避免数控车床安全事故的方法

1、前言

    随着科技的发展和社会的进步，数控机床技术不断发展，其功能越来越完善，性能价格比也越来越高，在机械行业中已得到广泛应用。而随着数控车床在企业中越米越普及，数控车床教学也在职业学校中普遍开展起来。在数控车床的学习、使用过程中，编制程序和操作加工要尽量避免碰撞安全事故的发生。

    基于多年数控车床的实际使用和教学实践，本文总结了数控车床发生碰撞安全事故的一般规律以及有关碰撞的预防和解决方法。

2、数控车床常用指令的编程技巧

    程序编制是数控加工至关重要的环节，提高编程技巧可以在很大程度上避免一些不必要的碰撞安全事故。

    1)编程时，对于换刀要注意留给刀具足够的空间位置(尤其是镗孔刀)，要在机床上实际测量确定换刀点坐标。如遇工件较长需顶尖支撑，更应特别注意。

    2)同一条程序段中，相同指令(相同地址符)或同一组指令，前面的指令不起作用，而是执行后面出现的指令。例如:G01 U100.0 U50.0 F200;执行的是U50.0, X轴相对移动50mm，而不是100mm。同理:G01 G02X30.0 Z20.0 R1O;执行的是G02.

    3)加工程序走刀路线;加工程序编写的顺序(走刀路线)必须按照工件图纸和工艺单要求确定加工路线，为保

证零件的尺寸和位置的精度，应选择适当的加工顺序和装夹方法，以确保加工的可行性。在确定过程中，还要注意遵循先粗后精、先近后远、内外交叉等一般性加工原则。

    4)工件切槽加工，在编程时要注意进退刀点应与槽方向垂直，靠近工件阶台的进刀速度不能以“GO'，速度，避免刀具与工件相撞。进退刀时尽量避免“X、Z”同时移动使用，如进刀定位时先定Z轴，再定X轴;退刀时先退出X轴，再定位Z轴。同时，由于切槽刀刀头有两个刀尖，编程时刀尖点必须与对刀点相同，避免切槽时出现一个刀宽的误差。

      另外，加工工件内孔过程中，当镗削完成时，需要镗刀快速退出内孔回至工件端面外100mm处，如果用N120G00 x00 Z100编程，这时机床将两轴联动，则镗刀将与工件发生碰撞，造成刀具与工件损坏，严重影响机床精度，这时可采用下列程序N120 G00 Z100 ; N1300 X100 ;即刀具先退至端面外100mm处，然后再返回x坐标点，这样便不会碰撞。

     5) G70—G73等循环指令执行后的最后一刀是从程序终点快速返回程序起点，为了避免车刀从终点快速返回起点时撞向工件，在设置起点时应注意终点与起点的连线必须在工件之外，不能跟工件的任一位置交叉，否则退刀时会出现碰撞。特别是G70精加工循环指令的起点位置更应该注意，在对指令走刀路线不熟悉的情况下，建议将G70的起点坐标设在其它粗加工循环指令的起点位置上。

    6)  "G92”指令执行之后，系统默认的走刀速度是每转一个螺距的速度，所以“G92"后面若紧跟“G01"或“G02”等指令，必须重新设置F值，不然在高速启动主轴的情况下，系统按螺纹加工的走刀速度执行，会出现两种情况:一种是机床不动，伺服系统报警;第二种是刀具移动速度非常快(大于GO)，造成撞车事故。同时，普通螺纹加工时刀具起点位置要相同，"X”轴起点终点坐标要相同，避免乱扣和锥螺纹产生。

    总之，掌握数控车床的编程技巧，不但能很好地提高加工效率、加工质量，更能避免加工中出现不必要的错误。这需要在实践中不断总结经验，不断提高，从而使编程、加工能力进一步加强，更进一步提高编程安全。

3、数控车床加工程序安全检查

    1)利用计算机模拟仿真系统

    随着计算机技术的发展，数控加工教学的不断扩大，数控加工模拟仿真系统功能越来越完善，已能模拟数控车床编程操作的整个过程。因此可用于初步检查程序，观察刀具的运动，判断是否产生碰撞。

