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1、 数 控 车 床 操 作 中 发 生 碰 撞 原 因 及 避 免 措 施 张 卫 东 刘 锋 吴 芳 巍 2 (1.吉林工程技术师范学院机械工程学院，吉林长春 130052; 2.通化市市政工程管理处审批科，吉林通化 134000) 0 商要 在操作数控机床时往往会出现一些碰撞事故，本文结合实际分析其产生原因，并总结归纳 了 防止这类事故发生的措施。 改键词 数控车 ;碰撞；解决措施 中图分类号 TG659 文献标识码 A K；章编号 10099042(2012) 10007902 NC Lathes collision Causes in Operation and Avoiding Mea
2、sures ZHANG Wei-dong1, LIU Feng1, WU Fangwei2 (1. Mechanical Engineering School, Jilin Teachers Institute of Engineering and Technology, Changchun Jilin 130052, China, 2. Examination and Approval Office Tonghua Municipal Engineering Administration Department, Tonghua Jilin 134000 f China) Abstract:
3、In the operation of NC machine tools? some collision accidents often appear. This paper， considering actual condition， analyzes its causes， and sums up the measures to prevent this kind of accidents. Key words:NC car; collision; solving measures 数控车床主要用于加工各种轴类、套筒类和盘 类 零件的回转表面，如内外圆柱面、内外圆锥面、成 形 回转表面及螺
4、纹面等，因其具有高精度、高柔性、 高 效率、工艺能力强和劳动强度低等优点，得到较快 程 度的普及。数控车床虽然是按编程人员所编程序 指令 自动加工的，且有仿真软件模拟检测程序，但由 于操 作不当，碰撞事故时有发生。数控车床价格较 贵（经 济型一般在十万元以上，全功能型在几十万 元），一 旦发生碰撞事故，维修难度大且费用高，经济 损失严 重，因此，从碰撞现象出发，找出并分析发生 碰撞的 原因，提出避免碰撞事故发生的措施是十分 必要的。 1 碰 撞 现 象 及 后 果 根据数控车床的结构特点，在操作中碰撞事故 一 般可分为以下几类： (1) 刀具与工件发生碰撞。这类碰撞对机床影 响 不大，一般会损
5、坏刀具和工件，造成的损失相对较 小。 (2) 刀具或刀架与机床尾座发生碰撞。这类碰 撞 会对机床进给伺服系统刀架及尾座造成损害，影 响一 夹一顶加工时的精度，对刀具的破坏是毁灭性 的，会 造成一定的经济损失。 (3) 刀具或刀架与卡盘发生碰撞。这类碰撞会 对 机床主轴、进给伺服系统和刀架造成极大的损伤， 不 仅机床无法正常工作，即使修复也会严重影响加 工精 度，造成严重的经济损失。同时，数控车床所使 用的 机夹可转位刀片价格昂贵，而此类碰撞对车刀 的破坏 是毁灭性的，刀具的损坏也会造成一定的经 济损失。 2 发 生 碰 撞 的 原 因 刀具与工件发生碰撞首先是由于对刀错误导致 工件零点偏移，使
6、刀具扎入工件表面；其次在键入程 序 时 X 坐标值错误，某些数控系统对键入表述尺寸 的 字 符 有 使 用 小 数 点 要 求 ， 如 FANUC 系统、 GSK980TD 系统等漏加小数点就会发生碰撞事故；最 收稿日期 :201206 名 8 作者简介：张卫东（ 19694，男，吉林长春人，吉林工程技术师范学院机械工程学院助理实验师、技师，主要从事数控加工研宄。 后，刀具角度不合理，如副偏角过小，在加工外轮廓 时， 造成副切削刃与工件干涉，刀具后角太小甚至为 负值， 在加工内轮廓时，造成刀体与工件干涉或刀体 直径过 大，没有足够的排肩和退刀空间造成碰撞。 刀具或刀架与机床尾座发生碰撞，多发生
