探讨数控车床实训教学中的撞刀现象及解决方法

黎敬铁

【摘 要】本文分析数控车床实训教学活动中常见的三种撞刀现象，针对这些现象提出“规范具体操作流程、保证编译程序的准确性和提升学生的专业素养”的解决方法。

【关键词】数控车床 实训教学 撞刀现象 解决方法

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2017）01B-0095-02

随着全世界重工业的迅猛发展，数控机床在加工行业中越来越受到重视，并在其中处于重要的地位。我国机械制造行业正在兴起，对零部件的要求愈加趋向高精度的方向发展，这为数控机床的发展创造了极大的条件。国内高等院校也愈加注重数控高质量人才的培养，不断提高数控机床的教学水平。但在数控机床实训课程教学活动中常遇到一个难以解決的问题—— 撞刀现象，它不仅影响了教学质量，而且严重地威胁到师生安全以及数控机床寿命。基于此，本文主要以现今高职院校的数控车床实训教学为主要研究对象，从对刀不当而造成的撞刀、编程不当造成的撞刀以及不规范操作造成的撞刀等方面阐述在数控车床实训课程教学活动中碰到的撞刀现象，提出解决方法，以避免撞刀现象发生，确保师生人身安全，加强实操课程中的教学实效。

一、数控车床实训教学中常见的撞刀现象

（一）对刀不当而造成的撞刀现象

1.手轮进给倍率使用不当而造成的撞刀现象。在数控车床实训课程中，多数采用的是试切法进行对刀。这种对刀方法往往需要适当控制手轮的进给的倍率来进行配合，而学生由于过度紧张，在操作中往往会忘记调整手轮进给的倍率。当手轮倍率以过快速率将刀具与工件接触后，就会造成工件与刀具发生强烈碰撞，致使刀具损伤且较为严重。

2.对刀时数据输入存在误差而造成的撞刀现象。在对刀过程中，由于人为误操作而使输入的数据存在偏差，这样的误差极有可能在刀具切削工件时，易于发生撞刀现象。

3.混用零点偏移法和刀具偏移法而造成的撞刀现象。在实训课程中，也会常常采用零点偏移法和刀具偏移法两种方式进行对刀。对于零点偏移法而言，这种对刀方式要求必须指定一个固定的基准刀具，把 G54 内相对应的位置设定为基准刀具与机床零点绝对刀偏的相对 X、Z 值，进而达到零点偏移的目的。同时把其他刀具形状补偿寄存器的 X、Z 值设定为相对刀补值。另外，对于绝对偏移法对刀方式而言，把刀具形状补偿寄存器的 X、Z 值都设定为相对应的刀具刀位点的机床零点绝对刀偏值。上述两种对刀方法不能够进行混编使用，如果混合使用，就会出现类似图 1 和图 2 所示的现象，产生偏值叠加，造成撞刀现象，损害刀具。

（二）编程不当造成的撞刀现象

1.快速定位应用不妥而造成的撞刀现象。在车床实训过程中，以最快方式把刀具移到指定位置时，往往会调用 G00程序。但不同设备内的 G00 程序命令设置不尽相同，有的设备设定的走刀路线为折线，有的设备设定的走刀路线为直线，因此，在工件加工过程中，要时刻关注刀具的运动轨迹，注意与工件保持一定距离，避免发生撞刀现象。

2.进给量 F 值设定错误而造成的撞刀现象。数控机床进给量，可以分为每转进给量和每分进给量两种方式。对于国内数控车床来讲，多数是采用每转进给量的方式，其进给量为主轴转动一周所移动的距离。通常情况下，主轴转速保持在 S600 转/分时，每转进给量为 F 0.5，相当于 F300 的每分进给量。对掌握基础知识不牢固的学生，没有注意到这些问题，只记得 F300 的进给量等同于 F 0.5 的进给量，因此在设置进给量时一概把进给量设定为 F300，而当刀具的转速较快时，就容易造成撞刀现象。

3.圆弧插补指令使用不当而造成的撞刀现象。对于刀架（具）前置的数控车床而言，圆弧插补指令的顺逆与人们的日常认识呈现出相反形态；对于刀架（具）后置的数控车床而言，圆弧插补指令的顺逆与人们的日常认识呈现出相同形态。多数学生把刀具后置与刀具前置相混淆，在具体加工过程中因此而发生撞刀。

