數(shù)控機(jī)床操作防碰撞措施探討

孫后法

(徐州開放大學(xué)，江蘇 徐州 221000)

0 引言

在數(shù)控機(jī)床的操作中，經(jīng)常會遇到碰撞問題，該類問題的出現(xiàn)不僅會影響機(jī)床的加工質(zhì)量，還會威脅操作人員的安全，為避免出現(xiàn)類似問題，應(yīng)采取合理、科學(xué)的防碰撞措施。

1 三看、二要、一停

數(shù)控機(jī)床加工被概括成3大核心任務(wù)，分別為編程、對刀、自動加工。編程準(zhǔn)確與否，選取的切削用量是否科學(xué)，對刀正確與否，均在自動加工中凸顯出。為了避免出現(xiàn)安全事故，實施自動加工時，核心在于首件，即“首件試切加工”，主要是為找到失誤要素。因此，在加工過程中應(yīng)做到“三看二要一?！?，以免出現(xiàn)碰撞，提高加工質(zhì)量。

1.1 三看

1)一看程序。查看程序名準(zhǔn)確與否。由于系統(tǒng)內(nèi)部儲存許多程序，故需要認(rèn)真檢查程序名。假如程序名不準(zhǔn)確，需要將運(yùn)行的程序再次調(diào)出，同時在屏幕上顯示被改正的程序名。檢查程序段，如果屏幕上正在顯示加工程序段，可查看程序段來明確語句準(zhǔn)確與否，能否和目前加工工藝相似，通過查看程序段來確定加工目的能否和正在執(zhí)行加工段的目的相符。假如刀位移動方向和程序段目的不符，需要立即暫停，進(jìn)行復(fù)位，并立即退刀不與工件接觸，然后找出原因[1]。

2)二看工件坐標(biāo)。在屏幕上顯示刀具機(jī)床的坐標(biāo)，其中，工件坐標(biāo)等 同于剩余值。在自動加工過程中，可以查看到工件的坐標(biāo)值與剩余值。只不過，坐標(biāo)值主要是工件所處位置，剩余值則是程序段目標(biāo)點(diǎn)剩下的距離。

3)三看刀尖所處位置。關(guān)于數(shù)控機(jī)床的輪廓，即刀尖行走軌跡，查看刀尖位置也就是查看刀尖對應(yīng)工件的位置。在加工期間，“三看”統(tǒng)一不變，特別是工件坐標(biāo)與刀尖位置，必須一同查看，查看刀尖位置是否和工件坐標(biāo)相符，而刀尖至工件的距離等同于顯示的剩余值，在該種情況下，是否會出現(xiàn)碰撞工件事件，至關(guān)重要。假如刀尖位置和顯示值不相等，應(yīng)立馬停止運(yùn)行，緊接著復(fù)位、停車，最后退出工具，找出錯誤成因。

1.2 二要

1)一要單段運(yùn)行。由于數(shù)控機(jī)床具備“SBL”運(yùn)行功能，在運(yùn)行階段，每運(yùn)行完一個程序段，須暫停加工。如果持續(xù)運(yùn)行程序，應(yīng)重新按下啟動鍵，運(yùn)行下一個程序段。借助單段運(yùn)行，讓操作員有充足時間檢查程序、坐標(biāo)以及查看刀尖時間，避免出現(xiàn)碰撞。尤其是換刀時，應(yīng)密切關(guān)注車刀能否退到換刀點(diǎn)，能否和工件發(fā)生碰撞[2]。

2)二要低倍率。在數(shù)控機(jī)床的操作面板上，可以調(diào)節(jié)進(jìn)給速度。低倍率是指在加工期間調(diào)整刀具的進(jìn)給速度。關(guān)于GOO進(jìn)給速度，主要以法納克系統(tǒng)為例，在加工首件的過程中，因刀尖遠(yuǎn)離工件距離，一般將倍率設(shè)置為100%。當(dāng)工具慢慢接觸工件時，倍率設(shè)置為25%?？刂频毒哌M(jìn)給速度，方便操作人員對比刀尖位置和剩余值，避免出現(xiàn)碰撞。當(dāng)G01進(jìn)給時，首先應(yīng)將倍率按鈕調(diào)整至零位，并逐漸加快速度，查看刀具、工件表面等情況，便于隨時隨地控制倍率。特別是內(nèi)孔加工，以免出現(xiàn)進(jìn)刀或扎刀情況。

1.3 一停

“一?！笔侵冈谧詣蛹庸て陂g多次暫停。只有暫停，操作人員才有充足時間查看刀尖的位置，如果切屑落到刀具上，應(yīng)立即暫停，避免操作過程中出現(xiàn)失誤。

2 三點(diǎn)一線

“三點(diǎn)一線”是為明確加工路線的核心內(nèi)容?！叭c(diǎn)”總結(jié)為起刀點(diǎn)、輪廓點(diǎn)、輪廓終點(diǎn)。“一線”是指加工輪廓線。結(jié)合法納克系統(tǒng)，以外輪廓加工為例，起刀點(diǎn)是指刀具切入加工起始點(diǎn)，編程過程中先從G00開始直至G01[3]。大多數(shù)操作人員應(yīng)用G71、G73、G92指令時，因設(shè)置的起刀點(diǎn)不科學(xué)，致使刀具、工件被損壞，出現(xiàn)安全事故。因而，設(shè)置的起刀點(diǎn)應(yīng)準(zhǔn)確，至于起刀點(diǎn)不包含在工件毛坯范圍內(nèi)，通常情況下，X坐標(biāo)應(yīng)大于毛坯3 mm，Z坐標(biāo)應(yīng)超過毛坯端面的2 mm。若是毛坯尺寸的誤差較大，應(yīng)遠(yuǎn)離毛坯，避免刀具和工件出現(xiàn)碰撞。

