探討數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的撞刀現(xiàn)象及解決方法

黎敬鐵

【摘 要】本文分析數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)教學(xué)活動(dòng)中常見的三種撞刀現(xiàn)象，針對(duì)這些現(xiàn)象提出“規(guī)范具體操作流程、保證編譯程序的準(zhǔn)確性和提升學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)”的解決方法。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控車床 實(shí)訓(xùn)教學(xué) 撞刀現(xiàn)象 解決方法

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2017）01B-0095-02

隨著全世界重工業(yè)的迅猛發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在加工行業(yè)中越來越受到重視，并在其中處于重要的地位。我國機(jī)械制造行業(yè)正在興起，對(duì)零部件的要求愈加趨向高精度的方向發(fā)展，這為數(shù)控機(jī)床的發(fā)展創(chuàng)造了極大的條件。國內(nèi)高等院校也愈加注重?cái)?shù)控高質(zhì)量人才的培養(yǎng)，不斷提高數(shù)控機(jī)床的教學(xué)水平。但在數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)活動(dòng)中常遇到一個(gè)難以解決的問題—— 撞刀現(xiàn)象，它不僅影響了教學(xué)質(zhì)量，而且嚴(yán)重地威脅到師生安全以及數(shù)控機(jī)床壽命?；诖?，本文主要以現(xiàn)今高職院校的數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)教學(xué)為主要研究對(duì)象，從對(duì)刀不當(dāng)而造成的撞刀、編程不當(dāng)造成的撞刀以及不規(guī)范操作造成的撞刀等方面闡述在數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)活動(dòng)中碰到的撞刀現(xiàn)象，提出解決方法，以避免撞刀現(xiàn)象發(fā)生，確保師生人身安全，加強(qiáng)實(shí)操課程中的教學(xué)實(shí)效。

一、數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)教學(xué)中常見的撞刀現(xiàn)象

（一）對(duì)刀不當(dāng)而造成的撞刀現(xiàn)象

1.手輪進(jìn)給倍率使用不當(dāng)而造成的撞刀現(xiàn)象。在數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)課程中，多數(shù)采用的是試切法進(jìn)行對(duì)刀。這種對(duì)刀方法往往需要適當(dāng)控制手輪的進(jìn)給的倍率來進(jìn)行配合，而學(xué)生由于過度緊張，在操作中往往會(huì)忘記調(diào)整手輪進(jìn)給的倍率。當(dāng)手輪倍率以過快速率將刀具與工件接觸后，就會(huì)造成工件與刀具發(fā)生強(qiáng)烈碰撞，致使刀具損傷且較為嚴(yán)重。

2.對(duì)刀時(shí)數(shù)據(jù)輸入存在誤差而造成的撞刀現(xiàn)象。在對(duì)刀過程中，由于人為誤操作而使輸入的數(shù)據(jù)存在偏差，這樣的誤差極有可能在刀具切削工件時(shí)，易于發(fā)生撞刀現(xiàn)象。

3.混用零點(diǎn)偏移法和刀具偏移法而造成的撞刀現(xiàn)象。在實(shí)訓(xùn)課程中，也會(huì)常常采用零點(diǎn)偏移法和刀具偏移法兩種方式進(jìn)行對(duì)刀。對(duì)于零點(diǎn)偏移法而言，這種對(duì)刀方式要求必須指定一個(gè)固定的基準(zhǔn)刀具，把 G54 內(nèi)相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)定為基準(zhǔn)刀具與機(jī)床零點(diǎn)絕對(duì)刀偏的相對(duì) X、Z 值，進(jìn)而達(dá)到零點(diǎn)偏移的目的。同時(shí)把其他刀具形狀補(bǔ)償寄存器的 X、Z 值設(shè)定為相對(duì)刀補(bǔ)值。另外，對(duì)于絕對(duì)偏移法對(duì)刀方式而言，把刀具形狀補(bǔ)償寄存器的 X、Z 值都設(shè)定為相對(duì)應(yīng)的刀具刀位點(diǎn)的機(jī)床零點(diǎn)絕對(duì)刀偏值。上述兩種對(duì)刀方法不能夠進(jìn)行混編使用，如果混合使用，就會(huì)出現(xiàn)類似圖 1 和圖 2 所示的現(xiàn)象，產(chǎn)生偏值疊加，造成撞刀現(xiàn)象，損害刀具。

