關(guān)于數(shù)控機(jī)床操作中防碰撞措施的探討及分析

劉雷

摘 要：在數(shù)控機(jī)床操作過程中，碰撞是一類常見并且極具危險性的問題，它不僅影響機(jī)床加工質(zhì)量，而且很有可能給數(shù)控機(jī)床操作人員造成安全威脅。對于一些技術(shù)不熟練或是缺乏實際經(jīng)驗的操作人員來說，如何避免數(shù)控機(jī)床操作中的碰撞問題，成為數(shù)控機(jī)床操作中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。文章結(jié)合實際工作經(jīng)驗，針對數(shù)控機(jī)床中導(dǎo)致碰撞問題的常見原因，提出了幾點(diǎn)具有可行性的防碰撞措施。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；操作；防碰撞；自動加工

1 “三看、二要、一?！?/p>

從加工操作流程上看，可以將數(shù)控機(jī)床加工分為三大模塊：編程、對刀和自動加工。其中，編程和對刀是加工操作的準(zhǔn)備性工作，編程是否正確、選擇的切削用量是否合理，對刀參數(shù)的輸入是否準(zhǔn)確，都會在實際的加工中表現(xiàn)出來。因此，為了確保數(shù)控機(jī)床加工操作的準(zhǔn)確性，通常要進(jìn)行試加工，以此來檢驗數(shù)控機(jī)床自動加工是否存在問題。在試加工中，嚴(yán)格遵循“三看、二要、一?！钡募庸?zhǔn)則，能夠極大的降低機(jī)床操作中的碰撞問題。

1.1 三看

一看程序。數(shù)控機(jī)床的各項操作都是由程序指令控制完成的，通過檢查程序語句和程序名，找出其中存在的問題，及時改正。在檢查程序時，為了避免重復(fù)檢查或漏檢查，應(yīng)當(dāng)按照一定的檢查順序：首先從程序名看起，由于數(shù)控基礎(chǔ)操作的完成需要大量的程序指令進(jìn)行控制，因此在單片機(jī)的系統(tǒng)內(nèi)部也會存儲大量的程序文件，在自動方式下調(diào)出程序名，尤其要注意檢查程序名的后綴以及程序格式；其次，檢查程序片段。利用計算機(jī)軟件仿真模擬的形式，檢測具體的程序語句是否存在錯誤，如果語句編寫的上下邏輯有問題，仿真軟件會自動指出存在的問題，以便于編程人員及時的進(jìn)行程序修改，直到操作程序不存在問題。

二看工件坐標(biāo)。屏幕上會顯示當(dāng)前刀具的機(jī)床坐標(biāo)、工件坐標(biāo)等詳細(xì)信息，在進(jìn)行檢查時，要注意對照屏幕數(shù)值與實際的刀尖位置，確保兩者之間的坐標(biāo)值能夠一一對應(yīng)。由于受機(jī)床夾具、刀具磨損等因素的影響，工件坐標(biāo)往往會存在一定的誤差，如果誤差超過標(biāo)準(zhǔn)范圍，就會影響機(jī)床加工進(jìn)度，引起碰撞問題。因此，通過工件坐標(biāo)的對照，可以有效避免這一問題。

三看刀尖位置。數(shù)控機(jī)床的加工、切削操作是由刀具來完成的，因此在進(jìn)行機(jī)床檢查時，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)查看刀尖位置。刀尖在使用一段時間后，會出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，在不影響機(jī)床加工質(zhì)量的前提下，機(jī)床操作人員應(yīng)當(dāng)定期調(diào)整刀具位置，以防止刀具碰撞工件或卡盤。此外，還應(yīng)當(dāng)對照刀尖實際位置與屏幕顯示數(shù)據(jù)，如果兩者數(shù)值存在較大誤差，還應(yīng)當(dāng)停止加工操作，等停機(jī)之后退出刀具，重新安裝和調(diào)整。

1.2 二要

一要單段執(zhí)行。數(shù)控機(jī)床都具有單段SBL執(zhí)行功能，啟動該功能后，單片機(jī)每完成一個控制程序，就會自動終止加工操作，需要數(shù)控機(jī)床操作人員人工啟動下一段程序，才能開展加工操作。單段執(zhí)行的優(yōu)勢在于給予操作人員以充分的檢查時間，包括刀具檢查、坐標(biāo)檢查以及程序檢查等，從而極大的避免了碰撞事故的發(fā)生。單段執(zhí)行雖然降低了數(shù)控機(jī)床加工的效率，但是能夠大幅度提升加工質(zhì)量和避免碰撞問題，相比之下其整體加工效果更好。

