安玉明

（遼寧省沈陽市機(jī)電工業(yè)技工學(xué)校，遼寧 沈陽 110005）

關(guān)于數(shù)控車床安全操作能力培養(yǎng)方法的探討

安玉明

（遼寧省沈陽市機(jī)電工業(yè)技工學(xué)校，遼寧 沈陽 110005）

碰撞在數(shù)控車床加工中時(shí)常發(fā)生，但絕非不能避免，只要找到發(fā)生碰撞的真正原因并采取有針對(duì)性的措施，掌握正確的操作方法就能減少甚至避免碰撞的發(fā)生。

數(shù)控車床；碰撞；原因分析；方法；培養(yǎng)

一、發(fā)生碰撞的原因分析

1.對(duì)數(shù)控基本概念的理解問題。①對(duì)絕對(duì)坐標(biāo)尺寸與相對(duì)（增量）坐標(biāo)尺寸的定義混淆。絕對(duì)坐標(biāo)尺寸是以工件坐標(biāo)原點(diǎn)為參照點(diǎn)來指定的；相對(duì)（增量）坐標(biāo)尺寸是以刀具刀尖每次移動(dòng)的起點(diǎn)為參照點(diǎn)來指定的。同一位置由于參照點(diǎn)不同，其坐標(biāo)尺寸必然不同。初學(xué)者常將兩者混淆，造成編程尺寸錯(cuò)誤而發(fā)生碰撞。②對(duì)“模態(tài)”特性認(rèn)識(shí)不足。模態(tài)G指令是指該指令在程序中一旦被指定則在后面的程序段中仍然有效直至被同組的指令取代而撤銷模態(tài)。由于操作者忽略了模態(tài)的連續(xù)有效性而發(fā)生碰撞。③對(duì)刀尖圓弧半徑補(bǔ)償?shù)脑砝斫獠磺?。刀尖圓弧半徑補(bǔ)償?shù)膶?shí)質(zhì)是：數(shù)控系統(tǒng)由對(duì)刀具理想刀尖的控制轉(zhuǎn)換為對(duì)刀尖圓弧中心的軌跡控制來實(shí)現(xiàn)的，使刀具控制軌跡與編程軌跡偏移一個(gè)刀尖半徑值，偏移的方向則由G41與G42及刀尖朝向T碼來決定。而G41與G42及刀尖朝向T碼設(shè)置錯(cuò)誤是操作者在編程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題。特別是遇到使用前置刀架和后置刀架的機(jī)床時(shí)更容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。