（二）編程不當(dāng)造成的撞刀現(xiàn)象

1.快速定位應(yīng)用不妥而造成的撞刀現(xiàn)象。在車床實(shí)訓(xùn)過程中，以最快方式把刀具移到指定位置時(shí)，往往會(huì)調(diào)用 G00程序。但不同設(shè)備內(nèi)的 G00 程序命令設(shè)置不盡相同，有的設(shè)備設(shè)定的走刀路線為折線，有的設(shè)備設(shè)定的走刀路線為直線，因此，在工件加工過程中，要時(shí)刻關(guān)注刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡，注意與工件保持一定距離，避免發(fā)生撞刀現(xiàn)象。

2.進(jìn)給量 F 值設(shè)定錯(cuò)誤而造成的撞刀現(xiàn)象。數(shù)控機(jī)床進(jìn)給量，可以分為每轉(zhuǎn)進(jìn)給量和每分進(jìn)給量兩種方式。對(duì)于國內(nèi)數(shù)控車床來講，多數(shù)是采用每轉(zhuǎn)進(jìn)給量的方式，其進(jìn)給量為主軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周所移動(dòng)的距離。通常情況下，主軸轉(zhuǎn)速保持在 S600 轉(zhuǎn)/分時(shí)，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為 F 0.5，相當(dāng)于 F300 的每分進(jìn)給量。對(duì)掌握基礎(chǔ)知識(shí)不牢固的學(xué)生，沒有注意到這些問題，只記得 F300 的進(jìn)給量等同于 F 0.5 的進(jìn)給量，因此在設(shè)置進(jìn)給量時(shí)一概把進(jìn)給量設(shè)定為 F300，而當(dāng)?shù)毒叩霓D(zhuǎn)速較快時(shí)，就容易造成撞刀現(xiàn)象。

3.圓弧插補(bǔ)指令使用不當(dāng)而造成的撞刀現(xiàn)象。對(duì)于刀架（具）前置的數(shù)控車床而言，圓弧插補(bǔ)指令的順逆與人們的日常認(rèn)識(shí)呈現(xiàn)出相反形態(tài)；對(duì)于刀架（具）后置的數(shù)控車床而言，圓弧插補(bǔ)指令的順逆與人們的日常認(rèn)識(shí)呈現(xiàn)出相同形態(tài)。多數(shù)學(xué)生把刀具后置與刀具前置相混淆，在具體加工過程中因此而發(fā)生撞刀。

（三）不規(guī)范操作而造成的撞刀現(xiàn)象

在數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)活動(dòng)中，多數(shù)學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)床較為好奇，但又急于求成，因此一心只想實(shí)訓(xùn)操作，沒有較好地掌握實(shí)訓(xùn)課前教師所講解的規(guī)定的操作規(guī)程，不能較好地按照操作規(guī)程來進(jìn)行操作造成撞刀現(xiàn)象。比如在對(duì)刀結(jié)束后，學(xué)生時(shí)常忘記校驗(yàn)程序，直接進(jìn)行加工，造成撞刀事故。這些不規(guī)范的操作具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.未能及時(shí)關(guān)閉空運(yùn)行開關(guān)而造成的撞刀現(xiàn)象。在程序模擬階段時(shí)，為了校驗(yàn)程序的準(zhǔn)確性，提高校驗(yàn)速率，往往會(huì)打開空運(yùn)行開關(guān)的方式進(jìn)行。在空運(yùn)行狀態(tài)下，機(jī)床內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軸速度較快，并且以 G00 的速度進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。學(xué)生在具體加工過程中，忘記關(guān)閉空運(yùn)行開關(guān)，這樣，由于 G00 的速度過快，造成打刀現(xiàn)象。

2.加工過程中發(fā)生誤停車而造成的撞刀現(xiàn)象。實(shí)訓(xùn)課程中，在車床正常運(yùn)行過程中，當(dāng)停止現(xiàn)今運(yùn)行的程序時(shí)，多數(shù)學(xué)生會(huì)誤操作按到“RESET”按鈕進(jìn)入啟動(dòng)循環(huán)階段，由此造成撞刀現(xiàn)象。

3.換刀點(diǎn)設(shè)置欠妥而造成的撞刀現(xiàn)象。數(shù)控車床上的回轉(zhuǎn)式刀架工作時(shí)活動(dòng)范圍大，若與工件距離較小，那么就會(huì)使工件與刀具發(fā)生碰撞。因此，在進(jìn)行實(shí)操過程中，一定要明確刀具與工件之間的安全間距，選擇合適的換刀點(diǎn)，避免撞刀。

