浅谈学生在数控加工中撞刀的原因

方毅飞

摘 要：撞刀是学生在数控车学习和训练过程中出现最多的问题之一。通过对撞刀的原因进行分析与总结，提出了一些防止撞刀事件发生的方法与措施，这对学生学习数控车有着很重要的意义，减少撞刀可以大大加强学生的信心及学校在教学中的成本。

关键词：数控车；撞刀；编程；刀补；各种刀具

在数车加工中，如果不遵守安全操作规程，很可能发生人身事故或设备事故。由于操作员编程、操作等失误导致撞刀事故时常发生，不仅造成人身伤害，而且对价格昂贵的数控机床的危害也极大，严重的可造成数控机床的报废。因此，怎样避免撞刀一直都是数控机床操作人员重点考虑的问题。

一、什么是撞刀

撞刀是指刀具在移动过程中与工件、卡盘或尾座发生意外碰撞的机床事故。撞刀是数控车床操作新手最有可能发生的事故，一旦发生撞刀事故，轻者影响机床精度，重者造成机床损坏，必须引起操作者的高度重视。

二、撞刀产生的原因及防范措施

撞刀产生的原因很多，常见的撞刀现象归纳起来有以下三种：

（一）编程不当引起的撞刀

数控机床所运用的程序是按照一定的格式并以代码的形式编制的。理想的数控程序不仅应该保证能加工出符合图纸要求的合格工件，还应该使数控机床的功能得到合理的应用和充分的发挥，因此编程正确与否对加工影响很大，是导致碰撞事故的主要因素。编程不当引起的撞刀，根据原因不同又可分为以下类别：

1.编程错误

编程错误是操作员最常见的错误，也是造成撞刀的主要原因，下面以GSK980T为例。对于一些我们平常非常熟悉的指令，如G00、G01指令相信很多人都非常熟悉，但是在编程过程中却很容易出问题，其中包括坐标值的输入错误以及G01指令后有无F指令，后面缺少了一个F指令，这就相当于用快速移动指令去切削工件，结果造成严重撞倒。对于这类种简单指令使用问题，只要操作者小心谨慎，并做好程序检查工作便可以排除撞刀的危险。另外，在加工过程中，经常使用到G71、G73、G70、G92、G75循环指令，必须准确记住其格式并理解其含义。

2.绝对值编程和增量值编程的混淆

以G90编入程序时，后面所有编入的坐标值全部是以编程零点为基准的，机床系统得电后处于G90（绝对值编程方式）状态。G91编入程序时，之后所有坐标值均以前一个坐标位置作为起始点来计算运动的编程值。有相当多的操作者没有将两者区别清楚，手动编程时常出现混淆。

3.对同行程序中不同指令执行的先后顺序不了解

为了减少编程行数，数控系统一般允许一个程序段中同时有G指令、M指令、T指令、F指令、S指令等各一个。但不同系统，其执行各指令的时间顺序可能不同。特别要注意的是有些人喜欢将T指令（换刀指令）与G指令写在同一程序段中，这是一种不太好的编程习惯。系统在命令刀具快速移动的同时也进行换刀，显然这可能造成刀架换刀时与工件相撞。因此，编程时应注意了解系统程序段中各指令执行的先后顺序。

4.退刀路线制定错误

在各种复合循环加工中，一定要注意其快速退刀路线，防止刀具与工件碰撞。因此，切槽时外圆槽时应先运行G00X100，然后再运行Z100；而车内孔恰恰相反，应先运行G00Z100，然后再运行X100。

从上面的分析来看，实践中的编程错误是多种多样的。要防止编程错误，必须重视以下几个方面：首先是要真正掌握好系统的编程指令，理清其实际意义及其使用环境，剔除一些不良的编程习惯；其次在编程时要小心谨慎，仔细校对，要善于利用仿真软件对程序进行校对、查错；第三是编程时要注意与工艺实践相结合。

（二）刀补错误引起的撞刀

数控车削零件通常需使用若干把车刀，一般情况下选用外圆粗车刀（根据实际也可选用其他刀）作为基准刀，以它的刀尖来建立零件加工的坐标系。刀补其实就是非基准刀刀尖与基准刀刀尖分别在X、Z方向的偏差。刀补的测定过程一般我们称为“找刀补”“找刀偏”或“对刀”。手动对刀则是学习数控机床操作的重点与难点之一。新手在学习测定刀补时容易出现刀补误差较大和刀补错误。

误差偏大的问题主要由测量误差引起，它会影响到零件的加工精度，但一般不会引起撞刀等安全方面的问题。而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。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。

（三）对安全间隙的忽视或错误估计引起的撞刀

1.换刀点的安全间隙设计

为了减少空行程，在数控车床加工时，常把换刀点设在离工件近的位置，从提高工作效率来看是正确的，但却存在着失误。对于第一把刀，这个间隙是足够的，但在同一点换上第二把刀，或第三把刀，不一定能完全保证刀架上所有的刀不会碰撞上到工件，因此应全面考虑各把刀在刀架的伸出长度设置安全间隙，并保证刀架上的刀具在旋转刀的最大直径内没有其他的障碍物。

2.刀具相对工件必须有足够的车削间隙

拟定刀具加工路径时，刀具与工件表面是否有足够空间，尤其是在车槽、车内孔时，如果空间不足，就会产生不同程度的碰撞，这样将会影响工件的正常加工。所以加工的时候一定要考虑好刀具的长度是否够长，刀具的直径是否够小，不然就会撞刀。所以在选用刀具时一定要认真核对工件尺寸要求，合理选择刀具。

上述仅仅是对撞刀事故的发生做了大致的分析与归类，实际中发生撞刀事故的问题是千变万化的。数控技术人员只有进一步深入全面了解数控的理论与操作知识，做到理论与实践的融会贯通，才能真正地对千变万化的实际问题做出本质的分析，更好地防范撞刀问题的发生，从而为真正地成为高素质的数控技术人才铺下坚实的道路。

参考文献：

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