2.操作中的問題。（1）“回零”操作不當(dāng)。對(duì)安裝增量編碼器的機(jī)床，開機(jī)后必須首先進(jìn)行回“參考點(diǎn)”的操作，由于初學(xué)者操作不熟練，常在“手動(dòng)”狀態(tài)下回零操作造成機(jī)床超程，或先回+Z方向參考點(diǎn)則發(fā)生刀架與尾座相搓造成事故。（2）忽略機(jī)床的初始指令的設(shè)定。剛開機(jī)時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)對(duì)每一組的G代碼指令都取其中一個(gè)作為開機(jī)默認(rèn)有效的指令稱為初始G指令。不同的數(shù)控系統(tǒng)或系統(tǒng)相同但型號(hào)不同的其初始指令不盡相同。最好的避免方法是在加工程序的第一段編入G40、G21、G97、G99等機(jī)床常用狀態(tài)指令，后面的編程按照第一段設(shè)置來進(jìn)行編程，就可以避免因機(jī)床狀態(tài)的誤判發(fā)生碰撞事故了。（3）對(duì)刀操作錯(cuò)誤而發(fā)生碰撞。刀補(bǔ)值輸入錯(cuò)誤。①輸入的刀補(bǔ)值組號(hào)與編程中的刀具號(hào)不對(duì)應(yīng)，造成刀補(bǔ)值錯(cuò)誤。②對(duì)刀時(shí)“對(duì)刀點(diǎn)”的坐標(biāo)值輸入錯(cuò)誤。在“機(jī)床輔助功能鎖住”的狀態(tài)下運(yùn)行機(jī)床，對(duì)刀前沒有重新進(jìn)行“回零”操作，致使刀具位置不準(zhǔn)，造成系統(tǒng)刀補(bǔ)值計(jì)算錯(cuò)誤，一旦重新回零后，因刀補(bǔ)值錯(cuò)誤而撞車。（4）編程尺寸輸入錯(cuò)誤。FANAC數(shù)控系統(tǒng)對(duì)坐標(biāo)尺寸可以用“計(jì)算器型表示法”或“標(biāo)準(zhǔn)表示法”來表示。當(dāng)用計(jì)算器型表示法時(shí)，不帶小數(shù)點(diǎn)的整數(shù)單位認(rèn)為是mm；當(dāng)用標(biāo)準(zhǔn)表示法來表示時(shí)則以1/1000mm為單位指定。忘記輸入“+”、“-”號(hào)也是經(jīng)常發(fā)生碰撞的一個(gè)原因。（5）編程時(shí)換刀位置選擇不當(dāng)。在數(shù)控車床加工中當(dāng)使用多把刀加工時(shí)，在某一個(gè)位置要進(jìn)行換刀。該點(diǎn)選的離工件太遠(yuǎn)則降低加工效率；若選的離工件太近則容易發(fā)生刀具與工件的碰撞事故，所以換刀點(diǎn)的選擇既要考慮安全性又要兼顧效率，當(dāng)換較短的刀具時(shí)可以離工件近些，同時(shí)要照顧其他刀具的回轉(zhuǎn)半徑是否能與機(jī)床其他部位碰撞；當(dāng)換較長(zhǎng)的刀具時(shí)可以離工件遠(yuǎn)些，并以手動(dòng)方式進(jìn)行試驗(yàn)確定換刀位置。（6）多工位刀架安裝刀具不當(dāng)。在六工位以上的刀架安裝刀具時(shí)，將較短的刀具與較長(zhǎng)的刀具在相鄰的工位安裝，當(dāng)較短的刀具加工時(shí)，較長(zhǎng)的刀具與工件或卡盤相撞，所以較短的刀具與較長(zhǎng)的刀具應(yīng)間隔幾個(gè)刀位安裝，并以手動(dòng)方式進(jìn)行試驗(yàn)，確保安全。（7）刀架自動(dòng)換刀后沒有鎖死。當(dāng)機(jī)床使用較長(zhǎng)時(shí)間，機(jī)床保養(yǎng)不好時(shí)，刀架會(huì)因刀架控制器反轉(zhuǎn)繼電器觸點(diǎn)的接觸不良，導(dǎo)致刀架反轉(zhuǎn)鎖緊時(shí)力度不夠，鎖不緊；或刀架換刀時(shí)有鐵屑卡住刀架自鎖不緊的情況而發(fā)生“扎刀”現(xiàn)象。因此要加強(qiáng)機(jī)床的保養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)類似問題要及時(shí)維修。

二、預(yù)防碰撞的方法

根據(jù)前面碰撞的原因分析，教學(xué)中應(yīng)當(dāng)從以下幾個(gè)方面加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)。

1.培養(yǎng)認(rèn)真仔細(xì)的工作作風(fēng)。從程序的輸入直至試切削的完成，整個(gè)切削調(diào)試過程中，操作者都應(yīng)不急不躁、一絲不茍地做好每一個(gè)步驟，確保每一步操作的正確性。這是防止數(shù)控車床操作碰撞的根本保證，因此必須有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真踏實(shí)的工作作風(fēng)，這是數(shù)控操作工必備的職業(yè)素質(zhì)。

2.重視數(shù)控理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。普通車床的操作與數(shù)控車床的操作有著本質(zhì)的區(qū)別。普通車床的安全操作在很大程度上取決于操作者的經(jīng)驗(yàn)和熟練程度；而數(shù)控車床的安全操作在很大程度上取決于操作者對(duì)數(shù)控術(shù)語、指令等知識(shí)的正確理解，因此學(xué)好數(shù)控理論是數(shù)控機(jī)床操作者安全操作數(shù)控機(jī)床的必要條件。特別要重視對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)、坐標(biāo)尺寸、刀具的補(bǔ)償、循環(huán)指令等重點(diǎn)、難點(diǎn)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。由理實(shí)一體的教師來講理論課是有效的辦法之一。

