關于數控機床操作中防碰撞措施的探討及分析

劉雷

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

關鍵詞：數控機床；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，可以將數控機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，對刀參數的輸入是否準確，都會在實際的加工中表現出來。因此，為了確保數控機床加工操作的準確性，通常要進行試加工，以此來檢驗數控機床自動加工是否存在問題。在試加工中，嚴格遵循“三看、二要、一?！钡募庸蕜t，能夠極大的降低機床操作中的碰撞問題。

1.1 三看

一看程序。數控機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，為了避免重復檢查或漏檢查，應當按照一定的檢查順序：首先從程序名看起，由于數控基礎操作的完成需要大量的程序指令進行控制，因此在單片機的系統內部也會存儲大量的程序文件，在自動方式下調出程序名，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行程序修改，直到操作程序不存在問題。

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

三看刀尖位置。數控機床的加工、切削操作是由刀具來完成的，因此在進行機床檢查時，應當重點查看刀尖位置。刀尖在使用一段時間后，會出現磨損現象，在不影響機床加工質量的前提下，機床操作人員應當定期調整刀具位置，以防止刀具碰撞工件或卡盤。此外，還應當對照刀尖實際位置與屏幕顯示數據，如果兩者數值存在較大誤差，還應當停止加工操作，等停機之后退出刀具，重新安裝和調整。

1.2 二要

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

二要低倍率。通過調整數控機床的速度調節旋鈕，降低刀具的進給速度，可以在刀具進行工件加工之前，觀察刀尖位置與坐標顯示數值是否一致，如果兩者數值不等，可以及時關停設備，以避免碰撞問題。尤其是在工件內孔加工時，很容易出現進刀或退刀錯誤，不僅影響內孔加工質量，導致工件內孔尺寸出現嚴重偏差，還會出現扎刀、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

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

2 三點一線

“三點一線”是在編程中確定加工路線的關鍵內容?！叭c”是起刀點、輪廓起點和輪廓終點?！耙痪€”是要加工的輪廓線。參考法納克系統，以外輪廓加工為例，起刀點就是刀具切入加工的開始點，編程時都是G00快速到達該點后開始G01加工。很多學生在運用G71、G72、G73、G92等循環指令時，起刀點設置得不合理，結果退刀過程中造成刀具和工件損壞，發生危險。所以，設置起刀點時必須正確，起刀點一定要在工件毛坯范圍之外，X坐標大于毛坯2mm，Z坐標超出毛坯端面2～3mm。如果毛坯尺寸誤差比較大，該點離毛坯范圍還應遠些，防止刀具G00快進時與工件發生碰撞。

輪廓起點與G71、G73加工循環中的P參數相對應。該點程序段中，僅寫X坐標，系統默認Z坐標。在執行加工中，刀具應在輪廓外垂直下刀，否則在系統執行中會發生程序錯誤報警。輪廓終點與加工循環中的Q參數相對應。該點X坐標要大于或等于毛坯直徑，但必須小于加工起點X坐標，否則在執行G71退刀時會發生扎刀甚至碰件事故。終點Z坐標應在輪廓線的最左端。輪廓的起點和終點及起刀點之間的關系。輪廓的起點和終點Z向一左一右，X向一上一下。起刀點在毛坯范圍之外，X向高于輪廓終點與輪廓起點與Z向平齊。無論哪種數控系統或不同的切削循環，對這三個點的位置都必須重視，認真分析，防止加工中出現問題。

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

參考文獻

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