數(shù)控車實訓(xùn)撞刀原因及避免方法分析

胡協(xié)忠

摘 要：在中等職業(yè)學(xué)校，數(shù)控車工實訓(xùn)是學(xué)生專業(yè)技能形成的重要環(huán)節(jié)之一。在實訓(xùn)中，學(xué)生常因撞刀導(dǎo)致機(jī)床、刀具損壞甚至人身傷害而產(chǎn)生畏懼心理，嚴(yán)重阻礙了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。本文試圖通過對學(xué)生在數(shù)控車工實訓(xùn)中撞刀原因的總結(jié)分析，找出減少撞刀現(xiàn)象的方法與措施，從而減少撞刀的發(fā)生。這一方面可以大大加強(qiáng)學(xué)生的信心及積極性，提高數(shù)控車實訓(xùn)的教學(xué)質(zhì)量，另一方面可以延長設(shè)備的壽命，減少因機(jī)床、刀具的損壞或人身傷害造成的經(jīng)濟(jì)損失。

關(guān)鍵詞：撞刀 應(yīng)對方法 數(shù)控車工實訓(xùn) NC40-1 對刀 進(jìn)給倍率

在中等職業(yè)學(xué)校數(shù)控車工實訓(xùn)教學(xué)中，學(xué)生常因編程錯誤、操作不當(dāng)或其他原因，發(fā)生刀具（或刀架）與工件、卡盤等發(fā)生碰撞，造成刀具、刀架、卡盤、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等的損壞，嚴(yán)重時甚至危及操作者的人身安全，造成較大經(jīng)濟(jì)損失。同時，撞刀也給初學(xué)者在實訓(xùn)過程中帶來心理陰影，會讓學(xué)生在后續(xù)的實訓(xùn)操作上變得縮手縮腳，嚴(yán)重影響數(shù)控實訓(xùn)的教學(xué)質(zhì)量。為此，筆者對學(xué)生在數(shù)控車實訓(xùn)中發(fā)生的撞刀原因進(jìn)行分析總結(jié)，提出相應(yīng)的預(yù)防措施，以減少撞刀的發(fā)生率。

根據(jù)筆者分析，產(chǎn)生撞刀的原因主要有程序錯誤、操作錯誤、刀具與工件相對位置設(shè)定錯誤（即對刀錯誤）三個方面。雖然不同的機(jī)床與系統(tǒng)不同，但出現(xiàn)的問題卻大同小異?，F(xiàn)以筆者使用的太原機(jī)床廠生產(chǎn)的NC40-1數(shù)控車床（FANUC-0i-Mate TC系統(tǒng)）為例，說明產(chǎn)生撞刀的常見原因與措施。NC40-1數(shù)控車床主軸采用手動+自動換擋有級變速，進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用絕對編碼器，機(jī)床設(shè)定后機(jī)械坐標(biāo)系一般不變，因此開機(jī)后可不回零。

一、編程錯誤

數(shù)控機(jī)床依靠程序進(jìn)行加工，程序錯誤，必然會導(dǎo)致零件加工錯誤，嚴(yán)重時會導(dǎo)致撞刀發(fā)生。一般程序錯誤可通過圖形模擬發(fā)現(xiàn)。但圖形模擬只能檢查零件加工輪廓是否正確。有些錯誤不一定能檢查出來。以下是幾種常見錯誤形式及應(yīng)對措施。

1.程序中未輸?shù)短?/p>

程序中無刀號，圖形模擬能正常進(jìn)行，但加工時因無刀具補(bǔ)償校正位置，從而使刀具與工件相對位置錯誤，極易引進(jìn)撞刀。

應(yīng)對方法：程序輸入完成后，認(rèn)真檢查程序第一或第二行及換刀處有無刀號并檢查與實際刀具是否對應(yīng)。

2.未設(shè)換刀點，在工件處換刀

在數(shù)控加工中經(jīng)常要用到幾把刀具加工，通過程序能實現(xiàn)自動換刀。換刀時刀架應(yīng)遠(yuǎn)離工件和尾座，以避免刀具在回轉(zhuǎn)過程中與工件、卡盤或尾座相碰。然而經(jīng)常有同學(xué)在編程時因疏忽直接在工件處換刀，導(dǎo)致刀具與工件碰撞使刀具、工件損壞。

應(yīng)對方法：編程時要求學(xué)生將刀移動到固定的位置換刀，如X100 Z100處。程序輸入完成后，要認(rèn)真檢查換刀前有沒有退到固定換刀點。圖形模擬時認(rèn)真觀察更換刀具時是否有退刀和進(jìn)刀動作。

3.在數(shù)控實訓(xùn)中常使用G71、G73進(jìn)行循環(huán)粗車或使用G70進(jìn)行精車

為使尺寸正確，一般都會多次執(zhí)行G70精車。在G71、G73、G70前都有一個定位點。在使用G71粗車外輪廓時定位點小于最大直徑，退刀時刀具會前沖撞刀。如在G70精車前無定位點，在測量工件尺寸過程中刀具移位，當(dāng)再次執(zhí)行G70，結(jié)束退刀時刀具也會向前沖撞刀。

應(yīng)對方法：程序輸入完成后，認(rèn)真檢查G71前定位點是否大于最大直徑。檢查G70前是否有與G71前相同的定位程序行。圖形模擬時認(rèn)真觀察是否有切入工件輪廓的刀具軌跡，如有則找出錯誤的程序行。

4.切槽或鏜孔時用G0在X、Z向同時退刀

FANUC-0i-Mate TC系統(tǒng)設(shè)定的G0運行軌跡一般是先按45°線在X、Z向同時退刀，再沿余下的X或Z向退刀。因此在切槽或鏜孔時用G0在X、Z向同時退刀及易撞刀。

