1、前言
隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床技術(shù)不斷發(fā)展，其功能越來越完善，性能價(jià)格比也越來越高，在機(jī)械行業(yè)中已得到廣泛應(yīng)用。而隨著數(shù)控車床在企業(yè)中越米越普及，數(shù)控車床教學(xué)也在職業(yè)學(xué)校中普遍開展起來。在數(shù)控車床的學(xué)習(xí)、使用過程中，編制程序和操作加工要盡量避免碰撞安全事故的發(fā)生。
基于多年數(shù)控車床的實(shí)際使用和教學(xué)實(shí)踐，本文總結(jié)了數(shù)控車床發(fā)生碰撞安全事故的一般規(guī)律以及有關(guān)碰撞的預(yù)防和解決方法。
2、數(shù)控車床常用指令的編程技巧
程序編制是數(shù)控加工至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，提高編程技巧可以在很大程度上避免一些不必要的碰撞安全事故。
1)編程時(shí)，對(duì)于換刀要注意留給刀具足夠的空間位置(尤其是鏜孔刀)，要在機(jī)床上實(shí)際測(cè)量確定換刀點(diǎn)坐標(biāo)。如遇工件較長(zhǎng)需頂尖支撐，更應(yīng)特別注意。
2)同一條程序段中，相同指令(相同地址符)或同一組指令，前面的指令不起作用，而是執(zhí)行后面出現(xiàn)的指令。例如:G01 U100.0 U50.0 F200;執(zhí)行的是U50.0, X軸相對(duì)移動(dòng)50mm，而不是100mm。同理:G01 G02X30.0 Z20.0 R1O;執(zhí)行的是G02.
3)加工程序走刀路線;加工程序編寫的順序(走刀路線)必須按照工件圖紙和工藝單要求確定加工路線，為保
證零件的尺寸和位置的精度，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)募庸ろ樞蚝脱b夾方法，以確保加工的可行性。在確定過程中，還要注意遵循先粗后精、先近后遠(yuǎn)、內(nèi)外交叉等一般性加工原則。
4)工件切槽加工，在編程時(shí)要注意進(jìn)退刀點(diǎn)應(yīng)與槽方向垂直，靠近工件階臺(tái)的進(jìn)刀速度不能以“GO'，速度，避免刀具與工件相撞。進(jìn)退刀時(shí)盡量避免“X、Z”同時(shí)移動(dòng)使用，如進(jìn)刀定位時(shí)先定Z軸，再定X軸;退刀時(shí)先退出X軸，再定位Z軸。同時(shí)，由于切槽刀刀頭有兩個(gè)刀尖，編程時(shí)刀尖點(diǎn)必須與對(duì)刀點(diǎn)相同，避免切槽時(shí)出現(xiàn)一個(gè)刀寬的誤差。
另外，加工工件內(nèi)孔過程中，當(dāng)鏜削完成時(shí)，需要鏜刀快速退出內(nèi)孔回至工件端面外100mm處，如果用N120G00 x00 Z100編程，這時(shí)機(jī)床將兩軸聯(lián)動(dòng)，則鏜刀將與工件發(fā)生碰撞，造成刀具與工件損壞，嚴(yán)重影響機(jī)床精度，這時(shí)可采用下列程序N120 G00 Z100 ; N1300 X100 ;即刀具先退至端面外100mm處，然后再返回x坐標(biāo)點(diǎn)，這樣便不會(huì)碰撞。
5) G70—G73等循環(huán)指令執(zhí)行后的最后一刀是從程序終點(diǎn)快速返回程序起點(diǎn)，為了避免車刀從終點(diǎn)快速返回起點(diǎn)時(shí)撞向工件，在設(shè)置起點(diǎn)時(shí)應(yīng)注意終點(diǎn)與起點(diǎn)的連線必須在工件之外，不能跟工件的任一位置交叉，否則退刀時(shí)會(huì)出現(xiàn)碰撞。特別是G70精加工循環(huán)指令的起點(diǎn)位置更應(yīng)該注意，在對(duì)指令走刀路線不熟悉的情況下，建議將G70的起點(diǎn)坐標(biāo)設(shè)在其它粗加工循環(huán)指令的起點(diǎn)位置上。
6) "G92”指令執(zhí)行之后，系統(tǒng)默認(rèn)的走刀速度是每轉(zhuǎn)一個(gè)螺距的速度，所以“G92"后面若緊跟“G01"或“G02”等指令，必須重新設(shè)置F值，不然在高速啟動(dòng)主軸的情況下，系統(tǒng)按螺紋加工的走刀速度執(zhí)行，會(huì)出現(xiàn)兩種情況:一種是機(jī)床不動(dòng)，伺服系統(tǒng)報(bào)警;第二種是刀具移動(dòng)速度非?？?大于GO)，造成撞車事故。同時(shí)，普通螺紋加工時(shí)刀具起點(diǎn)位置要相同，"X”軸起點(diǎn)終點(diǎn)坐標(biāo)要相同，避免亂扣和錐螺紋產(chǎn)生。
