数控车床的安全问题探析

数控车床的安全问题探析

常淑芳

〔摘要〕在数控车床实训过程中，初学者经常会出现不安全情况：轻者刀具损坏、工件报废；重者机床损坏，甚至伤及操作人员。文章就实践教学中出现的一些问题，探讨数控车床操作安全的一些问题及解决方法。

〔关键词〕数控车床安全问题数控机床的进给速度已从80年代的16m/min到现在的24～40m/min，主轴转速也从2500r/min上升到现在6000～40000r/min，机床结构也从敞开型向封闭型转变。在这样的高速度和结构的情况下，一旦由于编程和操作失误，操作者来不及按急停按钮，刀具已与工件相撞。为避免出现机床和人身事故，在编程和操作时可采取以下措施（以FANUC系统为例）。

1编程员在编程时设定的工件坐标系原点应在工件毛坯以外，至少应在工件表面上在正常情况下，工件坐标系原点可以设在任何地方，只要此原点与机床坐标系原点有一定的关系即可。但在实际操作时，万一出现指令值为零或接近零时，刀具就会直指零或接近零的位置。在铣削加工时，刀具将奔向工作台面或夹具基面：在车削加工时，将奔向卡盘基面。这样，刀具将穿透工件直指基准面。此时，若为快速移动，则必发生事故。

FANUC系统一般设定：当省略小数点时，为最小输入单位，通常为滋m。当疏漏了小数点时，则输入的值将缩小成千分之一，此时，输入的值就会接近于零。或者，由于其他原因，使刀具本应离开工件但实际并未离开工件而进入工件之内。当出现这种情况时，工件坐标系零点应设在工件以外或在工作台（或夹具）基面上，其结果将是不一样的。

2编程员和操作者在书写程序时，对小数点要倍加小心

FANUC系统在省略小数点时为最小设定单位，而大多数国产系统及欧美的一些系统，在省略小数点时，则为mm，即计算器输入方式。若你习惯了计算器输入方式，则在FANUC系统上就会出现问题。不少编程员和操作者，可能两种系统都要使用，为防止因小数点而使尺寸变小的情况，应在计算器输入方式的程序中，也加上小数点。这样做，对某类系统是多余的，但养成习惯后，就不会因为小数点而出现问题。

为了使小数点醒目，在编程时往往把孤立的小数点写成“.0”的形式。当然，系统在执行时，数值的小数点以后的零被忽略。

3操作者在调整工件坐标系时，应把基准点设在所有刀具物理（几何）长度以外，至少应在最长刀具的刀位点上

对于工件安装图上的工件坐标系，操作者在机床上是通过设置机床坐标系偏移来获得的。亦即，操作者在机床上设定一个基准点，并找到这一基准点与编程员设定的工件坐标系零点之间的尺寸，并把这一尺寸设为工件坐标系偏移。

在车床上，可把基准点设在刀架旋转中心、基准刀具刀尖上或别的位置。如果不附加另外的运动，则编程员指令的零，即为刀架（机床）的基准点移动到偏程的零位置。此时，若基准点设在刀架旋转中心，则刀架必与工件相撞。为保证不相撞，则机床上的基准点不但应设在刀架之外，还应设在所有刀具之外。这样即使刀架上装有刀具时，基准点也不会与工件相撞。

在铣床上，X、Y轴的基准点在主轴轴心线上。但是，Z轴的基准点，可以设在主轴端或在主轴端之外的某点上。若在主轴端，当指令为零时，主轴端将到达坐标系指定的零位置。此时，主轴端的端面键将与工件相撞：若主轴上再装有刀具，则必与工件相撞。为保证不相撞，则Z轴上的基准点应设在所有刀具长度之外。即使不附加别的运动，基准点也不会撞工件。

4操作者在调整刀具长度偏置时，应保证其偏置值为负值

编程员在指令刀具长度补偿时，车削用T代码指令，而铣削用G43指令，即把刀具长度偏置值加到指令值上。在机床坐标轴的方向上，规定刀具远离工件的运动方向为正，刀具移近工件的方向为负。操作者把刀偏值调整为负值，是指令刀具移向工件。程序中指令刀具向工件趋近时，除了指令值之外，还要附加刀具的偏置值，这个附加的值是移向工件的。此时，万一此值被疏漏，刀具就不会到达目标点。为使刀具偏置值为负值，则在规定机床上的基准点时，必须设在所有刀具长度之外，至少应在基准刀具的刀位（尖）点上。

5取消刀具长度偏置（补偿）时，应使刀具在工件之外

有时，在加工中间要取消刀具长度偏置。例如，在加工中心上，若发出G28、G3和G27指令时，机床返回换刀点进行自动换刀。为保证准确到达换刀位置，在指令中要取消刀具长度偏置，如G30Z-G49：其中，Z为刀具移动的中间点。刀具在到达中间点时要取消刀具长度补偿。这个中间点若是选得不妥，则刀具刀尖可能并未离开工件，或者反而移向工件，此时就可能发生事故。在编程时，刀具长度一般并未确定，如果指令的值不足以使刀尖远离工件，则将出现危险此时，应采用增量值编程，让增量值大于所有的刀具长度补偿值。如刀具长度补偿值为200mm，指令G30G49G91Z200.0。若按照前面所建议的方法设定机床上的基准点和调整刀具长度偏置（补偿）的话，只要指令点在工件之外，则刀尖必定远离工件。实训中心数控车床实践教学安全体系建立以后,数控车实践课的安全性大大提高了。保质保量地为社会培育了大批数控车的应用型技术人才。实践证明：了解数控机床的特点，以及容易产生故障的环节进行预防，加强安排教育管理可以有效减少操作过程中的安全问题，可以在其它工种的实践中推广。

作者单位：河北省石家庄市职教中心