數控加工中心撞刀的原因及防止辦法

數控車床在機械制造業中被廣泛應用，企業對數控車人才的需求日益加大。這就促使高職高專院校加大了對數控車實訓設備的投入，培養符合企業需要的高素質技能型人才。本文從數控車實訓教學的實際情況出發，針對學生在操作數控車床的加工過程中出現的撞刀原因進行了分析探討，總結了數控車操作過程中發生撞刀的原因，并提出了切實可行的解決措施，以減少撞刀事故的發生。

數控車床在加工圓錐面、球面、螺紋及復雜的回轉面等方面，具有高速、高效、高精度和低勞動強度的特點?，在機械制造業中被廣泛應用，企業對數控車床操作人才的需求日益加大『2]。高職高專院校紛紛購買了大量的數控車設備，提高數控車實訓的教學質量，培養具有符合企業需要的高素質技能型人才。目前，在數控車實訓教學中，由于學生編程、操作等原因，使刀具與工件及卡盤常發生碰撞，造成刀具的大量損壞，甚至危及操作者的人身安全。數控車實訓過程中使用的刀具大多是機夾刀具，價格比較昂貴，刀具的損壞帶來了比較大的經濟損失。同時，撞刀事故也給初學者在實訓過程中帶來心理陰影，會讓學生在后續的數控車操作上變得縮手縮腳，影響數控實訓的教學質量。本文就數控實訓中數控車床操作過程中經常發生撞刀的原因進行總結，并提出相應的解決措施，以減少撞刀事故的發生率。

1.1車削孔時的進、退刀

內孔車刀加工孔時，進刀方式應為單坐標方式[3]，如圖1(a)所示工件中，若直接X、Z軸聯動快速移動刀具至目標點(G00 X Z)，刀具勢必會如實線所示那樣與工件發生碰撞；為防止刀具與工件發生碰撞必須單坐標分步使刀具移動至目標點，在編程時應該使刀具先走z方向(留2mm安全余量)，然后走x方向定刀，再走z方向切削加工孔，如虛線所示，這就有效避免了刀具與工件之間的碰撞。

內孔車刀加工孔時，退刀方式應為單坐標方式，如圖1(b)所示工件中，若直接x、z軸聯動快速移動刀具退至目標點(G00 X Z)，刀具勢必會如實線所示那樣與工件發生碰撞；為防止刀具與工件發生碰撞必須單坐標分步使刀具移動至目標點，在編程時應該使刀具先走x方向(退出1～3mm)，然后走z方向時刀具從孔里退出來，再走x方向使刀具移動至目標點，如虛線所示，避免了刀具與工件的碰撞。

1.2 車削槽時的進、退刀

切槽刀加工槽時，進刀方式應為單坐標方式，如圖2

(a)所示工件中，若直接x、z軸聯動快速移動刀具至目標 點(G00 X z)，刀具勢必會如實線所示那樣與工件端面發 生碰撞；為防止刀具與工件發生碰撞應單坐標分步使刀 具移動至目標點，在編程時應該使刀具先走z方向，然后 走x方向定刀(留2ram安全余量)，再走x方向切削加工 槽，如虛線所示，這就有效避免了刀具與工件之間的碰 撞。 切槽刀加工槽時，退刀方式也應為單坐標方式，如圖 2(b)所示工件中，加工完槽若直接x、z軸聯動快速移動 刀具至目標點(G00 X Z)，刀具勢必會如實線所示那樣與 工件端面發生碰撞；為防止刀具與工件發生碰撞應單坐 標分步使刀具移動至目標點，在編程時應該使刀具先走x 方向退出，然后再走Z方向退至目標點，如虛線所示，能 有效避免刀具與工件的碰撞。

1.3 起刀點與換刀點

起刀點是刀具以切削進給速度開始車削加工的加工 起點(或循環起點)。起刀點設置在所加工毛坯外面，在 x、z兩個方向離工件應有一定距離，如圖3(a)所示。起刀點分別表示在X、Z兩個方向離工件的距離一般取1— 3mm，起刀點離工件太遠增大G01進給的空行程，降低加 工效率；起刀點離工件太近會增加撞刀隱患。 換刀點是指刀架轉動換刀時的位置，設在工件及夾具 的外部，換刀點離工件的距離以換刀時不與工件及其他 部件發送碰撞為準，并力求換刀移動路線最短，換刀點的 設置距離工件太遠，將延長G00的移動時間，降低加工效 率，如圖3(b)所示。編程時換刀要特別注意留給鏜孔刀 足夠的空間，因鏜孔刀刀柄伸出較長，如換刀空間不夠， 就會造成換刀時刀具與卡盤或工具碰撞。另外，如因工具 較長有后頂尖支撐，在確定換刀點位置時，還必須確定刀 架向尾座方向移動時的極限位置，避免換刀時刀架與尾 座發生碰撞造成刀具損壞。

