减少数车实习教学中的事故方法探讨

陈海荣

（江苏联合职业技术学院徐州机电工程分院 江苏 徐州 221011）

0 引言

数控是数字控制的简称，英文为 Numerical Control，简称NC。目前数控一般是采用通用或专用计算机实现数字程序控制，因此数控也称为计算机数控(Computer Numerical Control)，简称CNC，数控是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。随着机械制造业的高速发展，数控加工技术由于主要采用的开放式数控系统，它不仅具有信息处理能力强、开放程度高、运动轨迹控精确、通用性好等特点，而且还从很大程度上提高了现有加工制造的精度、柔性和应付市场需求的能力。所以在机械制造业中得到越来越广泛的应用。由此社会对数控专业人才的需求也越来越大，大部分的职业学校为了适应市场需要，都开设了相关专业，培养能直接上岗的专业人才，拓宽了学生的就业渠道。但数控机床对操作人员的要求却比较高，一但操作失误，就有可能产生事故，一方面会造成较大的经济损失，另一方面会影响实习教学的效果。而职校学生的素质越来越差，在实习过程中学生很容易出现事故，从事了几年的数控车床的实习教学，在实习教学过程中慢慢摸索出了自己的教学方法，基本上避免了事故的发生，下面谈谈自己的具体做法（以FANUC、HNC-21/22 系统为例）。

1 事故原因分析

大多数的事故都是由于学生操作不认真造成的，从根源分析原因大致有编程、校验、操作几个方面。

1.1 编程方面

1）固定的进刀退刀方式。我要求每把车刀从换刀点以G00方式运动到进刀点，进刀点必须在X、Z两个方向离工件都有适当的距离，从进刀点开始到加工点时时就必须以G01的方式进刀，退刀时必须先退X再退Z，与外轮廓相反的是车内孔时必须先退Z值，就是把刀从孔中退出来以后才能以G00方式退回换刀点。有些同学往往在编程时没注意刀的位置而发生撞刀事故。

2）固定的换刀点。换刀点的设定位置关系到加工的效率和安全问题。换刀点设得太远，刀具从换刀点运行到进刀点的时间就长，降低了效率；太近，在换刀时就可能会和工件发生碰撞，造成刀具、工件及机床的损坏。因此，我根据刀具及工件的实际情况一般设为先退X100再退Z100，这样就避免了换刀过程中撞刀事故的发生。

3）编写程序时或在编辑方式下通过面板操作输入程序时，把X与Z坐标写反了，或在X值前多写了"－"号，或是前面刀具退出时用了G00，后面进行切削加工时未写上G01等，都会造成碰撞事故。所以在编写程序时要认真仔细，写正确每个节点的坐标；在输入程序时要仔细操作，看清显示器上显示内容是否正确；输入程序后要仔细检查程序，在自己的头脑中想象执行程序后刀具的运动轨迹，判断会不会发生碰撞。

4）槽加工时，编程要注意进、退刀方向应与槽深方向一致，进刀时绝不能以"G00"切入。

5）螺纹加工时每一刀的刀具起点位置Z坐标值要相同，终点坐标也要相同，避免乱扣的产生。

6）使用G00进退刀时要注意，进刀不能撞工件、退刀应绕开工件。

如下图1所示工件，当刀尖在"X45 Z-60"时，绝不能执行"G00 X36 Z1；"应改为：

X50；

G00 Z1；

用两行程序段来完成。

图1 车削示意图

7）固定的编程格式。我要求他们把每把刀的加工内容分开，写成独立的程序，程序开始时必须都设定加工环境，如主轴转速、程序状态等，程序结束时，加上M02语句。例如：

这样编程有两个好处：（1）每把刀都有独立的加工程序，在加工调试过程中可以一把刀一把刀的调试，加工调试时出现的问题可以方便地检查修改该把刀的加工程序。（2）程序调试结束后，可以方便的从修改过程序的刀具开始执行，不必从头到尾把所有刀具的程序都执行,节约了时间。

1.2 校验方面

1）在输完程序后一定要让学生从头到尾仔细检查程序的正确性，是否有程序输入错误，有时有的学生把G01输成G00、G01后面没给F值，就默认G00速度了，或者Z输成2、○输成0、I输成1等。要检查仔细，否则容易出现事故。

2）编程时有的学生采用的每转进给，模拟时为了节约时间一般会把F值改大，比如F0.1改成F10，快了100倍。模拟完了之后强调一定要改回来，否则会发生事故。

3）模拟时细看模拟的图形是否与加工的图形一致，刀具进刀退刀时是否会发生碰撞。G00与G01的错误就可以通过模拟的线来看，G00的是虚线而G01是实线。如果发现有错误的地方一定要及时改正过来。 还要给学生强调模拟只是检测指令格式是否正确，不能检查出数据是否正确，否则会因数据问题而造成事故。

4）例如HNC-21/22系统，在检验程序时会报警出现“找不到复合循环体”，那么就要指导学生检查复合循环指令G71/G73中P、Q的顺序号有没有漏写，例如：

或数据与P、Q参数设置不一样等从这几个方面去查找。

在检验程序时还会出现这样问题，例如：“第2行--轴01刀偏置无效，请重新设置。”

