探討數控車床實訓教學中的撞刀現象及解決方法

黎敬鐵

【摘 要】本文分析數控車床實訓教學活動中常見的三種撞刀現象，針對這些現象提出“規范具體操作流程、保證編譯程序的準確性和提升學生的專業素養”的解決方法。

【關鍵詞】數控車床 實訓教學 撞刀現象 解決方法

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）01B-0095-02

隨著全世界重工業的迅猛發展，數控機床在加工行業中越來越受到重視，并在其中處于重要的地位。我國機械制造行業正在興起，對零部件的要求愈加趨向高精度的方向發展，這為數控機床的發展創造了極大的條件。國內高等院校也愈加注重數控高質量人才的培養，不斷提高數控機床的教學水平。但在數控機床實訓課程教學活動中常遇到一個難以解決的問題—— 撞刀現象，它不僅影響了教學質量，而且嚴重地威脅到師生安全以及數控機床壽命。基于此，本文主要以現今高職院校的數控車床實訓教學為主要研究對象，從對刀不當而造成的撞刀、編程不當造成的撞刀以及不規范操作造成的撞刀等方面闡述在數控車床實訓課程教學活動中碰到的撞刀現象，提出解決方法，以避免撞刀現象發生，確保師生人身安全，加強實操課程中的教學實效。

一、數控車床實訓教學中常見的撞刀現象

（一）對刀不當而造成的撞刀現象

1.手輪進給倍率使用不當而造成的撞刀現象。在數控車床實訓課程中，多數采用的是試切法進行對刀。這種對刀方法往往需要適當控制手輪的進給的倍率來進行配合，而學生由于過度緊張，在操作中往往會忘記調整手輪進給的倍率。當手輪倍率以過快速率將刀具與工件接觸后，就會造成工件與刀具發生強烈碰撞，致使刀具損傷且較為嚴重。

2.對刀時數據輸入存在誤差而造成的撞刀現象。在對刀過程中，由于人為誤操作而使輸入的數據存在偏差，這樣的誤差極有可能在刀具切削工件時，易于發生撞刀現象。

3.混用零點偏移法和刀具偏移法而造成的撞刀現象。在實訓課程中，也會常常采用零點偏移法和刀具偏移法兩種方式進行對刀。對于零點偏移法而言，這種對刀方式要求必須指定一個固定的基準刀具，把 G54 內相對應的位置設定為基準刀具與機床零點絕對刀偏的相對 X、Z 值，進而達到零點偏移的目的。同時把其他刀具形狀補償寄存器的 X、Z 值設定為相對刀補值。另外，對于絕對偏移法對刀方式而言，把刀具形狀補償寄存器的 X、Z 值都設定為相對應的刀具刀位點的機床零點絕對刀偏值。上述兩種對刀方法不能夠進行混編使用，如果混合使用，就會出現類似圖 1 和圖 2 所示的現象，產生偏值疊加，造成撞刀現象，損害刀具。

（二）編程不當造成的撞刀現象

1.快速定位應用不妥而造成的撞刀現象。在車床實訓過程中，以最快方式把刀具移到指定位置時，往往會調用 G00程序。但不同設備內的 G00 程序命令設置不盡相同，有的設備設定的走刀路線為折線，有的設備設定的走刀路線為直線，因此，在工件加工過程中，要時刻關注刀具的運動軌跡，注意與工件保持一定距離，避免發生撞刀現象。

2.進給量 F 值設定錯誤而造成的撞刀現象。數控機床進給量，可以分為每轉進給量和每分進給量兩種方式。對于國內數控車床來講，多數是采用每轉進給量的方式，其進給量為主軸轉動一周所移動的距離。通常情況下，主軸轉速保持在 S600 轉/分時，每轉進給量為 F 0.5，相當于 F300 的每分進給量。對掌握基礎知識不牢固的學生，沒有注意到這些問題，只記得 F300 的進給量等同于 F 0.5 的進給量，因此在設置進給量時一概把進給量設定為 F300，而當刀具的轉速較快時，就容易造成撞刀現象。