7、在一顶 一夹装夹工件进行加工过程中，主要原因为使用快 移 指令 GOO 退刀时 Z 坐标值过大 ;在切削过程中装 夹在 相邻刀位的刀具安装不合理，与尾座发生碰撞； 对加 工的最小直径考虑欠妥，造成刀具或刀架与机 床尾座 套筒发生碰撞。另外，在开机回机床参考点 时，没有 遵循先回 X 轴，再回 Z 轴的顺序，也会造成 刀具或刀 架与机床尾座发生碰撞。 刀具或刀架与卡盘发生碰撞，主要是由于工件 零 点发生偏移即对刀错误造成的，对刀的目的是确 定程 序原点在机床坐标系中的位置。如果对刀错误 就会发 生工件零点偏移，此外， Z 坐标值键入错误、 机床开 机后没有进行回零操作就直接自动加工、急 停以后没
8、 有及时回零等都会造成工件零点发生偏 移。另外，刀 具安装不合理，在加工时非工作刀具与 卡盘或工件发 生干涉也会造成刀具与主轴卡盘发生 碰撞。 3 避 免 碰 撞 事 故 的 措 施 通过上述分析，针对产生的问题，在机床使用过 程中，可采取以下措施避免碰撞事故的发生。 (1) 数控系统通电时，一定要做好按急停按钮的 准备，随时切断电源。通电正常后，检查各工作开关 及 急停开关是否正常，如这些重要的保护开关不正 常， 将会导致碰撞事故的发生。 (2) 机床开机后必须立即进行机械回零操作，即 返回机床参考点的操作。发生意外按下急停按钮 后， 必须重新执行回零操作。在回零操作之前，应将 刀架 移动到
9、减速开关与负限位开关之间，以便机床 在回零 过程中找到减速开关。在回零时，应严格按 照先回 X 轴，再回 Z 轴的顺序，防止刀架与尾座 相撞。 (3) 在对机床手动操作之前，对机床参数进行必 要的检查和调整，如主轴转速、进给速度、快移倍率及 手轮倍率适当降低（这些检查及调整对刚接触数控机 床的操作人员，尤其重要），以避免发生碰撞事故。 (4) 应检查工件的装夹是否牢靠，刀具的装夹是 否正确、牢固，刀架与工件的距离是否安全，如工艺 要 求采用一夹一顶装夹方式进行切削，要选用合理 的 Z 向退刀距离，采用先径向后轴向的退刀方法，保 证退 刀和换刀时，刀架和车刀不会与尾座发生碰撞。 (5) 采用正确
10、的对刀方法，当对好一把刀后，用 目 测的方式，将刀具移动到换刀时不与工件发生干 涉的 位置，换刀，再对 刀，就能避免在对刀过程中刀 具与 工件发生碰撞。 (6) 充分利用计算机模拟仿真及数控车床自带 的 图形模拟加工功能，随着计算机技术的发展，数控 加 工模拟仿真系统功能日趋完善，可用于在加工前 初步 检查程序，观察刀具的运动，以确定是否可能发 生碰 撞。数控车床一般都具有图形模拟加工功能， 可对整 个加工过程进行图形模拟，通过观察刀具的 运动轨迹， 发现并更正程序中的错误，避免刀具与卡 盘、工件、 夹具发生碰撞。 (7) 在加工时，注意观察机床的坐标数值，并用 倍 率开关控制刀具的进给速度，
11、在加工内轮廓时，选 择 合理的径向退刀距离，避免碰撞事故发生。 4 结 语 通过以上分析，可针对数控车床使用中产生问 题 的不同因素采取不同的措施避免碰撞事故的发 生。作 为数控机床的操作者，不但要熟练操作机床， 还要深 入了解控制系统性能及加工工艺知识，同时， 必须掌 握一些紧急情况发生时的处理方法，如按暂 停按钮、 急停按钮及切断电源等，以最大限度的减少 碰撞事故 带来的损失。 参考文献： 1 李万来 .数控车削编程与加工技术课的教学探讨 D. 消费导刊， 2008,（ 3). 2 曹亚军 .数控车初学者操作中应注意的问题 D.金属加 工（冷加工）， 2009,（ 1). B李文君，周玲 .数控车实训教学中撞刀的原因及操作 注 意事项 M .职业， 2009,（ 2 3 ) . 责 任 编 辑 战 锐