教学中数控车撞刀事故分析与解决

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摘要：撞刀是数控车工实习中易出现的问题，文章对撞刀事故发生的原因进行分析，提出了解决措施。

关键词：数控车；撞刀；仿真软件；对刀

中图分类号：TG51文献标识码：A

数控机床具有高速、高效、高精度、高自动化和低劳动强度的特点，在机械制造业中得到广泛的应用，社会对数控操作工的需求也逐年增加。因此各个职业学校加大了对数控设备的投入，直接购买生产型数控机床，培养能直接上岗的专业人才，数控机床对操作人员的要求却比较高，操作者一旦操作失误，就会对机床造成损坏，带来较大的经济损失并影响教学的正常进行。

一、数控车撞刀事故的分析

数控车的一般加工过程是：分析图样，确定加工工艺，编程与输入，对刀，加工工件。撞刀往往发生在这些过程中：

1、程序错误1）编写错误，数控加工程序的编制，要求编程者对编程格式和指令的刀具轨迹一清二楚。如G0指令不仅要知道它是快移指令，还要清楚它的移动轨迹，它可以为直线，也可以为折线，否则G0走折线时就可能撞刀。初学者的复合循环指令是最容易出现问题的地方；2）输入有误，学生在输入程序时漏输或错输。如切削工件开始时，刀具以G0速度运行至进刀点，再以G1的速度接近工件并正常切削，此时若漏输了G1，则系统会默认G0的速度切入工件，就会发生撞刀；3）工艺安排不合理，如果程序中的换刀点设置离工件太近，切削用量设定不合理，也会造成撞刀事故。

2、对刀错误

刀补错误主要是因为测量时读错数或对刀的方法、步骤不正确引起。刀补错误表现为某把刀在执行其刀补换刀后，刀尖与基准刀刀尖的重合度偏差较大。而系统在加工零件时却默认换刀后每把刀的刀尖均与基准刀刀尖重合的原则。因此，在这种实际与理论不符的错误前提下，就有可能导致撞刀事故发生。不同数控车床的对刀原理是相同的，即通过对刀操作，计算出机床原点和编程原点的偏置量，输入并存储到数控系统，建立起工件坐标系。那么对刀时容易出现的问题主要有，1）设定错误，现在社会上的数控系统比较多，每种系统的设定方式不尽相同，若对刀过程中设定不正确，不理解车床机械原点和编程原点的关系，不知道工件坐标系和机床坐标系的含义，往往产生此类错误；2）对刀偏差大，测量的数据错误或读错数最终都会导致对刀偏差大，使刀尖运行轨迹严重偏离工件的轮廓（编程轨迹），从而发生撞刀事故。

二、数控车撞刀事故的防范

1、工艺方面确定合理的工艺路线，设置合理的进、退刀点，给定合适的切削用量。

2、编程方面首先要清楚程序中每个指令的确切含义，做到有的放矢，其次书写程序要规范，按照一定的格式编写，如编写程序的开头和结尾可用下面的固定格式式：

N1 （完成某项切削任务的标记号）

G97 G99 （设定车床工作状态 转速r/min和进给量mm/r）

M43（自动换挡车床用）

M3 Sxxx （给定转速）

T0101 F0.2（调用对刀值，给定刀具进给速度）

G0 X100.0 Z100.0 （刀具移动到安全位置）

Xxx.xxZxx.xx（刀具快速移动到进刀点，准备切削）

……（刀具切削的内容）

G0 X100.0（为保证安全，退刀先退X轴）

Z100.0（刀具回到换刀点）

M5（停止主轴的旋转）

M0或M1（暂停程序的运行）

另外利用仿真软件，防止撞刀事故的发生。实习教学中，一般会有配套的仿真软件。仿真软件非常有利于数控技能人才的批量培训，帮助初学者透彻理解编程指令，数控加工程序的编制要求编程者对被指令的刀尖轨迹一清二楚。因此也要求编程者对指令的含义、用法等完全掌握。譬如G00快速移动指令，不光要知道它是快速移动指令，还要更进一步了解它的移动轨迹一通常为一折线而非直线。对指令含义一知半解，起点与终点混淆不清，是数控编程之大忌。在这种情况下编制的程序极易出错造成撞刀。初学者在使用较复杂的复合循环指令时最容易出现这些问题，通过仿真软件进行模拟对刀和模拟加工，非常有利于提高我们的编程能力与编程技巧，同时也可以大大地降低撞刀事故的发生，最后输入程序时，要仔细、认真，做到不漏输、不多输。先要保证输入程序的正确性，，可以通过计算机仿真软件来检验。在程序输入数控机床后，也可以利用机床数控系统的图形模拟，锁定机床，不让刀架运行，从轨迹图形上判断编程的正确性。

3、运行程序方面

1）对刀数据要正确

对刀时，一定要知道程序中的编程原点，把刀尖对准到编程原点。必要的情况下要进行对刀验证，即把所用刀具的刀补值调出，手动移动刀具，使刀尖接近工件，依工件和刀尖点的距离估算刀尖点在工件坐标系中的坐标值，和机床系统显示的工件坐标值比较，差值应在1~2mm以内。

2）调试动作要规范实习教学过程中，为保证安全，首先把快速移动倍率置于较低档，机床处于单段运行状态，然后将一个手指放在循环启动按钮上，另一个手指放在循环保持按钮上，牢记急停按钮的位置，启动程序，时刻观察屏幕上程序坐标的变化，判断其是否和刀尖实际运动轨迹一致，若认为不合适可随时按下循环保持按钮，停止程序的运行，如程序没有问题，可继续按下循环启动按钮。

4、其它方面

现在的数控机床一般都有硬限位和软限位来控制刀架的行程，实训教师也可以通过调整这两个限位来减少撞车机率。

总之，在数控车实习中，要做到工艺安排合理，程序编制正确，调试程序规范，就能减少和杜绝撞刀事故的发生，确保实习过程的安全，保障实习教学的顺利进行。

参考文献

[1]方沂.数控机床编程与操作[M].北京：国防工业出版社，2003.

[2]FANUC Series 0i Mate-Te操作说明书 BEIJING-FANUC[Z].2005.