3.充分利用數(shù)控車床提供的程序檢驗(yàn)功能。在試切削前，首先要利用數(shù)控機(jī)床具有的走刀軌跡的顯示功能，在機(jī)床輔助功能鎖住的前提下，自動(dòng)運(yùn)行加工程序，通過仔細(xì)觀察模擬加工顯示的刀具運(yùn)行軌跡，檢查程序內(nèi)容是否有錯(cuò)誤，有則進(jìn)行修改，再進(jìn)行模擬加工，直至正確。

4.刀補(bǔ)值的驗(yàn)證方法。Z坐標(biāo)軸刀補(bǔ)值的驗(yàn)證：（如圖1）①選擇任意一把刀，使刀具沿A面切削。②在Z向不動(dòng)的情況下沿X軸方向退刀，并停止主軸旋轉(zhuǎn)。③選擇刀具偏置頁(yè)面，選擇刀具對(duì)應(yīng)的偏置號(hào)。④依次鍵入“Z”、“β”，按“測(cè)量”軟鍵，則Z坐標(biāo)軸刀補(bǔ)值自動(dòng)計(jì)算并設(shè)定。⑤此時(shí)刀具不動(dòng)，驗(yàn)算等式：Z軸刀補(bǔ)值+測(cè)量值β=Z軸機(jī)械坐標(biāo)值是否成立，如果成立則Z坐標(biāo)軸刀補(bǔ)值正確。同理：驗(yàn)證X坐標(biāo)軸刀補(bǔ)值（如圖2），驗(yàn)算等式：X軸刀補(bǔ)值+測(cè)量值α=X軸機(jī)械坐標(biāo)值。

圖1 Z軸刀補(bǔ)驗(yàn)證

圖2 X軸刀補(bǔ)驗(yàn)證

5.養(yǎng)成良好的操作習(xí)慣。在試切削過程中，除要保證加工程序的正確、合理，還要做到“一查、二停、三觀察”。一查：在試切削的“循環(huán)啟動(dòng)”鍵按下前，應(yīng)先檢查機(jī)床是否重新回零；“主軸倍率”和“進(jìn)給倍率”是否置于100%；機(jī)床是否處于“自動(dòng)”狀態(tài)、“快移倍率”是否置于F0；“單段”按鈕是否開啟；“機(jī)床鎖住”、“空運(yùn)行”按鈕是否關(guān)閉。二停：上述按鍵確認(rèn)準(zhǔn)確無誤后，操作者一只手按下“循環(huán)啟動(dòng)”鍵，同時(shí)另一只手放在“進(jìn)給保持”按鍵上，待刀尖快速接近工件約10mm左右時(shí)，按下“進(jìn)給保持”鍵使刀具停止移動(dòng)。手動(dòng)停止主軸旋轉(zhuǎn)。用鋼板尺測(cè)量X軸、Z軸與工件之間的間隙尺寸，并與顯示器上的剩余坐標(biāo)數(shù)值比較是否相近，相近則繼續(xù)操作，否則退回刀具查找原因。三觀察：在試切過程中，操作者應(yīng)時(shí)刻觀察顯示屏上刀具坐標(biāo)的變化，特別是剩余坐標(biāo)數(shù)值是否與實(shí)際加工情況相符。操作者在執(zhí)行一段程序后應(yīng)檢查即將執(zhí)行的下一段程序的正確性和合理性，并視情況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。加工程序全部執(zhí)行完畢，待刀具退回后再進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)程序內(nèi)容、刀補(bǔ)值等進(jìn)行調(diào)整，直至加工出合格零件。

正確操作數(shù)控機(jī)床是安全生產(chǎn)的根本保證，按照上述操作方法養(yǎng)成的操作習(xí)慣可以最大限度地避免碰撞事故的發(fā)生。正確操作機(jī)床除需要正確理解數(shù)控理論知識(shí)及培養(yǎng)良好的操作習(xí)慣外，平時(shí)要加強(qiáng)對(duì)機(jī)床的保養(yǎng)，還要不斷提高操作技巧和熟練程度，對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)有一定的了解才能成為合格的操作者。

[1]沈建峰.數(shù)控車床編程與操作實(shí)訓(xùn)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2006.

[2]趙太平.數(shù)控車削編程與加工技術(shù)[M].北京理工大學(xué)出版社，2009.

[3]FANUC Series Oi Mate-TC操作說明書[Z].北京發(fā)那科機(jī)電有限公司.

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1674-9324（2014）29-0190-02