关于数控机床操作中防碰撞措施的探讨及分析

刘雷

摘 要：在数控机床操作过程中，碰撞是一类常见并且极具危险性的问题，它不仅影响机床加工质量，而且很有可能给数控机床操作人员造成安全威胁。对于一些技术不熟练或是缺乏实际经验的操作人员来说，如何避免数控机床操作中的碰撞问题，成为数控机床操作中的重点和难点。文章结合实际工作经验，针对数控机床中导致碰撞问题的常见原因，提出了几点具有可行性的防碰撞措施。

关键词：数控机床；操作；防碰撞；自动加工

1 “三看、二要、一停”

从加工操作流程上看，可以将数控机床加工分为三大模块：编程、对刀和自动加工。其中，编程和对刀是加工操作的准备性工作，编程是否正确、选择的切削用量是否合理，对刀参数的输入是否准确，都会在实际的加工中表现出来。因此，为了确保数控机床加工操作的准确性，通常要进行试加工，以此来检验数控机床自动加工是否存在问题。在试加工中，严格遵循“三看、二要、一停”的加工准则，能够极大的降低机床操作中的碰撞问题。

1.1 三看

一看程序。数控机床的各项操作都是由程序指令控制完成的，通过检查程序语句和程序名，找出其中存在的问题，及时改正。在检查程序时，为了避免重复检查或漏检查，应当按照一定的检查顺序：首先从程序名看起，由于数控基础操作的完成需要大量的程序指令进行控制，因此在单片机的系统内部也会存储大量的程序文件，在自动方式下调出程序名，尤其要注意检查程序名的后缀以及程序格式；其次，检查程序片段。利用计算机软件仿真模拟的形式，检测具体的程序语句是否存在错误，如果语句编写的上下逻辑有问题，仿真软件会自动指出存在的问题，以便于编程人员及时的进行程序修改，直到操作程序不存在问题。

二看工件坐标。屏幕上会显示当前刀具的机床坐标、工件坐标等详细信息，在进行检查时，要注意对照屏幕数值与实际的刀尖位置，确保两者之间的坐标值能够一一对应。由于受机床夹具、刀具磨损等因素的影响，工件坐标往往会存在一定的误差，如果误差超过标准范围，就会影响机床加工进度，引起碰撞问题。因此，通过工件坐标的对照，可以有效避免这一问题。

三看刀尖位置。数控机床的加工、切削操作是由刀具来完成的，因此在进行机床检查时，应当重点查看刀尖位置。刀尖在使用一段时间后，会出现磨损现象，在不影响机床加工质量的前提下，机床操作人员应当定期调整刀具位置，以防止刀具碰撞工件或卡盘。此外，还应当对照刀尖实际位置与屏幕显示数据，如果两者数值存在较大误差，还应当停止加工操作，等停机之后退出刀具，重新安装和调整。

1.2 二要

一要单段执行。数控机床都具有单段SBL执行功能，启动该功能后，单片机每完成一个控制程序，就会自动终止加工操作，需要数控机床操作人员人工启动下一段程序，才能开展加工操作。单段执行的优势在于给予操作人员以充分的检查时间，包括刀具检查、坐标检查以及程序检查等，从而极大的避免了碰撞事故的发生。单段执行虽然降低了数控机床加工的效率，但是能够大幅度提升加工质量和避免碰撞问题，相比之下其整体加工效果更好。

二要低倍率。通过调整数控机床的速度调节旋钮，降低刀具的进给速度，可以在刀具进行工件加工之前，观察刀尖位置与坐标显示数值是否一致，如果两者数值不等，可以及时关停设备，以避免碰撞问题。尤其是在工件内孔加工时，很容易出现进刀或退刀错误，不仅影响内孔加工质量，导致工件内孔尺寸出现严重偏差，还会出现扎刀、撞刀问题。因此，选用低倍率加工速度，可以有效避免上述加工问题。

1.3 一停

准确地说在自动加工过程中应多次暂停。通过暂停，操作者可有足够的思想准备来观察比较刀尖位置和屏幕坐标显示的情况，特别是切屑缠绕到工件或刀具上时，都可以按循环停止键，利用这段时间来解决数控机床加工中出现的问题，防止操作中因慌乱而出错。

2 三点一线

“三点一线”是在编程中确定加工路线的关键内容。“三点”是起刀点、轮廓起点和轮廓终点。“一线”是要加工的轮廓线。参考法纳克系统，以外轮廓加工为例，起刀点就是刀具切入加工的开始点，编程时都是G00快速到达该点后开始G01加工。很多学生在运用G71、G72、G73、G92等循环指令时，起刀点设置得不合理，结果退刀过程中造成刀具和工件损坏，发生危险。所以，设置起刀点时必须正确，起刀点一定要在工件毛坯范围之外，X坐标大于毛坯2mm，Z坐标超出毛坯端面2～3mm。如果毛坯尺寸误差比较大，该点离毛坯范围还应远些，防止刀具G00快进时与工件发生碰撞。

轮廓起点与G71、G73加工循环中的P参数相对应。该点程序段中，仅写X坐标，系统默认Z坐标。在执行加工中，刀具应在轮廓外垂直下刀，否则在系统执行中会发生程序错误报警。轮廓终点与加工循环中的Q参数相对应。该点X坐标要大于或等于毛坯直径，但必须小于加工起点X坐标，否则在执行G71退刀时会发生扎刀甚至碰件事故。终点Z坐标应在轮廓线的最左端。轮廓的起点和终点及起刀点之间的关系。轮廓的起点和终点Z向一左一右，X向一上一下。起刀点在毛坯范围之外，X向高于轮廓终点与轮廓起点与Z向平齐。无论哪种数控系统或不同的切削循环，对这三个点的位置都必须重视，认真分析，防止加工中出现问题。

“一线”即从起点到终点的连线，主要采用G01、G02和G03指令，按照每个单独的几何要素（即直线、斜线和圆弧等）分别编制出相应的加工程序，构成加工程序的各条程序，即程序段。在加工程序的编制工作中，要用最少的程序段数实现对零件的加工，这样可使程序简洁，减少出错的几率，提高编程工作的效率。由于数控车床装置普遍具有直线和圆弧插补运算的功能，除了非圆弧曲线外，程序段数可以由构成零件的几何要素即工艺路线确定的各条程序得到，这时应考虑使用最少的程序段编制的原则。

参考文献

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