【摘 要】本文分析在數(shù)控車床實訓(xùn)教學(xué)中，由于編程不當(dāng)導(dǎo)致發(fā)生撞刀現(xiàn)象的原因，闡述從編程方面如何避免發(fā)生撞刀現(xiàn)象的具體方法。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控車床 編程 實訓(xùn)教學(xué) 撞刀現(xiàn)象

【中圖分類號】G 【文獻標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）01B-0093-02

數(shù)控車床實訓(xùn)教學(xué)是數(shù)控模具專業(yè)教學(xué)的重要組成部分，數(shù)控車床是依靠程序來加工零件的，若程序編寫錯誤或輸入錯誤，比如未輸入刀具號，未設(shè)換刀點，漏輸小數(shù)點，長度尺寸漏輸“負(fù)號”，鏜內(nèi)孔、切槽，X 和 Z 軸聯(lián)動退刀，等等，都會導(dǎo)致撞刀現(xiàn)象發(fā)生。撞刀現(xiàn)象是學(xué)生剛接觸數(shù)控車床初期實訓(xùn)過程中普遍發(fā)生的，很多剛接觸數(shù)控車床的學(xué)生對車床編程、操作等都不清楚、不熟悉，稍有不慎就容易使機床刀架與工件、卡盤或尾座發(fā)生碰撞。在此，筆者根據(jù)多年從事數(shù)控車床教學(xué)的經(jīng)歷，粗淺談一下如何從編程入手有效預(yù)防和減少數(shù)控車床實訓(xùn)教學(xué)中發(fā)生撞刀現(xiàn)象。

一、設(shè)置程序初始化是預(yù)防和減少撞刀現(xiàn)象發(fā)生的前提

中職教育學(xué)校在數(shù)控車床實訓(xùn)教學(xué)中由于受場地限制以及車床設(shè)備成本普遍較高等原因，學(xué)校大多是采用多人一機、輪流操作的方式進行實訓(xùn)教學(xué)，這樣既能節(jié)約教學(xué)成本，又有利于培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作精神。但多人一機假如不重視數(shù)控車床程序初始化就容易發(fā)生撞刀現(xiàn)象，因為每個老師對編程教學(xué)方式和習(xí)慣不同，也會使學(xué)生效仿的實訓(xùn)編程方式不同，因而學(xué)生在實訓(xùn)中對機床程序進行初始化的設(shè)置也不同。這種情況在每年各類數(shù)控車床技能大賽中表現(xiàn)得尤其突出，比賽選手假如忽視了程序初始化設(shè)置，比如上位選手平時喜歡半徑編程，那么不用半徑編程模式的后面選手如果不重新進行初始設(shè)置必然受到影響。又比如實訓(xùn)教學(xué)時，上一位操作機床的同學(xué)采用增量坐標(biāo)進行編程，實訓(xùn)結(jié)束后，下一位同學(xué)接著使用這臺車床進行實訓(xùn)，但他不是用同樣的編程方式，而是用絕對坐標(biāo) G90 方式進行編程，如果他忽略了程序初始化，那么此時這臺車床的初始狀態(tài)就是增量坐標(biāo) G91 編程的默認(rèn)方式。當(dāng)使用這臺車床進行加工時，機床就會發(fā)生錯誤動作，甚至撞刀。因此，在實訓(xùn)中，老師要教育學(xué)生養(yǎng)成良好的操作習(xí)慣，在編制程序第一段時要進行程序初始化，這樣做可以有效避免在車床加工時發(fā)生撞刀現(xiàn)象。我們就拿華中系統(tǒng)數(shù)控車床來說，編程時在程序第一段寫上 G94 G21 G40 G90 等，就對機床編程加工時的分鐘進給、公制編程方式、刀尖半徑補償取消、絕對坐標(biāo)編程等進行了限制，這樣學(xué)生用機床進行編程加工時，就不受前一位學(xué)生加工時所設(shè)置的初始化的影響，可以隨意按照自己的編程習(xí)慣進行操作，不用擔(dān)心撞刀現(xiàn)象發(fā)生。