    2)利用数控系统自带的模拟显示功能

    现时较为先进的数控系统都带有图形显示功能。当输入程序后，可以调用图形模拟显示功能，详细地观察刀具的运动轨迹，以便检查刀具与工件是否出现碰撞。

    3)利用数控车床的空运行功能

    利用数控车床的空运行功能可以检查走刀轨迹的正确性。当程序输人机床后，可以装上刀具或工件，并进行对刀，对刀完毕，将工件取下，然后按下空运行按钮，此时主轴不转，刀架按程序轨迹自动运行，此时便可以发现刀具是否有可能与工件或夹具发生碰撞。在这种情况下必须保证卡盘上没有安装工件，否则会发生碰撞。

    4)利用数控车床的锁定功能

    一般的数控车床都具有锁定功能，当锁住开关为ON时，机床不运动，但位置坐标的显示和机床运动一样，并且M,S,T都能执行。当输人程序后，锁定X, Z轴，自动运行加工程序，通过X,Z轴的坐标值判断是否会发生碰撞。

4、避免错误操作

    1)操作人员对键盘功能键具体含义不熟悉，操作不熟练，对机床功能参数误修改，易造成撞车等事故。

    2)在输刀补值时，有时“+”号输成“-”号，"1.75”输成“175" ,  "X'，轴输成“Z,"轴，"3”号刀的刀补值输在“2"号刀的位置上等。经常会出现机床启动后刀具在执行刀补时直接冲向工件及卡盘，造成工件报废，刀具损坏，机床卡盘撞毁等事故。

    3)回零或回参考点时顺序应为先X轴后Z轴方向，如果顺序不对，机床小拖板会和机床尾架相撞。

    解决方法:初学者在没有完全弄懂数控车床功能前尽量不要修改系统功能参数，一定要弄清基本原理，应严格按照操作规程进行操作，输人程序或刀补数值后应反复检查后方可操作。

5、机床数控系统或机械故障

    1)数控系统原因

    由于加工时进行各种操作，如输入刀补、插人程序，执行后进行删除等操作过多，使随机存储器PMA芯片中

执行程序混乱，系统执行时出现错误，X或Z向出现丢步，造成撞车。EPROM芯片、系统主板或驱动板中元件有损坏，造成执行程序出错。为避免这种情况出现，要定期检查机床系统直接插件的松紧，记录系统的重要参数，如发现异常应及时找专业人员解决。

    2)机床机械故障

    伺服电机出现机械故障，或者由于伺服电机下的接线在操作中被拉断，伺服电机与滚珠丝杠之间连接销钉脱

落，使电机与拖板之间移动不同步，或丝杠中有异物(如切屑等)，造成机床两轴中其中一个方向不动或移动缓慢，使机床出现撞车事故。操作时应做到及时调整，注意传动系统发出的异声，发现故障及时处理，机床导轨及丝杠使用完毕应清理干净，定时、定期对车床油路进行检查，确保油路的通畅。

   6、坐标系、刀补的设置必须正确

    一般的初学者有一错误认识，认为数控车床操作简单，会编程序，程序模拟没问题，机床基本结构弄明白，就可以上手操作。实际上操作者在没有把机床坐标系(参考点)、编程坐标系、工件坐标系完全理解的情况下操作数控车床是非常危险的。

    机床坐标系是CNC进行坐标计算的基准坐标系统，是机床固有的坐标系统，参考点为机床上一固定点，参考点由安装在机床上的零点开关决定，机床系统启动后，进行返回参考点操作，机床坐标系就建立了。

    工件坐标系是编写加工程序时使用的坐标系，是为了方便编程在零件图样上设定的直角坐标系，一般情况下，将Z轴与工件轴线重合，X轴则设在工件端面上。工件坐标系是加I工件时使用的坐标系，理论上应该与编程坐标像一颐七能否让工件坐标系与编程坐标系一致，是操作中设置工件坐标系及刀补值的关键。

    在启动机床时，一般要进行机床参考点设置。机床工件坐标系应与编程坐标系保持一致，如果出错，车刀与工件碰撞的可能性就非常大。此外，刀具长度补偿的设置必须正确，否则，要么是空加工，要么是发生碰撞。

7、结束语

    数控车床碰撞安全事故应以预防为主。作为机床操作者首先应熟悉数控系统的各种操作，掌握系统功能键，达到熟练操作，减少失误，将误操作的概率降至最低点;其次在编写加工程序时，应根据工件特点进行，按工件的形状及加工位置确定退刀和回零的顺序是先退x向，还是先退Z向;再次应注意机床的保养，在平时加工后，丝杠，导轨应擦拭干净，避免切屑等杂物夹在滚珠丝杠和导轨内，造成加工出现误差，损伤导轨，影响加工。

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