（三）不规范操作而造成的撞刀现象

在数控车床实训课程教学活动中，多数学生对数控机床较为好奇，但又急于求成，因此一心只想实训操作，没有较好地掌握实训课前教师所讲解的规定的操作规程，不能较好地按照操作规程来进行操作造成撞刀现象。比如在对刀结束后，学生时常忘记校验程序，直接进行加工，造成撞刀事故。这些不规范的操作具体体现在以下几个方面：

1.未能及时关闭空运行开关而造成的撞刀现象。在程序模拟阶段时，为了校验程序的准确性，提高校验速率，往往会打开空运行开关的方式进行。在空运行状态下，机床内的运动轴速度较快，并且以 G00 的速度进行运转。学生在具体加工过程中，忘记关闭空运行开关，这样，由于 G00 的速度过快，造成打刀现象。

2.加工过程中发生误停车而造成的撞刀现象。实训课程中，在车床正常运行过程中，当停止现今运行的程序时，多数学生会误操作按到“RESET”按钮进入启动循环阶段，由此造成撞刀现象。

3.换刀点设置欠妥而造成的撞刀现象。数控车床上的回转式刀架工作时活动范围大，若与工件距离较小，那么就会使工件与刀具发生碰撞。因此，在进行实操过程中，一定要明确刀具与工件之间的安全间距，选择合适的换刀点，避免撞刀。

二、防止数控车床实训教学中的撞刀现象的方法

（一）规范具体操作流程

1.检查数控车床限位装置。在进行实际操作前，必须仔细检查数控车床限位装置，要使其固定在准确位置上，检查限位块是否牢固可靠。

2.检查程序的完整性。要对程序进行单段调试，时刻关注工件的加工状况，关注显示屏上的程序进度。若发生任何异常，及时停止程序运行，必须经过完整循环之后才能进入复循环。

3.在任何环节的调试过程中，都要按照先看后走的顺序，使用较低的手轮进给倍率。

4.对于条件允许的学校，可以采用仿真模拟软件对零件进行模拟加工之后，才进行相关实际操作，以有效杜绝撞刀现象发生。

（二）保证编译程序的准确性

在零件加工前进行程序设置时，要充分考虑到不同数控机床系统之间编译语言的区别，在加工零件前必须对运行程序进行及时验证。如通过人工检查、空运行检查、仿真模拟软件验证等方式进行，确保编译程序准确无误，尽最大程度消除撞刀风险。另外，在程序的运行及调用时，要特别关注调用相关子程序或从中间执行程序时可能出现的异常，发现异常要及时采取相关避险措施。

（三）提升学生的专业素养

在现今的数控车床操作过程中，学生具备良好的专业素养、实战技能等能够高效完成指定的工作任务。但是多数学生对数控车床的相关知识掌握得不够牢固，没有较好地理解数控程序的具体含义，对产生撞刀现象的原因一知半解，这在实际操作过程中就难免会发生撞刀现象。因此，在进行实训课程前，一定要加强学生对数控知识的学习，做好基础工作。比如，利用相关仿真软件加强学生对编程语言的学习和掌握，充分借用多媒体技术加强学生对数控机床的具体构造、工作原理的学习和理解，提升学生的专业素养，使其在实际操作过程中能够有效避免出现撞刀现象。

在数控车床实训教学过程中，由于学生对车床编程掌握不熟练、对设备不熟悉而发生的误操作等原因，常会导致工件与刀具发生撞刀现象，这种现象会严重威胁到实训师生的人身安全，损伤设备及刀具。另外，当发生撞刀事故之后，多数学生会产生明显的余悸心理，当他们再次进行实操时不能很好地完成實训要求。因此，对车床实训课程中易于发生的撞刀现象进行研究，找出相对应的解决撞刀现象方法是非常必要的。

【参考文献】

[1]刘玉宾.数控实训中常见数控加工中心撞刀的原因及防止办法[J].现代制造技术与装备，2013（2）

[2]郝新成.实习中数控车撞刀事故的防范[J].实践与探索，2011（3）

[3]周振阳.数控实训中常见的撞刀原因及防止办法[J].中国科技博览，2015（3）