總之，掌握數(shù)控車床的編程技巧，不但能很好地提高加工效率、加工質(zhì)量，更能避免加工中出現(xiàn)不必要的錯(cuò)誤。這需要在實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷提高，從而使編程、加工能力進(jìn)一步加強(qiáng)，更進(jìn)一步提高編程安全。
3、數(shù)控車床加工程序安全檢查
1)利用計(jì)算機(jī)模擬仿真系統(tǒng)
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控加工教學(xué)的不斷擴(kuò)大，數(shù)控加工模擬仿真系統(tǒng)功能越來越完善，已能模擬數(shù)控車床編程操作的整個(gè)過程。因此可用于初步檢查程序，觀察刀具的運(yùn)動(dòng)，判斷是否產(chǎn)生碰撞。
2)利用數(shù)控系統(tǒng)自帶的模擬顯示功能
現(xiàn)時(shí)較為先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)都帶有圖形顯示功能。當(dāng)輸入程序后，可以調(diào)用圖形模擬顯示功能，詳細(xì)地觀察刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡，以便檢查刀具與工件是否出現(xiàn)碰撞。
3)利用數(shù)控車床的空運(yùn)行功能
利用數(shù)控車床的空運(yùn)行功能可以檢查走刀軌跡的正確性。當(dāng)程序輸人機(jī)床后，可以裝上刀具或工件，并進(jìn)行對(duì)刀，對(duì)刀完畢，將工件取下，然后按下空運(yùn)行按鈕，此時(shí)主軸不轉(zhuǎn)，刀架按程序軌跡自動(dòng)運(yùn)行，此時(shí)便可以發(fā)現(xiàn)刀具是否有可能與工件或夾具發(fā)生碰撞。在這種情況下必須保證卡盤上沒有安裝工件，否則會(huì)發(fā)生碰撞。
4)利用數(shù)控車床的鎖定功能
一般的數(shù)控車床都具有鎖定功能，當(dāng)鎖住開關(guān)為ON時(shí)，機(jī)床不運(yùn)動(dòng)，但位置坐標(biāo)的顯示和機(jī)床運(yùn)動(dòng)一樣，并且M,S,T都能執(zhí)行。當(dāng)輸人程序后，鎖定X, Z軸，自動(dòng)運(yùn)行加工程序，通過X,Z軸的坐標(biāo)值判斷是否會(huì)發(fā)生碰撞。
4、避免錯(cuò)誤操作
1)操作人員對(duì)鍵盤功能鍵具體含義不熟悉，操作不熟練，對(duì)機(jī)床功能參數(shù)誤修改，易造成撞車等事故。
2)在輸?shù)堆a(bǔ)值時(shí)，有時(shí)“+”號(hào)輸成“-”號(hào)，"1.75”輸成“175" , "X'，軸輸成“Z,"軸，"3”號(hào)刀的刀補(bǔ)值輸在“2"號(hào)刀的位置上等。經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)機(jī)床啟動(dòng)后刀具在執(zhí)行刀補(bǔ)時(shí)直接沖向工件及卡盤，造成工件報(bào)廢，刀具損壞，機(jī)床卡盤撞毀等事故。
3)回零或回參考點(diǎn)時(shí)順序應(yīng)為先X軸后Z軸方向，如果順序不對(duì)，機(jī)床小拖板會(huì)和機(jī)床尾架相撞。
解決方法:初學(xué)者在沒有完全弄懂?dāng)?shù)控車床功能前盡量不要修改系統(tǒng)功能參數(shù)，一定要弄清基本原理，應(yīng)嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行操作，輸人程序或刀補(bǔ)數(shù)值后應(yīng)反復(fù)檢查后方可操作。
5、機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)或機(jī)械故障
1)數(shù)控系統(tǒng)原因
由于加工時(shí)進(jìn)行各種操作，如輸入刀補(bǔ)、插人程序，執(zhí)行后進(jìn)行刪除等操作過多，使隨機(jī)存儲(chǔ)器PMA芯片中
