数控车床加工实训中的故障分析

2014-11-29代晓俊DAIXiaojun

价值工程 2014年31期

代晓俊DAI Xiao-jun

（昆明理工大学工程训练中心，昆明 650000）

（Engineering Training Center，Kunming University of Science and Technology，Kunming 650000，China）

0 引言

随着数控加工技术的不断发展成熟，数控车床被越来越广泛地应用于各个加工领域，它以其高质量高精度的特点受到了人们的一致欢迎。数控车床作为一种高效高技术含量的自动化机床，逐步实现了机、电、仪一体化，它将现代信息技术、自动化技术以及精密机械等各项新技术综合应用于整个加工环节中，符合现代化机床加工的特点。

对数控专业的学生而言，熟练掌握数控车床加工的基本操作要领和规范，明确操作技能是其开始后续学习的前提和基础。但由于学生的基础知识掌握存在一定的问题，因此在实际操作时常会因为操作不当导致车床出现故障，严重时甚至会引发安全事故。因此，学校必须加强对学生的数控车床加工安全教育，强化其安全意识，引导其自觉规范操作，从而有效地防止安全事故的出现。

1 数控车床的典型故障分析

1.1 数控车床超程警报

在课堂授课时，教师会教授学生车床测量系统的基本原理，即当机床出现断电情况时，重新接通电源后必须先使系统坐标重返参考点才能进行操作，否则会影响系统精度。但学生在进行数控车床操作时，由于车床滑板处于限位开关极限，或挡板距参考点开关过近，导致挡块越过限位开关，系统发出超程警报。

为避免上述情况的发生，在操作前，学生必须先确定系统的当前工作位置是否正常，若已处于极限位置，则在返回参考点时必须控制滑板移动速度，保证操作安全。车床超程本身并不会对系统造成严重损害，但车床坐标不准势必会导致工作台移动错误，最终导致丝杠损坏。

1.2 编程不当导致碰撞

1.2.1 正确使用GOO 指令

GOO 指令是数控车床加工时最常用的一种指令，它具有工作速度快和走刀轨迹不定的特点，因此在实际操作中具有一定的危险性。由于GOO 指令是一种定点指令，在实际编程中使用G00 X80.0 Z50.0 程序段，则根据其编程特点，可以确定其四种走刀轨迹。其中，除路线1 以外，其他三种路线均会出现碰撞。具体情况见图1。因此，为避免“撞刀”，必须将其程序段分为GOO X80.0；Z50.0；以保证其走刀轨迹为路线1。

1.2.2 正确理解和执行复合固定循环指令

在使用粗车循环指令前，必须保证循环快速回刀点的刀具循环处于完成状态，否则会损坏刀具和工件。如图2中，A 点位置为正确回刀位置，它处于端面和毛坯径向尺寸之外，整个回刀过程不会造成工件损坏，而B 点则会导致回刀时出现碰撞，碰坏工件和刀具，影响数控机床使用寿命。

图1 GOO 使用不当出现碰撞

图2 复合固定循环指令使用不当出现碰撞

1.3 编程时选刀不当

若学生在进行数控编程时选择刀具不当，也会发生碰刀情况，影响系统的正常运行。

图3 数控车床加工零件时选刀的重要性分析

如图3 中所示零件，学生在看到其基本形状时，会将其定位为外圆加工，进而选择90 度外圆偏刀作为其加工用刀进行加工。这种加工思路看似可行，但稍加分析，便能发现其中存在的问题，选择外圆偏刀进行加工只是一种理想化状态，学生并未考虑到其加工工艺和可行性。首先，通过分析该零件的一些相关数值可以发现，特别对圆弧的切线角度进行分析，就会发现该零件加工时，主偏角和副偏角均有极限范围。主偏角和副偏角均应须大于36.9 度才不会使刀具与工件相碰，而一般的90 度于外圆偏刀副偏角在15 度之内，如果使用该刀，在图示的2，3，5 点附近看到明显的碰撞现象口，如果选用45 度外圆偏刀，在本零件的加工时，将是合适的刀具。如果图3 中1 点处的外圆直径大于φ6mm，构成虚线所示的台阶轴，则不能继续使用45 度外圆偏刀加工锥面和端面，如1 点处的刀具将碰撞端面。