二、進刀和退刀路線的選擇是預(yù)防和減少撞刀現(xiàn)象發(fā)生的關(guān)鍵

（一）如何合理選擇進刀路線

在數(shù)控車床編程時要分析零件圖樣，這是工藝準(zhǔn)備中的首要工作，分析零件圖樣后根據(jù)所要加工的毛坯尺寸和安裝刀具時其所伸出的實際長度等進行編程，合理選擇進刀路線。在編程時，為了提高加工效率，盡量縮短空行程，更不能在換刀點進行切削加工。一般來說，在空行程中，用 G00 指令快速從換刀點把刀具移動到靠近工件處，此時，刀具與加工工件的距離通常取離工件外圓及端面 2-5 mm 的安全距離，即循環(huán)起點或進刀點，然后才能進行切削加工。這一節(jié)距離很重要，太小易崩刀，太大空刀過多。實訓(xùn)教學(xué)中經(jīng)常會碰到以下現(xiàn)象，學(xué)生在加工時，工件毛坯較長，加工完畢，準(zhǔn)備切斷的時候，不注意而發(fā)生撞刀現(xiàn)象。比如工件總長 56 mm，學(xué)生在外圓精加工時，一般也只會加工到長 60 mm 的位置，然后用 GOO 快速定位切斷刀（刀寬 4 mm），當(dāng)定位到 Z-60 時，學(xué)生記住了刀寬，卻往往忘記了工件左邊毛坯的實際直徑尺寸，因少了這個尺寸，所以這時 GOO 定位的 X 坐標(biāo)小于毛坯尺寸，使得刀很容易撞到工件左側(cè)毛坯，如圖 1 所示。

在深槽切削加工時，學(xué)生編程也往往采用兩軸聯(lián)動進刀，不考慮刀具運行軌跡，比如 G00 X Z 移刀至切槽定位點，很容易出現(xiàn)撞刀現(xiàn)象。正確做法是，應(yīng)用單一坐標(biāo)進刀方式，把 G00 X Z 分成兩行，先執(zhí)行 G00 Z，再執(zhí)行 G00 X，再在 X 方向切削加工外圓槽，如圖 2 所示，按虛線方向進刀。對于槽類零件加工來說，G00 進刀編程時應(yīng)使刀具先走完 Z 軸方向尺寸，再走 X 方向尺寸，這樣就能避免刀具撞向工件。在工件較長，需要一夾一頂?shù)臅r候，進刀時如不小心也很容易導(dǎo)致刀具撞上頂尖，正確的進刀路線如圖 3 所示，按虛線走刀，刀具先向 Z 方向移動，然后再向 X 方向移動，這樣刀就撞不上頂尖。