執(zhí)行程序混亂，系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，X或Z向出現(xiàn)丟步，造成撞車。EPROM芯片、系統(tǒng)主板或驅(qū)動(dòng)板中元件有損壞，造成執(zhí)行程序出錯(cuò)。為避免這種情況出現(xiàn)，要定期檢查機(jī)床系統(tǒng)直接插件的松緊，記錄系統(tǒng)的重要參數(shù)，如發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)找專業(yè)人員解決。
2)機(jī)床機(jī)械故障
伺服電機(jī)出現(xiàn)機(jī)械故障，或者由于伺服電機(jī)下的接線在操作中被拉斷，伺服電機(jī)與滾珠絲杠之間連接銷釘脫
落，使電機(jī)與拖板之間移動(dòng)不同步，或絲杠中有異物(如切屑等)，造成機(jī)床兩軸中其中一個(gè)方向不動(dòng)或移動(dòng)緩慢，使機(jī)床出現(xiàn)撞車事故。操作時(shí)應(yīng)做到及時(shí)調(diào)整，注意傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出的異聲，發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)處理，機(jī)床導(dǎo)軌及絲杠使用完畢應(yīng)清理干凈，定時(shí)、定期對(duì)車床油路進(jìn)行檢查，確保油路的通暢。
6、坐標(biāo)系、刀補(bǔ)的設(shè)置必須正確
一般的初學(xué)者有一錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，認(rèn)為數(shù)控車床操作簡(jiǎn)單，會(huì)編程序，程序模擬沒問題，機(jī)床基本結(jié)構(gòu)弄明白，就可以上手操作。實(shí)際上操作者在沒有把機(jī)床坐標(biāo)系(參考點(diǎn))、編程坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系完全理解的情況下操作數(shù)控車床是非常危險(xiǎn)的。
機(jī)床坐標(biāo)系是CNC進(jìn)行坐標(biāo)計(jì)算的基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)，是機(jī)床固有的坐標(biāo)系統(tǒng)，參考點(diǎn)為機(jī)床上一固定點(diǎn)，參考點(diǎn)由安裝在機(jī)床上的零點(diǎn)開關(guān)決定，機(jī)床系統(tǒng)啟動(dòng)后，進(jìn)行返回參考點(diǎn)操作，機(jī)床坐標(biāo)系就建立了。
工件坐標(biāo)系是編寫加工程序時(shí)使用的坐標(biāo)系，是為了方便編程在零件圖樣上設(shè)定的直角坐標(biāo)系，一般情況下，將Z軸與工件軸線重合，X軸則設(shè)在工件端面上。工件坐標(biāo)系是加I工件時(shí)使用的坐標(biāo)系，理論上應(yīng)該與編程坐標(biāo)像一頤七能否讓工件坐標(biāo)系與編程坐標(biāo)系一致，是操作中設(shè)置工件坐標(biāo)系及刀補(bǔ)值的關(guān)鍵。
在啟動(dòng)機(jī)床時(shí)，一般要進(jìn)行機(jī)床參考點(diǎn)設(shè)置。機(jī)床工件坐標(biāo)系應(yīng)與編程坐標(biāo)系保持一致，如果出錯(cuò)，車刀與工件碰撞的可能性就非常大。此外，刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)脑O(shè)置必須正確，否則，要么是空加工，要么是發(fā)生碰撞。
7、結(jié)束語
數(shù)控車床碰撞安全事故應(yīng)以預(yù)防為主。作為機(jī)床操作者首先應(yīng)熟悉數(shù)控系統(tǒng)的各種操作，掌握系統(tǒng)功能鍵，達(dá)到熟練操作，減少失誤，將誤操作的概率降至最低點(diǎn);其次在編寫加工程序時(shí)，應(yīng)根據(jù)工件特點(diǎn)進(jìn)行，按工件的形狀及加工位置確定退刀和回零的順序是先退x向，還是先退Z向;再次應(yīng)注意機(jī)床的保養(yǎng)，在平時(shí)加工后，絲杠，導(dǎo)軌應(yīng)擦拭干凈，避免切屑等雜物夾在滾珠絲杠和導(dǎo)軌內(nèi)，造成加工出現(xiàn)誤差，損傷導(dǎo)軌，影響加工。
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