二、防止數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的撞刀現(xiàn)象的方法

（一）規(guī)范具體操作流程

1.檢查數(shù)控車床限位裝置。在進(jìn)行實(shí)際操作前，必須仔細(xì)檢查數(shù)控車床限位裝置，要使其固定在準(zhǔn)確位置上，檢查限位塊是否牢固可靠。

2.檢查程序的完整性。要對(duì)程序進(jìn)行單段調(diào)試，時(shí)刻關(guān)注工件的加工狀況，關(guān)注顯示屏上的程序進(jìn)度。若發(fā)生任何異常，及時(shí)停止程序運(yùn)行，必須經(jīng)過完整循環(huán)之后才能進(jìn)入復(fù)循環(huán)。

3.在任何環(huán)節(jié)的調(diào)試過程中，都要按照先看后走的順序，使用較低的手輪進(jìn)給倍率。

4.對(duì)于條件允許的學(xué)校，可以采用仿真模擬軟件對(duì)零件進(jìn)行模擬加工之后，才進(jìn)行相關(guān)實(shí)際操作，以有效杜絕撞刀現(xiàn)象發(fā)生。

（二）保證編譯程序的準(zhǔn)確性

在零件加工前進(jìn)行程序設(shè)置時(shí)，要充分考慮到不同數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)之間編譯語言的區(qū)別，在加工零件前必須對(duì)運(yùn)行程序進(jìn)行及時(shí)驗(yàn)證。如通過人工檢查、空運(yùn)行檢查、仿真模擬軟件驗(yàn)證等方式進(jìn)行，確保編譯程序準(zhǔn)確無誤，盡最大程度消除撞刀風(fēng)險(xiǎn)。另外，在程序的運(yùn)行及調(diào)用時(shí)，要特別關(guān)注調(diào)用相關(guān)子程序或從中間執(zhí)行程序時(shí)可能出現(xiàn)的異常，發(fā)現(xiàn)異常要及時(shí)采取相關(guān)避險(xiǎn)措施。

（三）提升學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)

在現(xiàn)今的數(shù)控車床操作過程中，學(xué)生具備良好的專業(yè)素養(yǎng)、實(shí)戰(zhàn)技能等能夠高效完成指定的工作任務(wù)。但是多數(shù)學(xué)生對(duì)數(shù)控車床的相關(guān)知識(shí)掌握得不夠牢固，沒有較好地理解數(shù)控程序的具體含義，對(duì)產(chǎn)生撞刀現(xiàn)象的原因一知半解，這在實(shí)際操作過程中就難免會(huì)發(fā)生撞刀現(xiàn)象。因此，在進(jìn)行實(shí)訓(xùn)課程前，一定要加強(qiáng)學(xué)生對(duì)數(shù)控知識(shí)的學(xué)習(xí)，做好基礎(chǔ)工作。比如，利用相關(guān)仿真軟件加強(qiáng)學(xué)生對(duì)編程語言的學(xué)習(xí)和掌握，充分借用多媒體技術(shù)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)床的具體構(gòu)造、工作原理的學(xué)習(xí)和理解，提升學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，使其在實(shí)際操作過程中能夠有效避免出現(xiàn)撞刀現(xiàn)象。

在數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中，由于學(xué)生對(duì)車床編程掌握不熟練、對(duì)設(shè)備不熟悉而發(fā)生的誤操作等原因，常會(huì)導(dǎo)致工件與刀具發(fā)生撞刀現(xiàn)象，這種現(xiàn)象會(huì)嚴(yán)重威脅到實(shí)訓(xùn)師生的人身安全，損傷設(shè)備及刀具。另外，當(dāng)發(fā)生撞刀事故之后，多數(shù)學(xué)生會(huì)產(chǎn)生明顯的余悸心理，當(dāng)他們?cè)俅芜M(jìn)行實(shí)操時(shí)不能很好地完成實(shí)訓(xùn)要求。因此，對(duì)車床實(shí)訓(xùn)課程中易于發(fā)生的撞刀現(xiàn)象進(jìn)行研究，找出相對(duì)應(yīng)的解決撞刀現(xiàn)象方法是非常必要的。

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