數控車削實踐教學防撞刀方法探究

劉峰，徐歡

（江蘇省句容中等專業學校，江蘇 句容 212400）

0 引言

在中職數控實踐教學過程中，由于初學者操作上的失誤，導致高度自動化的數控機床極易出現撞刀現象，給設備的精度、性能造成了很大破壞，同時也對操作者的學習心理產生了嚴重的負面陰影。如何防止這種不良現象的發生，這是從事數控車削教學者應該思考的現實問題。

筆者長期從事數控車削教學工作，現結合多年來學生撞刀事故的教學手記，總結羅列了一些數控車削過程中防止撞刀的方式方法（以沈機CAK4085i、發那科TC 系統為例）。

1 限位設置法

所謂限位，是指通過人為設置方式，將數控車床刀架的移動控制在安全范圍內。限位設置法就是通過此法來達到防止撞刀事故發生的目的。數控車床與普通車床相比，其限位分軟限位和硬限位2 種。

1.1 軟限位

軟限位是在數控系統中設置的用以保護機床所設置的參數。按面板功能鍵“SYSTEM”，再按顯示屏下方菜單鍵“參數”，輸入“1320”然后按“搜索”菜單鍵，則屏幕會顯示如下信息：

其中“X -120 000、Z 160 000”中的“-120 000”和“160000”可以人工設定，該數據單位為μm，是以機床坐標系零點為起始點，可用來設定X 和Z 方向的限位數值。

說明：1320 為各軸存儲式行程檢測的正方向邊界的坐標值；1321 為各軸存儲式行程檢測的負方向邊界的坐標值。

1.2 硬限位

硬限位是指拖板行進到安全位置極限時，安裝在中拖板底部的位置開關（又稱行程開關）觸碰到床身上的擋塊，位置開關發出斷電信號，致機床拖板停止移動的安全設置。當機床拖板行進至硬限位極限時，面板即刻顯示報警；床身上的擋塊是用螺釘固定在床身上的，可沿Z 方向調節。

由此可見，數控機床的軟限位和硬限位對車床的安全高效運行形成了雙重保護，以防在操作中一方因各種原因“失靈”時，另一方仍然能夠對機床起到防撞刀保護作用。

2 手動檢查法

在數控技能教學中，對初學者而言，養成良好的操作習慣非常重要，故為培養操作者的良好職業素養，防止機床的操作損傷，操作時應按“一停二要三看”的手動操作流程來實施：1）“一?！奔炊啻螘和?，觀察各加工關聯要素之間的相互位置是否在正?？刂品秶鷥龋?）“二要”是指初始加工時務必“要單段”和“要低倍率”；3）“三看”是指單段加工時，為防止編程和對刀錯誤出現意外，通過“看程序、看坐標、看刀尖位置”來觀察加工狀態正常與否，不僅要看同時還要多次看。

3 圖形仿真法

G00 與G01 指令混淆使用是導致數控加工發生撞刀事故重要原因之一。此因素可通過圖形仿真加工方法來解決，利用系統圖形仿真功能來檢查程序是否正確，從而達到防撞刀的目的。

按操作面板上“cstmgr”功能鍵，再按“圖形”菜單鍵，經過“機床鎖住”→“空運行”→“自動”→“循環啟動”步驟來實施。仿真走刀軌跡實線代表直線插補指令G01，虛線代表快速定位指令G00，仍然由倍率旋鈕控制走刀速度。需要注意的是，如看不清走刀軌跡，則可將“參數”菜單中的“倍數”增大到適當數值（如將倍數由100 改成150），此時按“單段”執行程序則可放大放慢仿真走刀軌跡，以便于操作者判斷走刀路線及程序的正確與否；同時，空運行時，操作者可以發現，刀架由于被“機床鎖住”不能移動，但顯示屏上各種坐標仍然如同實際加工一樣在不斷變化，對已經完成對刀流程的刀具而言，系統坐標與刀具實際進給是不同步的，會導致對刀參數發生變化，故對刀操作最好在圖形仿真操作之后進行。

當然，如操作者是在對刀后進行圖形仿真操作，針對發那科系統，可采取圖形仿真后進行回零操作進行修正的彌補措施，目的是消除圖形仿真后對刀參數發生的偏差。

4 程序檢查法

4.1 檢查程序

主要查快速定位指令G00 和直線插補指令G01 有沒有及時變更；G00、G01 指令在數控系統中均系模態指令（代碼），而模態代碼表示該G 代碼在一個程序段中的功能保持到被取消或被同組的另一個G 代碼所代替，故檢查程序時，G00 是重點檢查對象，因為該指令系“快速定位”指令，速度較快，如和G01 混淆使用，會在加工過程中導致撞刀事故的發生。

4.2 檢查對刀

程序編好后，操作者可以在“MDI”狀態下，編寫校驗程序用來檢驗對刀的正確性，如：（假設毛坯直徑為40mm）

此時操作者可通過目測刀尖與毛坯的位置來判斷對刀是否正確。

5 結語

在數控車削實踐教學過程中，如把撞刀原因羅列起來，不難發現，這些事故均系操作者誤操作而產生。故在實踐教學中，要大力培養學生嚴謹的操作習慣和良好的職業素養，教會學生綜合運用上述4 種方法來防止撞刀事故的發生，這對培養出符合市場需求的高素質數控人才有著重要的現實意義。