應(yīng)對方法：在切徑向槽時采用G1 X單向退刀，鏜孔則用Z向單獨退刀。

5.漏輸小數(shù)點

錯用G0作切削加工或切削加工時進(jìn)給率F后的數(shù)字漏輸小數(shù)點，如G1Z10F0.2錯輸成G1Z10F02。

應(yīng)對方法：程序輸入完成后，認(rèn)真檢查程序接觸工件后是否還是G0，F(xiàn)后的數(shù)字是否正確。這類錯誤圖形模擬檢查不出但極易損壞刀具，需要對程序認(rèn)真核查。

6.X方向尺寸輸錯

一般加工外輪廓X向逐漸增加，檢查確認(rèn)X是否減小，確認(rèn)是否正確。圖形模擬時要認(rèn)真觀察是否有切入工件的軌跡。

二、操作錯誤

常見的錯誤操作有以下幾點

1.對刀時進(jìn)給倍率太快，主軸未開啟

很多學(xué)生在對刀時不注意調(diào)整進(jìn)給倍率，同時又疏于觀察，經(jīng)常會使刀具以較快的速度撞到工件上，使刀具損壞，工件頂飛出卡盤。

應(yīng)對方法：強(qiáng)調(diào)在移動刀架時，必須養(yǎng)成認(rèn)真觀察刀具與工件位置的習(xí)慣，刀具靠近工件時須先啟動主軸，刀具離工件較遠(yuǎn)時可用較大倍率（C或×100），接近工件時必須減小倍率到×10或×1。

2.在主軸、工件或尾座附近換刀

應(yīng)對方法：強(qiáng)調(diào)手動換刀前觀察刀具位置的習(xí)慣，將刀遠(yuǎn)離工件、主軸及尾座，確認(rèn)無碰撞危險后換刀。

3.工件或刀具未夾緊

應(yīng)對方法：強(qiáng)調(diào)加工前要確認(rèn)工件是否夾緊、刀具是否完好、安裝是否正確并已夾緊。

4.從程序、對刀正確性方面排查原因

自動加工時刀具到第一個定位點時必須降低進(jìn)給倍率，認(rèn)真觀察定位是否正確，發(fā)現(xiàn)異常立即復(fù)位停機(jī)，從程序、對刀正確性方面排查原因。此條方法非常重要，絕大部分引起撞刀的錯誤通過這一步都可以避免。因此在實訓(xùn)中應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)。

5.退出刀具后再停機(jī)，以避免刀具損壞

自動加工中途非緊急情況需要停機(jī)的，一般等切削完成或先切換到手動狀態(tài)，退出刀具后再停機(jī)，以避免刀具損壞。

三、對刀錯誤

對刀是確定工件與刀具相對位置的重要步驟之一，對刀錯誤，刀具與工件不能建立正確的相對位置，一會引起零件加工尺寸錯誤，二會引起撞刀。對刀錯誤有以下幾方面。

1.對刀時機(jī)或方法錯誤

大部分學(xué)生喜歡開機(jī)后立即對刀，再編程后鎖住機(jī)床進(jìn)行圖形模擬，模擬正確進(jìn)行自動加工，導(dǎo)致撞刀。因為在鎖住機(jī)床進(jìn)行圖形模擬時，刀具不動，但坐標(biāo)數(shù)據(jù)在動，模擬結(jié)束后已不是原對刀時的坐標(biāo)。此時加工就易發(fā)生撞刀。正確方法是：

（1）先編程，再鎖住機(jī)床進(jìn)行圖形模擬，模擬正確后再對刀?；蛳葘Φ丁⒕幊毯蟛绘i住機(jī)床，用坐標(biāo)系設(shè)置將Z向偏移一段距離（確保安全后）進(jìn)行圖形模擬，完成后去掉Z向偏移。此過程中因未鎖住機(jī)床，工件與刀具相對位置正確，故可避免撞刀。當(dāng)然，不能偏移太多，否則會與尾座相撞。

（2）對刀之前先回零，再對刀，而后鎖住機(jī)床進(jìn)行圖形模擬，模擬結(jié)束后，在自動加工之前進(jìn)行回零或回參考點操作。此時要注意，此操作在對刀前必須先回零，如未回零，則其后即使回零也無用，仍會導(dǎo)致坐標(biāo)錯誤而撞刀。

2.對刀時尺寸測量錯誤

因?qū)W生測量時未認(rèn)真看尺或不認(rèn)尺，輸入錯誤的讀數(shù)。

應(yīng)對方法：要求學(xué)生仔細(xì)測量。教師要逐個檢查并確保每個學(xué)生會識讀游標(biāo)卡尺和千分尺。

3.數(shù)據(jù)輸入錯誤

數(shù)據(jù)輸入錯誤或數(shù)據(jù)輸入到了與程序不對應(yīng)的存貯位置。

應(yīng)對方法：要求學(xué)生數(shù)據(jù)輸入后養(yǎng)成核對習(xí)慣，并確認(rèn)刀具補(bǔ)償寄存器號與程序所用刀具補(bǔ)償寄存器號是否一致。

四、小結(jié)

以上分析包括了大部分撞刀的原因。當(dāng)然，學(xué)生在實際操作中出現(xiàn)的問題還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些。有時盡管強(qiáng)調(diào)了上述內(nèi)容，學(xué)生仍會犯錯。這就要求教師能時刻提醒并注意培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真細(xì)致的工作習(xí)慣。另外，在機(jī)床參數(shù)設(shè)置上作一些更改，也可進(jìn)一步降低撞刀的風(fēng)險，如降低G0的默認(rèn)速度、設(shè)置軟限位等。

[作者單位：無錫工業(yè)高級技工學(xué)校

（無錫江南中等專業(yè)學(xué)校）]