3.圓弧插補指令使用不當而造成的撞刀現象。對于刀架（具）前置的數控車床而言，圓弧插補指令的順逆與人們的日常認識呈現出相反形態；對于刀架（具）后置的數控車床而言，圓弧插補指令的順逆與人們的日常認識呈現出相同形態。多數學生把刀具后置與刀具前置相混淆，在具體加工過程中因此而發生撞刀。

（三）不規范操作而造成的撞刀現象

在數控車床實訓課程教學活動中，多數學生對數控機床較為好奇，但又急于求成，因此一心只想實訓操作，沒有較好地掌握實訓課前教師所講解的規定的操作規程，不能較好地按照操作規程來進行操作造成撞刀現象。比如在對刀結束后，學生時常忘記校驗程序，直接進行加工，造成撞刀事故。這些不規范的操作具體體現在以下幾個方面：

1.未能及時關閉空運行開關而造成的撞刀現象。在程序模擬階段時，為了校驗程序的準確性，提高校驗速率，往往會打開空運行開關的方式進行。在空運行狀態下，機床內的運動軸速度較快，并且以 G00 的速度進行運轉。學生在具體加工過程中，忘記關閉空運行開關，這樣，由于 G00 的速度過快，造成打刀現象。

2.加工過程中發生誤停車而造成的撞刀現象。實訓課程中，在車床正常運行過程中，當停止現今運行的程序時，多數學生會誤操作按到“RESET”按鈕進入啟動循環階段，由此造成撞刀現象。

3.換刀點設置欠妥而造成的撞刀現象。數控車床上的回轉式刀架工作時活動范圍大，若與工件距離較小，那么就會使工件與刀具發生碰撞。因此，在進行實操過程中，一定要明確刀具與工件之間的安全間距，選擇合適的換刀點，避免撞刀。

二、防止數控車床實訓教學中的撞刀現象的方法

（一）規范具體操作流程

1.檢查數控車床限位裝置。在進行實際操作前，必須仔細檢查數控車床限位裝置，要使其固定在準確位置上，檢查限位塊是否牢固可靠。

2.檢查程序的完整性。要對程序進行單段調試，時刻關注工件的加工狀況，關注顯示屏上的程序進度。若發生任何異常，及時停止程序運行，必須經過完整循環之后才能進入復循環。

3.在任何環節的調試過程中，都要按照先看后走的順序，使用較低的手輪進給倍率。

4.對于條件允許的學校，可以采用仿真模擬軟件對零件進行模擬加工之后，才進行相關實際操作，以有效杜絕撞刀現象發生。

（二）保證編譯程序的準確性

在零件加工前進行程序設置時，要充分考慮到不同數控機床系統之間編譯語言的區別，在加工零件前必須對運行程序進行及時驗證。如通過人工檢查、空運行檢查、仿真模擬軟件驗證等方式進行，確保編譯程序準確無誤，盡最大程度消除撞刀風險。另外，在程序的運行及調用時，要特別關注調用相關子程序或從中間執行程序時可能出現的異常，發現異常要及時采取相關避險措施。

（三）提升學生的專業素養

在現今的數控車床操作過程中，學生具備良好的專業素養、實戰技能等能夠高效完成指定的工作任務。但是多數學生對數控車床的相關知識掌握得不夠牢固，沒有較好地理解數控程序的具體含義，對產生撞刀現象的原因一知半解，這在實際操作過程中就難免會發生撞刀現象。因此，在進行實訓課程前，一定要加強學生對數控知識的學習，做好基礎工作。比如，利用相關仿真軟件加強學生對編程語言的學習和掌握，充分借用多媒體技術加強學生對數控機床的具體構造、工作原理的學習和理解，提升學生的專業素養，使其在實際操作過程中能夠有效避免出現撞刀現象。

在數控車床實訓教學過程中，由于學生對車床編程掌握不熟練、對設備不熟悉而發生的誤操作等原因，常會導致工件與刀具發生撞刀現象，這種現象會嚴重威脅到實訓師生的人身安全，損傷設備及刀具。另外，當發生撞刀事故之后，多數學生會產生明顯的余悸心理，當他們再次進行實操時不能很好地完成實訓要求。因此，對車床實訓課程中易于發生的撞刀現象進行研究，找出相對應的解決撞刀現象方法是非常必要的。

【參考文獻】

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