2.1 手輪進給倍率

數控車床對刀方式常用的有試切法和對刀儀自動對 刀法，試切法對刀是學生在數控車床實訓中普遍采用最 多的一種對刀方法。學生在對刀之前，通常要在換到點位 置換到所需對刀的車刀，車刀通過刀架旋轉到位，這時車 刀到被車削加工工件的距離較遠，學生就會用手輪0．1方 式將刀具快速靠近工件，然后用手輪0+01方式繼續靠近 工件，用0．001方式切削工件。但是，學生在操作過程中往 往忘記手輪進給倍率快慢的改變，很多初學者在對刀時 用手輪0．1方式將刀具快速靠近工件，繼續用手輪0．1方 式靠近工件和切削工件，車刀以較大的進給速度與工件 接觸，造成車刀與工件發生碰撞。 初學者在上數控車床操作之前，首先在機房內利用數 控仿真軟件進行大量的對刀練習，熟練對刀步驟和操作 要領。其次，在數控車床上進行對刀操作時，安排同小組 的成員在傍邊進行輔助，對操作不正確的學生進行及時 指正，避免車刀與工件發生碰撞。

2.2 數據輸入

學生在數控車床對刀操作時，經常發生數據輸入位置 不對或數據輸入不對。比如，學生在對刀試切外圓后，x 軸不動，刀具沿+Z原進給速度退出，退出后按下停止按 鈕停車，用外徑千分尺量得試切部分的外圓直徑，進人刀具偏置寄存器的形狀補償，把測得的數據輸入到相對應 的刀補號中，在數據輸入過程中，學生往往把數據輸入錯 誤。另外，學生把測得數據輸入到刀具偏置寄存器的形狀 補償中錯誤的刀補號中，還有學生把測得數據沒有正確輸入在顯示刀具幾何形狀補償界面里。由于對刀數據不 正確，造成不能夠獲得正確的工件坐標系，在運行數控車 床切削加工工件時就會造成車刀與工件或機床發生碰 撞。 學生在對刀結束后，應該對每一把對過的車刀進行檢 驗。檢驗方法是：首先按下POS鍵，顯示出刀具當前的位 置坐標，分別搖動手輪到X0和z0，觀察刀具與工件之間 的誤差是否超差。如果對刀的x數據不正確，當搖動手輪 移動到位置坐標x軸顯示為零時，刀具的刀尖就不在工 件端面的中心處。

3.1 刀具補償值設定錯誤

學生操作數控車床加工工件時，對刀誤差或刀具磨損 會影響工件尺寸精度，所以要對刀具進行補償，刀具補償 應注意補償方向及補償量大小。要定期檢查刀具補償值 是否正確。在輸人刀具補償值時，如將“+”號輸出“一”號， “X0．08”輸成“X8”，就可能會出現執行程序后刀具直接沖 向工件或卡盤，造成工件報廢，刀具損壞，卡盤撞毀等事故。

針對這種撞刀情況，學生可以在仿真軟件上進行練 習，熟練掌握在輸入刀具補償值時，“+”號和“一”號之間的 區別。此外，初學者在操作時如出現不確定的情況要及時 詢問實訓指導教師，要得到實訓指導教師的確認后方可 繼續操作機床。

3.2 加工過程中誤停車

數控車床執行程序正常加工過程中，由于操作者誤操 作使程序停下來，如果操作者按“RESET”復位后，立即進 行循環啟動，此時容易造成刀具與工件發生碰撞。因為運 行的默認值與程序的設定值發生變化，按“RESET”復位， 則把數控系統復位到初始狀態，清除了保存在DRAM內 的預讀程序信息，會改變刀具移動指令及主軸轉速。 在自動運行程序過程中，如出現誤停車導致程序停止 運行，此時將模式改為編輯方式，按“RESET”復位程序，再 重新運行程序。

學生在數控車床操作過程中發生撞刀的原因很多，除 上述原因外還有其他情況，這里就不再逐一贅述。為了有 效地防止撞刀發生，學生在數控車床操作時，要求學生做 到加工程序編制正確，加工工藝安排合理，操作規范，就 能減少和防止撞刀事故的發生，確保數控車床實訓的教學質量。