二要低倍率。通過調(diào)整數(shù)控機(jī)床的速度調(diào)節(jié)旋鈕，降低刀具的進(jìn)給速度，可以在刀具進(jìn)行工件加工之前，觀察刀尖位置與坐標(biāo)顯示數(shù)值是否一致，如果兩者數(shù)值不等，可以及時關(guān)停設(shè)備，以避免碰撞問題。尤其是在工件內(nèi)孔加工時，很容易出現(xiàn)進(jìn)刀或退刀錯誤，不僅影響內(nèi)孔加工質(zhì)量，導(dǎo)致工件內(nèi)孔尺寸出現(xiàn)嚴(yán)重偏差，還會出現(xiàn)扎刀、撞刀問題。因此，選用低倍率加工速度，可以有效避免上述加工問題。

1.3 一停

準(zhǔn)確地說在自動加工過程中應(yīng)多次暫停。通過暫停，操作者可有足夠的思想準(zhǔn)備來觀察比較刀尖位置和屏幕坐標(biāo)顯示的情況，特別是切屑纏繞到工件或刀具上時，都可以按循環(huán)停止鍵，利用這段時間來解決數(shù)控機(jī)床加工中出現(xiàn)的問題，防止操作中因慌亂而出錯。

2 三點(diǎn)一線

“三點(diǎn)一線”是在編程中確定加工路線的關(guān)鍵內(nèi)容?！叭c(diǎn)”是起刀點(diǎn)、輪廓起點(diǎn)和輪廓終點(diǎn)?！耙痪€”是要加工的輪廓線。參考法納克系統(tǒng)，以外輪廓加工為例，起刀點(diǎn)就是刀具切入加工的開始點(diǎn)，編程時都是G00快速到達(dá)該點(diǎn)后開始G01加工。很多學(xué)生在運(yùn)用G71、G72、G73、G92等循環(huán)指令時，起刀點(diǎn)設(shè)置得不合理，結(jié)果退刀過程中造成刀具和工件損壞，發(fā)生危險。所以，設(shè)置起刀點(diǎn)時必須正確，起刀點(diǎn)一定要在工件毛坯范圍之外，X坐標(biāo)大于毛坯2mm，Z坐標(biāo)超出毛坯端面2～3mm。如果毛坯尺寸誤差比較大，該點(diǎn)離毛坯范圍還應(yīng)遠(yuǎn)些，防止刀具G00快進(jìn)時與工件發(fā)生碰撞。

輪廓起點(diǎn)與G71、G73加工循環(huán)中的P參數(shù)相對應(yīng)。該點(diǎn)程序段中，僅寫X坐標(biāo)，系統(tǒng)默認(rèn)Z坐標(biāo)。在執(zhí)行加工中，刀具應(yīng)在輪廓外垂直下刀，否則在系統(tǒng)執(zhí)行中會發(fā)生程序錯誤報警。輪廓終點(diǎn)與加工循環(huán)中的Q參數(shù)相對應(yīng)。該點(diǎn)X坐標(biāo)要大于或等于毛坯直徑，但必須小于加工起點(diǎn)X坐標(biāo)，否則在執(zhí)行G71退刀時會發(fā)生扎刀甚至碰件事故。終點(diǎn)Z坐標(biāo)應(yīng)在輪廓線的最左端。輪廓的起點(diǎn)和終點(diǎn)及起刀點(diǎn)之間的關(guān)系。輪廓的起點(diǎn)和終點(diǎn)Z向一左一右，X向一上一下。起刀點(diǎn)在毛坯范圍之外，X向高于輪廓終點(diǎn)與輪廓起點(diǎn)與Z向平齊。無論哪種數(shù)控系統(tǒng)或不同的切削循環(huán)，對這三個點(diǎn)的位置都必須重視，認(rèn)真分析，防止加工中出現(xiàn)問題。

“一線”即從起點(diǎn)到終點(diǎn)的連線，主要采用G01、G02和G03指令，按照每個單獨(dú)的幾何要素（即直線、斜線和圓弧等）分別編制出相應(yīng)的加工程序，構(gòu)成加工程序的各條程序，即程序段。在加工程序的編制工作中，要用最少的程序段數(shù)實現(xiàn)對零件的加工，這樣可使程序簡潔，減少出錯的幾率，提高編程工作的效率。由于數(shù)控車床裝置普遍具有直線和圓弧插補(bǔ)運(yùn)算的功能，除了非圓弧曲線外，程序段數(shù)可以由構(gòu)成零件的幾何要素即工藝路線確定的各條程序得到，這時應(yīng)考慮使用最少的程序段編制的原則。

參考文獻(xiàn)

[1]郭美英，李紅林，王志剛.淺談數(shù)控車床主軸軸承的檢測與定向裝配[J].機(jī)床與液壓，2016（14）：131-133.

[2]余軼，韓紅宇.花鍵軸數(shù)控車削加工的應(yīng)用工藝研究[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2016（04）：164-165.

[3]蔣洪羽.基于機(jī)械加工質(zhì)量的數(shù)控車床切削用量專家系統(tǒng)[J].黑龍江科技信息，2016（23）：109-111.