数控机床操作防碰撞措施探讨

孙后法

(徐州开放大学，江苏 徐州 221000)

0 引言

在数控机床的操作中，经常会遇到碰撞问题，该类问题的出现不仅会影响机床的加工质量，还会威胁操作人员的安全，为避免出现类似问题，应采取合理、科学的防碰撞措施。

1 三看、二要、一停

数控机床加工被概括成3大核心任务，分别为编程、对刀、自动加工。编程准确与否，选取的切削用量是否科学，对刀正确与否，均在自动加工中凸显出。为了避免出现安全事故，实施自动加工时，核心在于首件，即“首件试切加工”，主要是为找到失误要素。因此，在加工过程中应做到“三看二要一停”，以免出现碰撞，提高加工质量。

1.1 三看

1)一看程序。查看程序名准确与否。由于系统内部储存许多程序，故需要认真检查程序名。假如程序名不准确，需要将运行的程序再次调出，同时在屏幕上显示被改正的程序名。检查程序段，如果屏幕上正在显示加工程序段，可查看程序段来明确语句准确与否，能否和目前加工工艺相似，通过查看程序段来确定加工目的能否和正在执行加工段的目的相符。假如刀位移动方向和程序段目的不符，需要立即暂停，进行复位，并立即退刀不与工件接触，然后找出原因[1]。

2)二看工件坐标。在屏幕上显示刀具机床的坐标，其中，工件坐标等 同于剩余值。在自动加工过程中，可以查看到工件的坐标值与剩余值。只不过，坐标值主要是工件所处位置，剩余值则是程序段目标点剩下的距离。

3)三看刀尖所处位置。关于数控机床的轮廓，即刀尖行走轨迹，查看刀尖位置也就是查看刀尖对应工件的位置。在加工期间，“三看”统一不变，特别是工件坐标与刀尖位置，必须一同查看，查看刀尖位置是否和工件坐标相符，而刀尖至工件的距离等同于显示的剩余值，在该种情况下，是否会出现碰撞工件事件，至关重要。假如刀尖位置和显示值不相等，应立马停止运行，紧接着复位、停车，最后退出工具，找出错误成因。

1.2 二要

1)一要单段运行。由于数控机床具备“SBL”运行功能，在运行阶段，每运行完一个程序段，须暂停加工。如果持续运行程序，应重新按下启动键，运行下一个程序段。借助单段运行，让操作员有充足时间检查程序、坐标以及查看刀尖时间，避免出现碰撞。尤其是换刀时，应密切关注车刀能否退到换刀点，能否和工件发生碰撞[2]。

2)二要低倍率。在数控机床的操作面板上，可以调节进给速度。低倍率是指在加工期间调整刀具的进给速度。关于GOO进给速度，主要以法纳克系统为例，在加工首件的过程中，因刀尖远离工件距离，一般将倍率设置为100%。当工具慢慢接触工件时，倍率设置为25%。控制刀具进给速度，方便操作人员对比刀尖位置和剩余值，避免出现碰撞。当G01进给时，首先应将倍率按钮调整至零位，并逐渐加快速度，查看刀具、工件表面等情况，便于随时随地控制倍率。特别是内孔加工，以免出现进刀或扎刀情况。

1.3 一停

“一停”是指在自动加工期间多次暂停。只有暂停，操作人员才有充足时间查看刀尖的位置，如果切屑落到刀具上，应立即暂停，避免操作过程中出现失误。

2 三点一线

“三点一线”是为明确加工路线的核心内容。“三点”总结为起刀点、轮廓点、轮廓终点。“一线”是指加工轮廓线。结合法纳克系统，以外轮廓加工为例，起刀点是指刀具切入加工起始点，编程过程中先从G00开始直至G01[3]。大多数操作人员应用G71、G73、G92指令时，因设置的起刀点不科学，致使刀具、工件被损坏，出现安全事故。因而，设置的起刀点应准确，至于起刀点不包含在工件毛坯范围内，通常情况下，X坐标应大于毛坯3 mm，Z坐标应超过毛坯端面的2 mm。若是毛坯尺寸的误差较大，应远离毛坯，避免刀具和工件出现碰撞。

1)轮廓起点应和G71、G73的P参数对应。在程序段中，只需标明X坐标，系统便自动默认Z坐标。在加工过程中，刀具需要在轮廓外下刀，而且处于垂直方向，否则会发出错误警报。而轮廓终点应和Q参数对应。要求点坐标等于毛坯直径，但不应超过X坐标，要不然运行G71循环指令时，会出现碰撞事件。其中，Z坐标始终处于轮廓线的左端。

2)轮廓起点与终点、起刀点间的关系。轮廓起点与终点Z向一右一左，和X向一下一上。起刀点始终不包含在毛坯范围内，X向和Z向持平，均超过轮廓起点和终点。不论何种数控系统或者切削循环，都应重视上述点的位置，详细进行分析，避免加工过程中出现不必要的问题。

3)“一线”是指起点至终点的连线，采取GO1、G03指令，依照独立存在的几何要素制定出加工程序，即程序段。在制定加工程序期间，应运用较少程序段来加工零件，为简化程序，降低出现错误的概率，提高编程质量。但因数控车床装置具备直线、圆弧插补运算功能，程序段数主要由组成零件的几何要素来明确各条程序，此时，需要综合考虑制定程序段的原则。选取G指令，至于Z向应单向递增，在X向，通常采取G71加工循环，故轮廓线形状大多为单向递增。应用仿真程序查看G73，当然，不需要辨别凹腔，不管凹形的深度，只需一刀车出即可。假设采取尖刀，退刀的槽深度不应超过2 mm，或者直接进行加工；反之，应隔离凹腔，单独编程、选刀或者是加工。假如工件轮廓有直台阶，需要密切关注G73循环，通常Z向不需进行精加工，避免出现扎刀现象。假设对台阶的尺寸提出较高要求，应在轮廓编程中预留0.3 mm余量，并单独加工齐台阶，确保工件的精度满足要求。

3 一补三调

当输入程序后，需要明确刀具参数与工件坐标系。对刀时，避免因以下要素产生废品：①刀具的安装高度。若是安装过高或低，刀尖便不会对准工件的旋转中心。②试切测量误差，特别是内孔直径的测量。③参数输入期间出现的失误，比如将T1刀具参数输入至T2刀具的参数上。④切削用量选取不科学，工件表面较为粗糙。⑤编程过程中，输入的尺寸不合理。编程时，因直接输入尺寸，致使中间值偏大。⑥导轨出现问题。

“一补”是指对好刀，将X偏置值补偿让出的1 mm，至于Z向偏置通常不需让尺寸。在法纳克数控系统中，能借助显示屏幕补偿0.6 mm，当然，802C也能运用G158指令补偿让出尺寸，最后自动进行加工。

当“三调”首件加工结束以后，应精确测量台阶的尺寸，同时计算出差值，目的是为将其当成刀具偏置补偿依据；调整刀具参数，补回补偿数值。对于刀补参数难以解决的问题，需要标好坐标数值，确保加工尺寸符合要求；然后，依照倍率调整情况，确定主轴速度、进给速度；最后，还应进行2～3次的加工循环，避免再次产生废品，还能确保加工质量。

4 结语

在数控车床的实训中，尤其是在编程方面，需要仔细阅读和编程方法相关的资料，在自动加工之前，通过数控系统，提高加工轮廓的准确性，同时修正编程中出现的问题，预防碰撞的产生。