浅析数控车床使用时如何避免发生碰撞

　　摘要：学生在实训中使用数控机床时，时常会发生碰撞事故，轻则刀具报废，重则机床损坏。但是刀具碰撞事故的发生是有一定规律可循的，是能够避免的。本文就FANUC数控车床使用时如何避免发生碰撞进行分析。
　　关键词：FANUC数控车床避免碰撞
　　数控机床在加工过程中，有一点至关重要，那就是在编程和操作时一定要避免使机床发生碰撞。对于学校来说，数控机床的价格已经非常昂贵，少则十几万元，多则几十万元，维修难度大且费用高。学生在实训中使用数控机床时，时常会发生碰撞事故，轻则刀具报废，重则机床损坏。但是，刀具碰撞事故的发生是有一定规律可循的，是能够避免的。下面就以FANUC数控车床为例，可以总结为以下几点。
　　一、利用计算机数控系统仿真软件
　　部分撞刀事故的发生是由于学生在编制程序时的粗心大意，程序指令使用错误、坐标点输入错误等情况导致的，所以在实操前，先利用数控系统仿真软件对编制的程序进行验证，然后检查程序，观察刀具的运动，以确定是否有可能发生碰撞。例如，可用斯沃数控仿真软件、宇龙数控仿真软件等，对FANUC数控车床程序进行验证。
　　二、利用FANUC数控车床自带的模拟显示功能
　　笔者学校FANUCTD数控车床具有图像显示功能，即当输入程序后，可以调用图像模拟显示功能，详细地观察刀具的运动轨迹，以便检查刀具与工件或夹具是否有可能发生碰撞，以及输入程序的正确与否。具体步骤是：PROG建立程序机床锁、空运行GRPH、CSTM图形自动循环启动，观察刀具轨迹。
　　三、正确安装刀具，避免撞刀
　　FANUC数控车床实训时，教学使用焊接刀具，由于不是标准刀具，安装时特别要注意，首先，刀具的刀尖一定要超过四方刀架的边缘，否则刀具未切削到工件，刀架就已经装上卡盘；其次，刀具的刀尖点要和工件的中心等高；最后，合理选用切削参数，如转速、切削量、进给量等，严禁超负荷使用机床设备。还有就是刀具刀柄装夹时要牢固可靠，防止切削时产生的力使刀具位置发生偏移。
　　四、正确安装工件，避免撞刀
　　学生在FANUC数控车床实训过程中，由于工件安装不正确会导致刀具的损坏。如果工件装夹不正，工件会发生甩动，刀具接近时会打击刀具，造成刀具的损坏。如果工件装夹不紧，刀具切削工件时，产生的切削力会把工件挤掉，导致工件和刀具的损坏。另外，工件的形状在下料的过程中，可能会造成端面的不平整，加工前可用专用刀具进行处理，保证切削刀具刀尖不会崩刃。
　　五、避免手动操作时发生撞刀
　　学生在进行FANUC数控车床实操时，使用的对刀方法主要有试切法和对刀仪自动对刀法，其中试切法对刀是学生在数控车床实训中普遍采用最多的一种对刀方法。学生在对刀之前，先要选取所需的刀具，此时刀架离工件较远，应采用手动或是手轮方式，将刀具快速移动至工件附近，具体做法是点击进给倍率按钮100，摇动手轮快速接近工件，然后再用點击进给倍率按钮10，继续摇动手轮靠近工件，最后点击进给倍率按钮1，切削工件，这是正确的做法。然而，许多同学由于是初学，在利用手轮进给时，总是忘记调整手轮的进给倍率，用进给倍率按钮100的速度接近工件，也用这个速度切削工件，由于进给速度过快，就会造成车刀与工件发生碰撞。所以学生在进行机床操作之前，必须要在数控仿真系统上做大量的对刀练习，熟练对刀步骤和操作要领。另外，在实际操作中教师和各小组的组长都要时刻在旁指导，及时纠正学生操作中出现的问题，防止撞刀事故。
　　六、验证对刀的正确性
　　学生在FANUC数控车床实际操作过程中，发生撞刀的原因有一部分是因为在对刀操作上出现的问题。学生在对好刀具以后，就开始启动机床，自己都不清楚刀对得对不对，所以会造成撞刀事故。因此，在对刀完成之后，验证对刀是否正确，显然是有必要的。具体操作步骤是，装夹工件与刀具，对刀完成后，在MDI模式下，在PROG中输入程序段T0101G0X0Z100，点击循环启动按钮，然后测量刀尖与工件中心的距离，X方向距离为0mm，Z方向距离为100mm。
　　七、首件试加工
　　在工件、刀具安装正确好，并正确完成对刀操作后就可以加工工件了，此时要注意，首件加工前必须仔细检查程序，经单段加工试验后方可进行自动加工，防止出现意外情况。
　　八、防止车削内孔时撞刀
　　学生在加工内孔时，由于内孔位置特殊，空间较小，在加工时极易出现撞刀问题。所以，内孔车刀定位时，不能采用G0XZ联动快速移动到目标位置的方式，一旦对刀出现问题就会直接撞击到工件上，因此，为了防止刀具与工件发生碰撞必须将X坐标和Z坐标分行来写，也就是先走Z坐标（注意要和工件保持2mm的安全距离），观察Z方向位置是否正确，然后再走X坐标（注意要和工件保持1至3mm的安全距离），观察X方向位置是否正确。内孔车刀退刀时，刀具X方向应先退至定位点，再在Z方向退定位点，最后再完全退刀G0Z100X100（先退Z，再退X）。
　　九、防止车削槽时撞刀
　　学生在加工槽时，由于编程的习惯两坐标同时写，会导致槽刀与工件发生碰撞，所以切槽进刀方式应采用X坐标和Z坐标分行来写的方式。若直接G0XZ两轴联动快速移动刀具至目标点，刀具势必会与工件端面发生碰撞；为防止刀具与工件发生碰撞应单坐标分步使刀具移动至目标点，在编程时应该使刀具先走z方向，然后走x方向定位刀具（注意要和工件保持2mm的安全距离），再走x方向切削加工槽，这样就有效地避免了刀具与工件之间的碰撞。切槽刀加工槽时，退刀方式也应采用X坐标和Z坐标分行来写的方式，加工完槽若直接G0XZ两轴联动快速移动刀具至目标点，刀具势必会与工件发生碰撞。为防止刀具与工件发生碰撞应单坐标分步使刀具移动至目标点，在编程时应该使刀具先走x方向退出，然后再走z方向退至目标点，最后再完全退刀G0X100Z100（先退X，再退Z）。
　　学生在数控车床实际操作过程中，出现撞刀事故的原因还有很多，例如程序符号或语句输入错误，尾座没有归位与后退刀架相撞等等。为了能够有效地较少或杜绝撞刀现象的发生，笔者认为应当对学生严格要求，首先是能独立编制正确的数控加工程序，安排合理的加工工艺，规范操作的各个步骤，细心、用心就能减少和防止撞刀事故的发生，确保数控车床实训的安全和教学质量。
　　参考文献：
　　〔1〕于修君。数控机床操作防碰撞措施探讨〔J〕。职业教育研究，2008（10）。
　　〔2〕孙连栋。数控车床操作防止碰撞的措施〔J〕。职业教育研究，2001（10）。
　　〔3〕张卫东，刘锋，吴芳巍。数控车床操作中发生碰撞原因及避免措施〔J〕。吉林工程技术师范学院学报，2012（28）。