如何有效地降低数控机床事故发生的几率

孙光玉

（山东常林集团 中川液压公司，山东 临沭 276700）

很多新型企业的数控机床已占据了设备的主导地位，从2003年起我国已成为全世界最大的数控机床消费国，同时也是世界最大的数控机床进口国。引进这些高端的设备的企业由于使用经验的欠缺以及技术人员的水平跟不上，数控机床事故时有发生，造成机床精度下降、耽误生产、维修费用昂贵等诸多严重问题，如何健康、高效地使用数控机床，减低数控机床事故发生的几率，将是企业研究的重要课题。

数控机床事故发生的原因分析

1）操作人员，编程人员，调试人员加工经验缺乏、对可能出现的事故没有预估、判断、处理的能力，机床功能不熟悉、对程序指令不完全掌握等问题造成的事故

①刀具装夹时径向伸出太长，刀塔旋转时与护板造成碰撞事故。转动刀塔时，未检查刀塔上的刀具与卡盘及卡盘上的工件的干涉情况，刀具由于轴向伸出过长造成撞。

②修改某段程序时，未对全局做考虑，只修改了前段程序，对后段程序没有联系起来校对，加工过程又没有执行单段运行程序，退刀路线错误造成刀具和工件相撞。

③刀具松动，造成刀具在加工过程中骤然发生事故，造成严重后果。

④加工内孔退刀时，未对退刀点刀具与工件是否有干涉进行确认就加工，造成刀具与工件干涉。

⑤在用对刀仪对刀时，刀具未退刀足够的安全距离换刀，与对刀仪发生干涉，造成对刀仪损坏。

⑥刀对刀错误，刀具所设置的Z0点，与实际工件Z0点不符，在G0定位过程中，刀具与工件干涉，发生碰撞。

⑦程序中换刀点设定不对，或编程时退刀指令输入错误。换刀点设定过近，调用新刀时刀盘旋转，长柄刀具与工件或卡盘相撞。

⑧空运行时未检查干涉，快速倍率过高造成刀具与工装碰撞，空运行测试程序时，留出足够安全距离，并检查干涉情况。

⑨对指令运用不熟悉，例如：在用G81循环时，指令未取消的情况下，执行了换工作台指令，造成刀具损坏，工件报废。

⑩切削量、进给率、转速等参数设置过大或不合理，造成闷车、扎活、打刀等事故。

⑪退刀指令有三种路径，先X向再Z向退刀，先Z向再X向退刀或X向同时退刀，退刀指令一般都采取快速移动指令，如果刀尖在工件内部或中途存在干涉，退刀中路径安排错误造成工件报废或发生碰撞。

2）程序、数据、刀补，工件坐标系或加工条件发生变化后，大意，没有执行这些变化点后的规范操作等造成的事故

①程序代码输入错误，Z输成了G造成运行路线错误，未及时发现而发生事故。编程时、手动对刀输入坐标值，修改刀补时漏掉小数点或输错小数点位置造成数据错误未发现而发生事故。对刀时刀具号输错，使实际的刀具与刀偏值不匹配，加工中数控系统按照错误的刀偏数据来计算加工路径，造成事故发生。

②工件装夹过程中，未认真核对工件的装夹位置，使工件未放置到位，造成刀具与工件碰撞。

③加工中对切削量、进给率等参数进行调节后，操作人员未进行仔细观察调试或离开机床，此时若切削中出现异常情况则无法及时处理，造成过载停车，甚至损坏刀具、工件或损伤机床。

④程序坐标原点设定不对、或者为了空运行程序留出安全距离而偏移工件坐标系后未改回来而执行对接时，切断刀与第二主轴相撞造成的事故。

⑤操作中断，按下复位按钮，再继续从终止的程序段加工，由于没有完全恢复操作停止前的状态，处理不及时造成事故。

3）切削中造成工件脱落和飞出的事故

①工装设计加工中，夹紧螺丝旋合长度太短，加工中工件脱落，飞出。未对设计，加工完的工装可行性、可靠性、稳定性未进行充分论证，夹紧力、扭矩、切削力未计算情况下盲目使用造成事故。

②当没有正确夹紧工件时，若主轴启动，则工件将会飞出 ，由于过大的切削力或离心力引起卡盘夹紧力降低，将导致工件飞出。

③毛坯尺寸不一致时未仔细区分，直接加工，余量过大造成刀具与工件相撞。工件的毛坯有时会出现外形尺寸偏差较大或形状不规则，如不区分或加以预先分类规整，直接装夹加工，在切削前的快速定位阶段就会撞上工件或第一次切削时余量过大引起闷车、过载甚至造成旋转工件脱落飞出的严重后果。

预防和避免事故发生的措施和注意事项

（1）有些公司新人较多，加之生产任务过紧，容易造成设备事故频发，对员工培训尤其重要。必要编程和操作培训，禁止没有经过各项考核合格的新人独立操作，顶岗。

事故反应能力模拟训练，避免在事故发生时手足无措，加重事故的严重程度。机床配备了[紧急停止]按钮、[暂停]按钮、进给倍率开关、复位键等功能按钮，你在事故发生前按下暂停按钮，在事故发生的1～2秒按下急停按钮或者在事故发生的3～10秒按下急停按钮，造成的事故的严重程度会大大的不同，坚持进行相关的培训和训练，有利于降低事故发生的几率。