那么就得返回刀偏表中去“激活”对应刀号的刀偏值，或者重新对刀。

5)模拟时必须要将车床的空运行按钮和轴锁按钮按下去，否则车床会跟着一起动而发生事故。

1.3 加工方面

1）加工前机床必须先回机床参考点，回参考点前必须先手动先将车床的X和Z轴先移动到中间去，不然有时因为碰不到行程开关，而一直向正方向退去从而发生事故。

2）对刀时必须要看清刀号，输刀偏时不能输错刀号。应该对的是一号刀，有的同学不注意输到到其他刀号里，假如不经检查就自动加工肯定会发生事故。我要求输刀偏的时候一定要一一对应，对完刀后再到MDI方式下验证有没问题。

3）对完刀后程序调到程序头进行自动加工，做第一个工件的时候我要求将机床处于单步状态，车完一句后检查下一句程序内容是否正确，发现问题可以及时解决。在车的过程中我要求一只手不能离开急停按钮，一但发现问题就可以把急停按钮按下去，避免事故的发生。因为有的同学虽然知道有问题了，但一出现问题时就慌了神不知道按哪个按钮了，现在手放在上面就避免了事故的发生。

4）刀具从换刀点以G0速度移到进刀点的时候，我要求把进给倍率调低，让刀具以较慢的速度靠近工件，因为如果刀具的刀偏值有误的话，刀具从换刀点会以G0方式极快地运动到进刀点时，可能会与工件发生强烈的碰撞，让操作者反应不及，造成事故。那么我们让刀具以较慢的速度靠近时，即使刀偏值有误，我们也有足够的时间来做出正确的判断。

5）加工过程中粗加工主要考虑的是工件表面的多余余量的快速切除。在机床自加工过程中，根据设定的切削用量，刀具按预定的切削轨迹自动切削。此时操作者应注意通过切削负荷表观察自动加工过程中的切削负荷变化情况，根据刀具的承受力状况，调整切削用量，发挥机床的最大效率。

6）切削过程中切削声音的监控在自动切削过程中，一般开始切削时，刀具切削工件的声音是稳定的、连续的、轻快的，此时机床的运动是平稳的。随着切削过程的进行，当工件上有硬质点或刀具磨损等原因后，切削过程出现不稳定，不稳定的表现是切削声音发生变化，刀具与工件之间会出现相互撞击声，机床会出现震动。此时应及时调整切削用量及切削条件，当调整效果不明显时，应暂停机床，检查刀具及工件状况。

2 避免事故发生的措施

数控加工中的事故应以预防为主。首先应使操作人员熟悉系统的各种操作，掌握各功能键达到熟练程度，这样在操作中，可减少失误，将误操作的可能降至最少；特别是对于初学者来说，应对照操作步骤，一步一步地进行，避免失误；操作人员编程时，应根据工件实际情况进行正确编程。

总结以下几点预防措施：

2.1 利用机床的软限位功能，限定拖板的移动范围，避免刀具过于靠近卡盘或尾座。即在机床的参数中设定拖板“X”、“Z”轴的“+”“-”方向的极限值，确保刀具与卡盘或尾座有足够的安全距离。

2.2 利用机床的作图功能，把所编写输入的程序的加工路径画出，从而判断刀具在走刀过程中会不会发生干涉。发现有不当之处，可对程序进行修改。

2.3 在正式加工之前，为检验程序的正确性，可把刀架移动至车床导轨中间位置，输入刀具偏置值，然后运行加工程序，使刀具在车床中间位置运行，仔细观察刀具路径是否正确，退刀时为了安全起见，最好先退X向，再退Z向。避免发生碰撞事故。

2.4 刀具对刀完成以后，把每把刀具的每个刀具偏置值，用修改刀具偏置值的方法，把Z轴刀具偏置值加大，如加工工件长度有100mm，可输入W150.（或150以上），然后运行加工程序，使刀具在工件右侧一安全位置移动，仔细观察刀具路径是否正确。判断没有错误后再重新把每把刀具偏置改回原值，输入W-150.。

2.5 可以在对刀完成以后，把工件卸下（卸下之前记下工件的伸出长度），再运行加工程序，使刀具安全移动，同时仔细观察刀具路径是否正确。判断没有错误后再重新装上工件进行加工。

2.6 初学者在加工实习中，可采用塑料棒或其它较软材料作为坯料，使万一发生的刀具与工件碰撞事故的损伤程度降低。

3 结束语

数控车床碰撞事故应以预防为主，避免事故重要的方法就是教育学生时刻保持一颗严谨的心，熟练机床操作的前提下，不分神、不大意，紧盯机床出现问题及时按下急停开关。

以上几点做法是我几年实习教学积累下来的经验，目的是为了减少学生在数控车实习中由于编程和操作不当而造成对数控车床的损害，减少事故的发生，确保实习的安全和实习的效果。

［1］任国兴.数控车床加工工艺与编程操作.机械工业出版社，2007年2月.

［2］杨琳.数控车床加工工艺与编程.中国劳动社会保障出版社，2008年1月.

［3］郑小军.减少数控车床事故发生的方法初探.科技信息，2008年第1期.