淺談如何防止數控車床的常見故障

孫樹明

摘 要：本文從數控實習教學的實際情況出發，針對學生操作數控車床的過程中出現的問題，總結了數控車床操作過程中經常發生的故障——“撞車”的原因，并相應提出了切實可行的解決辦法。

關鍵詞：數控車床；撞車；原因；防止辦法

1 引言

數控車床價格昂貴，在實習教學中，如果由于學生編程、操作等原因，使車床發生碰撞，輕則碰壞工件，損壞刀具；重則使機床局部受損、精度降低、機床報廢，甚致危及操作者的生命安全，其后果非常嚴重。本文就數控實習中數控車床操作過程中經常發生的故障——“撞車”的原因進行總結，并提出相應防止辦法，以減少安全事故的發生率。

2 常見數控車床撞車原因及防止辦法

2.1編程不當，產生碰撞

（1）車削內孔工件時的進、退刀

進、退刀方式必須為單坐標方式，如下圖1所示工件中：

內孔車刀加工孔時，若直接用G00指令移動刀具至目標點，編程如下：

G00 X19.0 Z-25.0；

這樣，勢必會如實線所示那樣與工件發生碰撞；

為防止發生碰撞必須單坐標分步移動至目標點，應這樣編程：

G00 Z3.0；（先走Z方向，并且留3mm安全余量）

X19.0；（再走X方向，定刀）

Z-25.0；（最后走到目標點）

如虛線所示，這就有效地避免了碰撞。

（2）加工完溝槽時的退刀

如圖2所示工件中，當完成溝槽的切削時，需要快速退回至φ200mm及離工件右端面150mm處，如這樣編程：

G00 X200.0 Z150.0；

則切槽刀會因走斜線而與零件臺階碰撞，即使在大多數數控系統中，執行G00指令后，刀具走的實際軌跡是折線，又由于G00是快速點定位，車刀以機床最快的速度移至目標點，車刀的實際軌跡是條折線，也是要與工件發生碰撞的。

其正確的編程方法如下：

G00 X200.0；

Z150.0；

刀具的運動軌跡如圖2虛線所示：

即先將切槽刀徑向退出工件，然后再軸向移動至端面150mm處，即可有效避免碰撞。

（3）刀具退刀時刀具補償未及時取消

有的教材里這樣編寫刀具退刀程序：

G00 X150.0 Z150.0 T0100；（X150.0 Z150.0為換刀點）

但Fanuc系統在執行程序段時先尋找刀具補償指令并首先執行，如果按上邊的程序執行，首先恢復機床坐標系然后再執行G00 X150.0 Z150.0，這樣機床不可避免的發生碰撞，滑板將會以G00的速度撞上尾座。為了解決該問題，應該這樣編寫程序

G00 X150.0 Z150.0；

T0100；

先回到換刀點，再取消刀具補償指令，即可有效避免發生撞車。

2.2 編程數據錯誤或不符合要求，而引發的碰撞

（1）小數點編程

有些數控車床為小數點編程，或已設置為小數點編程，如下圖3所示情況：

其程序為：

G00 X62.0 Z-35.0；

即使刀具走折線，也不會與工件碰撞。但由于粗心或其他原因，把程序誤寫成如下程序：

G00 X62 Z-35.0；

或

G00 X62 Z-35；

數控系統會把坐標字后的62及-35除以1000來處理，即成為：

G00 X0.062 Z-35.0；

或

G00 X0.062 Z-0.035；

很顯然，切槽刀要與工件外圓或右端面相碰撞。

為了避免這種碰撞，最好的辦法就是多檢查、多仿真，細心，及時找出明顯有錯或不符合要求的數據，并及時修正。

（2）G71、G72指令中的切削深度

G71、G72指令中的切削深度為單邊切深，有時學生會把直徑編程與切削深度混淆，而無形中增加切削深度的數值，造成刀具一次切深過大，輕則打刀，重則造成電動刀架的損壞，對于此種錯誤，只能通過加深切削深度的認識，并且仔細檢查程序的方法來避免發生。

2.3不熟悉編程指令的用法，導致車刀與工件碰撞

在FANUC 0I系統中，G71（G73）與G70粗、精車工件輪廓的多重復合固定循環，尤其是G73指令與G70組合時，如圖4所示：

由于循環結束時，回程點的起始點選擇地不合適（見A點所示，偏低），從而造成在刀具回程時與工件相碰撞的現象發生。為了防止這種情況發生，只要使回程點的起始點適當抬高至B點即可。

2.4換刀點指定的不合適，發生碰撞

換刀點選得離工件太近或離尾座太近或離機床的其他部位太近，刀架在轉位時就容易發生碰撞工件或機床。要避免這種情況發生，就得遵循換刀點的選用原則，即換刀點必須在工件與尾座之間，盡量靠近工件，且刀架在轉位時不得碰著工件、尾座及機床的任何部位。

2.5回參考點方式選擇錯誤，造成碰撞

有的學生在回參考點時，選擇工作方式時，不仔細觀察操作面板，把操作方式開關選在手動（JOG）方式，而不是回參考點（REF）方式，又不看顯示器屏幕，回參考時，坐標軸的先后順序不正確，先回了Z軸，極易造成碰撞尾座現象發生。為避免這種情況發生，回參考點時①進給倍率選擇低檔②先回X軸再回Z軸，只要學生認真、仔細、不馬虎，按規定操作機床即可避免此種情況。

3 結束語

數控車床發生碰撞的原因很多，除此之外還有其他情況，這里就不再一一贅述了。為了有效地避免撞車發生，在操作時，要求學生理解指令，熟悉數控加工工藝，熟知機床操作規定，嚴密編程，仔細檢查，并按規定安全操作機床，切不可冒然行事。

參考文獻

[1]袁鋒 編. 數控車床培訓教程 北京： 機械工業出版社，2005

[2]勞動和社會保障部教材辦公室組織編寫 數控機床編程與操作（數控車床分冊）北京： 中國勞編動社會保障出版社，2005

[3]關穎 編 數控車床 沈陽： 遼寧科學技術出版社，2005