（2）大量的实践证明，夏季高温时期，数控系统的故障率大大增加，很易造成碰撞事故的发生。潮湿的环境也会降低数控车床运行的可靠性，因此应对数控车床环境采取去湿措施，以避免电路短路，造成数控系统误操作，发生碰撞事故。同时，要求使用环境恒温，以确保机床的工作精度，一般要求恒温20摄氏度左右，还要求数控车床远离锻压设备等振动源，远离电磁场干扰，远离电焊机，远离线切割机床以及电火花机床等电加工机床。

电网和地线的要求。数控系统的电源变压器和伺服变压器都有多个抽头，外接电源必须正确。另外，还要进行电源电压波动范围的确认，一般数控系统允许电压的波动范围为额定值的80%～110%，如果电源电压波动范围超出数控系统的要求，应考虑配备交流稳压器，以保证系统安全可靠地运行。同时，数控车床一般要求接地电阻小于5欧姆，不允许有较大的反射干扰。若电压或接地达不到上述要求，数控系统就会不稳定，甚至出现莫名其妙的碰撞事故。

（3）手动操作前的各项预估检查。如机床是否已经回零，工件的装夹是否牢靠，夹紧力是否合适，伸出长度是否够长，刀具是否装夹正确、牢固，主轴的手柄是否到位，工件旋转时是否有干涉等等，通过这一系列的预估检查，来避免发生事故。

（4）程序编制是数控加工至关重要的环节，对机床编程说明书仔细阅读并彻底理解和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。

手动编制的程序最好要经过数控加工模拟仿真的校验，现在数控仿真软件功能日趋完善。因此可用于初步检查程序，观察刀具的运动，刀具与工件的干涉以及刀具与夹具的干涉，来确定是否有可能发生碰撞。

在数控技术密集的企业，有效的应用CAD/CAM软件，也能有效弥补手动编程和手动输入失误、错误等缺陷，它能一体化的解决加工代码生成、加工仿真、代码校验等工作。有效运用这些软件功能和提高应用水平，也是减少事故发生的有效措施。

（5）首件调试加工非常重要，要有不急不躁的调试心理。在受酒精、药物和情绪的影响下，不要对机床进行操作、编程和调试。

①空运行程序，检查坐标值是否正确，检查图形模拟走刀路线是否正确，避免程序有些错误如把G01输成G00、X、Z值输错，小数点点错或者漏掉GO1等未被发现时的事故。

②设置工件坐标系，编程坐标原点和工件坐标原点要一致，设置好坐标系后要再确认一遍。对刀完成后，预估可能会出现干涉的刀具，要手动运行到程序的X/Z终点，手动转动卡盘，检查相关刀具与卡盘，工装，工件等的干涉情况。

③程序里有用到刀具半径补偿G41/G42刀具，设置正确的刀尖半径补偿和刀尖位置号。

④调试程序时必须把G00速度选择开关打在F0挡上，让刀具以较慢的速度靠近工件，否则，一旦刀偏有错，刀具从换刀点以G00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，让操作者无所适从，来不及排除险情；相反，让刀具以较慢的速度靠近时，即使刀偏有误，操作者也有充裕的时间给予调整。相应的调低进给赔率开关和主轴倍率开关，防止因切削参数选择过大，造成刀具崩刃和负载过大等事故的发生。

⑤单段运行程序，检查剩余移动量和移动方向是否有干涉。时刻观察屏幕上刀具坐标的变化和程序中的运动终点坐标与刀具实际运动的坐标是否一致。

⑥程序调试过程中，养成规范的调试动作。操作者可将一只手指放在循环启动按钮上，另一只手指放在循环保持按钮边，以便在紧急时刻能及时停止机床的运动。同时，时刻记住紧急按钮的位置，以便不时之需。

根据多年从事数控的经验和众多案例的研究分析，我们总结出以下数控机床预防操作事故规程，可以对操作事故的预防起到积极的指导作用。

①数控设备定人定机操作。 操作者必须熟练掌握设备动作，性能，各按钮作用和操作规程、未取得资格前不得操作设备。

②两个以上人员操作设备时必须做好协商交接工件，未经操作人员同意严禁擅自更换设备状态。

③操作人员应不断加强业务学习，不断提高责任心。

④首件加工前必须仔细校验、检查程序，并经单段加工试验后方可进行自动加工。

⑤对程序和数据修改后必须格外细心、不要大意，并按首件加工步骤执行。

⑥对编程中的坐标原点及换刀点的选择必须做到安全第一、万无一失。

⑦合理选用切削参数，如转速、切削量、进给量等，杜绝超负荷使用设备。

⑧严格检查工件毛坯，对于毛坯外形过大(或过小)者必须预先处理。

⑨工件装夹要牢靠、位置合理，夹紧力调节恰当。

⑩每个班次检查一遍刀杆，刀片的夹紧状态，发现异常及时处理。

⑪操作中必需谨慎细心，严防手动移动机床时发生碰。

⑫设备出现异常或撞车事故，必须立即通知维修人员检查设备状况，不得隐瞒拖延。

⑬未经专业培训和认可，严禁调整和修改机床参数。

⑬认真切实按照操作说明每日按时保养设备，如实填写设备点检表。

应急措施：生产过程中如发现设备、工件有异常情况或声音，应立即按下急停按钮，停止机床运行。

企业只有从实际出发，结合企业的自身状况，找出最佳解决方案。才能减少事故发生的几率，才能实现设备的健康、高效运行。