編程加工時要根據(jù)圖紙、工件的實際情況來確定進刀路線，編寫程序?qū)憰r要對應(yīng)圖紙來確定刀具行程，要做到心里有數(shù)。

（二）如何合理選擇退刀路線

編程不夠熟練的學(xué)生，初學(xué)時很容易忽略確定退刀路線，或者說不理解指令里面的退刀參數(shù)的含義，因此，加工時往往使刀具在退回的時候與工件、尾座等發(fā)生碰撞，這種碰撞現(xiàn)象也是數(shù)控車床實訓(xùn)教學(xué)中時常發(fā)生的現(xiàn)象。外圓退刀時，要按照先退 X 方向，再退 Z 方向；內(nèi)孔退刀時，一般是先退 Z 方向再退 X 方向。實訓(xùn)教學(xué)中，在進行工件切斷時常會碰到以下現(xiàn)象，學(xué)生先前裝刀時，刀具比工件中心高低了，因此在切斷指令指使切斷時，刀具卻無法切斷工件，此時假如選擇 G00 X100 Z100 兩軸聯(lián)動退刀又會發(fā)生撞刀現(xiàn)象。還有，如用 G01 指令切槽加工時，退刀時不能用 XZ 兩軸聯(lián)動退刀方式，應(yīng)用單一坐標(biāo)方向退刀，先在一個方向退刀完畢后，再在另一方向退刀。還有一種情況，槽加工完畢后，如采用 G00 X100 Z100 隨意兩軸同時運動，就會導(dǎo)致切槽刀具與工件相撞。為了避免切槽刀具在退刀時候撞刀，就要使刀具按圖 4 中虛線所示的退刀路線進行退刀，把 G00 X Z 分成兩段來執(zhí)行，先退完 G00 X 再退 G00 Z。內(nèi)孔加工時也經(jīng)常出現(xiàn)撞刀現(xiàn)象，如圖 5 所示，工件內(nèi)孔編程加工時，要考慮底孔直徑與刀桿進去后的間隙。尤其是小孔加工時，用循環(huán)指令如 G71 或 G75 加工時一定要注意程序里的參數(shù)“R”退刀距離，也要注意單位是微米還是毫米，數(shù)值不能過大，否則刀背會撞到工件孔壁。單一指令或手動加工內(nèi)孔或內(nèi)孔槽時，退刀先走 Z 方向，把刀具從孔里退出來，再走 X 方向使刀具移動至目標(biāo)點。當(dāng)需要頂尖輔助加工時，退刀路線為圖 6 所示虛線，先走 X 方向，退出的距離要大于頂尖尾座尺寸，然后再走 Z 方向，這樣就可以避免程序撞刀現(xiàn)象的發(fā)生。

三、合理使用刀補指令是預(yù)防和減少撞刀現(xiàn)象發(fā)生的有效手段

刀補功能在數(shù)控車床加工中有非常重要的作用。使用刀具補償功能后，如刀具磨損也不必改變加工程序的尺寸，它能將編程的計算量簡化，大幅提升加工效率。但假如在編程中刀補指令使用不當(dāng)，就會出現(xiàn)多切、少切或撞刀現(xiàn)象。初學(xué)數(shù)控車床加工的學(xué)生在使用刀具補償功能時，由于對刀具補償功能不理解，使用刀具補償功能的方法和步驟不正確，容易出現(xiàn)刀具位置補償錯誤。表現(xiàn)為當(dāng)某號刀執(zhí)行刀補后，導(dǎo)致實際與理論不符，從而出現(xiàn)撞刀事故發(fā)生。如學(xué)生在試切對刀時，用 1 號刀去車工件外圓和端面，卻把 X 測量的數(shù)據(jù)和 ZO 輸入進 2 號刀存儲器里面去，在程序加工時刀具卻又寫上 T0101，這樣肯定會導(dǎo)致與理論不符的錯誤。要想在數(shù)控車床加工上編出完整合格的程序，車出尺寸標(biāo)準(zhǔn)的零件，就必須要很好地掌握和利用刀具補償功能。

總之，程序的編寫、輸入與校驗在數(shù)控車床實訓(xùn)教學(xué)中是一個重要的環(huán)節(jié)。在編程中要養(yǎng)成細心、認(rèn)真、負(fù)責(zé)、校驗的習(xí)慣，一個好的編程習(xí)慣可以極大地避免一些不必要的碰撞現(xiàn)象。文中所講的這些問題也僅僅是其中的一部分，我們還要在編程加工中積極探索，注意做好每個環(huán)節(jié)，注意把握細節(jié)，最大限度地降低因編程錯誤而造成的撞刀現(xiàn)象，避免撞刀事故發(fā)生。

【參考文獻】

[1]王洪燕.數(shù)控車床床實訓(xùn)事故預(yù)防和解決方法的探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2012（2）

[2]張浩峰.數(shù)控車床床實訓(xùn)過程中易出現(xiàn)撞刀原因分析[J].淮北職業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2016（5）

【基金項目】2015年度廣西中職教改項目“提升機電專業(yè)群服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟適應(yīng)河池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的能力與研究”（GXZZJG2015A035）

【作者簡介】譚鵬程（1979— ），男，廣西河池人，苗族，大學(xué)學(xué)歷，廣西河池市職業(yè)教育中心學(xué)校講師，研究方向：機械加工（數(shù)控）。

（責(zé)編 盧建龍）