yè)，有效的應(yīng)用CAD/CAM軟件，也能有效彌補手動編程和手動輸入失誤、錯誤等缺陷，它能一體化的解決加工代碼生成、加工仿真、代碼校驗等工作。有效運用這些軟件功能和提高應(yīng)用水平，也是減少事故發(fā)生的有效措施。

（5）首件調(diào)試加工非常重要，要有不急不躁的調(diào)試心理。在受酒精、藥物和情緒的影響下，不要對機床進行操作、編程和調(diào)試。

①空運行程序，檢查坐標(biāo)值是否正確，檢查圖形模擬走刀路線是否正確，避免程序有些錯誤如把G01輸成G00、X、Z值輸錯，小數(shù)點點錯或者漏掉GO1等未被發(fā)現(xiàn)時的事故。

②設(shè)置工件坐標(biāo)系，編程坐標(biāo)原點和工件坐標(biāo)原點要一致，設(shè)置好坐標(biāo)系后要再確認(rèn)一遍。對刀完成后，預(yù)估可能會出現(xiàn)干涉的刀具，要手動運行到程序的X/Z終點，手動轉(zhuǎn)動卡盤，檢查相關(guān)刀具與卡盤，工裝，工件等的干涉情況。

③程序里有用到刀具半徑補償G41/G42刀具，設(shè)置正確的刀尖半徑補償和刀尖位置號。

④調(diào)試程序時必須把G00速度選擇開關(guān)打在F0擋上，讓刀具以較慢的速度靠近工件，否則，一旦刀偏有錯，刀具從換刀點以G00方式極快地運動到進刀點時，可能會與工件發(fā)生強烈的碰撞，讓操作者無所適從，來不及排除險情；相反，讓刀具以較慢的速度靠近時，即使刀偏有誤，操作者也有充裕的時間給予調(diào)整。相應(yīng)的調(diào)低進給賠率開關(guān)和主軸倍率開關(guān)，防止因切削參數(shù)選擇過大，造成刀具崩刃和負(fù)載過大等事故的發(fā)生。

⑤單段運行程序，檢查剩余移動量和移動方向是否有干涉。時刻觀察屏幕上刀具坐標(biāo)的變化和程序中的運動終點坐標(biāo)與刀具實際運動的坐標(biāo)是否一致。

⑥程序調(diào)試過程中，養(yǎng)成規(guī)范的調(diào)試動作。操作者可將一只手指放在循環(huán)啟動按鈕上，另一只手指放在循環(huán)保持按鈕邊，以便在緊急時刻能及時停止機床的運動。同時，時刻記住緊急按鈕的位置，以便不時之需。

根據(jù)多年從事數(shù)控的經(jīng)驗和眾多案例的研究分析，我們總結(jié)出以下數(shù)控機床預(yù)防操作事故規(guī)程，可以對操作事故的預(yù)防起到積極的指導(dǎo)作用。

①數(shù)控設(shè)備定人定機操作。 操作者必須熟練掌握設(shè)備動作，性能，各按鈕作用和操作規(guī)程、未取得資格前不得操作設(shè)備。

②兩個以上人員操作設(shè)備時必須做好協(xié)商交接工件，未經(jīng)操作人員同意嚴(yán)禁擅自更換設(shè)備狀態(tài)。

③操作人員應(yīng)不斷加強業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)，不斷提高責(zé)任心。

④首件加工前必須仔細(xì)校驗、檢查程序，并經(jīng)單段加工試驗后方可進行自動加工。

⑤對程序和數(shù)據(jù)修改后必須格外細(xì)心、不要大意，并按首件加工步驟執(zhí)行。

⑥對編程中的坐標(biāo)原點及換刀點的選擇必須做到安全第一、萬無一失。

⑦合理選用切削參數(shù)，如轉(zhuǎn)速、切削量、進給量等，杜絕超負(fù)荷使用設(shè)備。

⑧嚴(yán)格檢查工件毛坯，對于毛坯外形過大(或過小)者必須預(yù)先處理。

⑨工件裝夾要牢靠、位置合理，夾緊力調(diào)節(jié)恰當(dāng)。

⑩每個班次檢查一遍刀桿，刀片的夾緊狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。

?操作中必需謹(jǐn)慎細(xì)心，嚴(yán)防手動移動機床時發(fā)生碰。

?設(shè)備出現(xiàn)異?；蜃曹囀鹿?，必須立即通知維修人員檢查設(shè)備狀況，不得隱瞞拖延。

?未經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)和認(rèn)可，嚴(yán)禁調(diào)整和修改機床參數(shù)。

?認(rèn)真切實按照操作說明每日按時保養(yǎng)設(shè)備，如實填寫設(shè)備點檢表。

應(yīng)急措施：生產(chǎn)過程中如發(fā)現(xiàn)設(shè)備、工件有異常情況或聲音，應(yīng)立即按下急停按鈕，停止機床運行。

企業(yè)只有從實際出發(fā)，結(jié)合企業(yè)的自身狀況，找出最佳解決方案。才能減少事故發(fā)生的幾率，才能實現(xiàn)設(shè)備的健康、高效運行。