1)輪廓起點(diǎn)應(yīng)和G71、G73的P參數(shù)對應(yīng)。在程序段中，只需標(biāo)明X坐標(biāo)，系統(tǒng)便自動默認(rèn)Z坐標(biāo)。在加工過程中，刀具需要在輪廓外下刀，而且處于垂直方向，否則會發(fā)出錯誤警報。而輪廓終點(diǎn)應(yīng)和Q參數(shù)對應(yīng)。要求點(diǎn)坐標(biāo)等于毛坯直徑，但不應(yīng)超過X坐標(biāo)，要不然運(yùn)行G71循環(huán)指令時，會出現(xiàn)碰撞事件。其中，Z坐標(biāo)始終處于輪廓線的左端。

2)輪廓起點(diǎn)與終點(diǎn)、起刀點(diǎn)間的關(guān)系。輪廓起點(diǎn)與終點(diǎn)Z向一右一左，和X向一下一上。起刀點(diǎn)始終不包含在毛坯范圍內(nèi)，X向和Z向持平，均超過輪廓起點(diǎn)和終點(diǎn)。不論何種數(shù)控系統(tǒng)或者切削循環(huán)，都應(yīng)重視上述點(diǎn)的位置，詳細(xì)進(jìn)行分析，避免加工過程中出現(xiàn)不必要的問題。

3)“一線”是指起點(diǎn)至終點(diǎn)的連線，采取GO1、G03指令，依照獨(dú)立存在的幾何要素制定出加工程序，即程序段。在制定加工程序期間，應(yīng)運(yùn)用較少程序段來加工零件，為簡化程序，降低出現(xiàn)錯誤的概率，提高編程質(zhì)量。但因數(shù)控車床裝置具備直線、圓弧插補(bǔ)運(yùn)算功能，程序段數(shù)主要由組成零件的幾何要素來明確各條程序，此時，需要綜合考慮制定程序段的原則。選取G指令，至于Z向應(yīng)單向遞增，在X向，通常采取G71加工循環(huán)，故輪廓線形狀大多為單向遞增。應(yīng)用仿真程序查看G73，當(dāng)然，不需要辨別凹腔，不管凹形的深度，只需一刀車出即可。假設(shè)采取尖刀，退刀的槽深度不應(yīng)超過2 mm，或者直接進(jìn)行加工；反之，應(yīng)隔離凹腔，單獨(dú)編程、選刀或者是加工。假如工件輪廓有直臺階，需要密切關(guān)注G73循環(huán)，通常Z向不需進(jìn)行精加工，避免出現(xiàn)扎刀現(xiàn)象。假設(shè)對臺階的尺寸提出較高要求，應(yīng)在輪廓編程中預(yù)留0.3 mm余量，并單獨(dú)加工齊臺階，確保工件的精度滿足要求。

3 一補(bǔ)三調(diào)

當(dāng)輸入程序后，需要明確刀具參數(shù)與工件坐標(biāo)系。對刀時，避免因以下要素產(chǎn)生廢品：①刀具的安裝高度。若是安裝過高或低，刀尖便不會對準(zhǔn)工件的旋轉(zhuǎn)中心。②試切測量誤差，特別是內(nèi)孔直徑的測量。③參數(shù)輸入期間出現(xiàn)的失誤，比如將T1刀具參數(shù)輸入至T2刀具的參數(shù)上。④切削用量選取不科學(xué)，工件表面較為粗糙。⑤編程過程中，輸入的尺寸不合理。編程時，因直接輸入尺寸，致使中間值偏大。⑥導(dǎo)軌出現(xiàn)問題。

“一補(bǔ)”是指對好刀，將X偏置值補(bǔ)償讓出的1 mm，至于Z向偏置通常不需讓尺寸。在法納克數(shù)控系統(tǒng)中，能借助顯示屏幕補(bǔ)償0.6 mm，當(dāng)然，802C也能運(yùn)用G158指令補(bǔ)償讓出尺寸，最后自動進(jìn)行加工。

當(dāng)“三調(diào)”首件加工結(jié)束以后，應(yīng)精確測量臺階的尺寸，同時計算出差值，目的是為將其當(dāng)成刀具偏置補(bǔ)償依據(jù)；調(diào)整刀具參數(shù)，補(bǔ)回補(bǔ)償數(shù)值。對于刀補(bǔ)參數(shù)難以解決的問題，需要標(biāo)好坐標(biāo)數(shù)值，確保加工尺寸符合要求；然后，依照倍率調(diào)整情況，確定主軸速度、進(jìn)給速度；最后，還應(yīng)進(jìn)行2～3次的加工循環(huán)，避免再次產(chǎn)生廢品，還能確保加工質(zhì)量。

4 結(jié)語

在數(shù)控車床的實訓(xùn)中，尤其是在編程方面，需要仔細(xì)閱讀和編程方法相關(guān)的資料，在自動加工之前，通過數(shù)控系統(tǒng)，提高加工輪廓的準(zhǔn)確性，同時修正編程中出現(xiàn)的問題，預(yù)防碰撞的產(chǎn)生。