浅谈数控车床实训教学中的撞刀现象及对策_刘美玲.docx

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1、浅谈数控车床实训教学中的撞刀现象及对策 刘美玲 (山东英才学院机械学院，山东济南 250104) 摘要：数控机床的应用越来越广泛，因此，对数控机床的保护不容忽视。撞刀现象会影响数控机床的精确度，为 了防 止学生在数控车床实训时发生撞刀现象，从程序编制和数控车床操作等方面总结出以下几种常见的撞刀现象 与解决方 法。 关键词：数控车床 ;撞刀；解决方法 中图分类号： TG519.1 文献标识码 ： A 文章编号： 1003-773X(2012)05-0168-03 引言 在数控技术专业的教学过程中，一般都从数控车 床 的编程入手，从而奠定数控机床的编程基础。在数 控车 床的实训教学过程当中 ,往往

2、由于编程、操作或其 他原 因，引起撞刀。撞刀是指刀具 (包括刀架、拖板等 ) 在移 动过程中与工件、卡盘或尾座发生意外碰撞的机 床事 故，是同学们在数控车床操作过程中最有可能发 生的事 故，一旦发生撞刀事故，刀具受损，机床精度降 低，甚 至危及操作者的生命，因此，在数控车床的操作 过程当 中，应尽量避免撞刀现象的出现。现将在教学 过程中遇 到的撞刀问题总结如下。 1 程序编制错误 1) 忘记输入小数点。有些车床为小数点编程， 或 己经设置为小数点编程，编辑时必须输入小数点，否 则 默认的单位为 |xm，即实际坐标值仅为设定值的千分 之 一。例如，加工直径为 30 mm 的轴类零件，若编程 写成

3、 X30,则变成加工 30 pm 的轴，有可能会撞到工件 上。 2) 增量坐标编程。虽然数控车床可以采用绝对、增量 和混合编程。但是程序中第一个移动指令或每一个换 刀 指令后的第一个移动命令必须是 X、 Z 二个坐标的绝 对 坐标定位。若采用增量坐标 f/、 W 编程，可能会撞 刀。 3)换刀点位置错误 1。换刀命令前使用 G00 指令 退出刀 具时，必须充分考虑相关刀具的实际伸出位置 与工件毛 坯的相对关系，保证刀架转动时不发生碰撞 (例如镗孔 刀可能伸出较长），必须使刀架有足够的转 位空间，一 般至少写成 GOO XI00. Z100.。 4)参数输入 错误。学 生在实训的过程中，一般都是

4、进行外轮廓的 加工，因此， 在用 G73 和 G71 加工内轮廓时，格式中， G71 t/_,尺 _ 和 &73 t/ _ ， 中 的 t/均应变为负值， 若仍然按外 轮廓输入正值，则按照外轮廓的走刀路线 进行加工，造 成撞刀。 5)循环指令的循环起点错误 m。 G90 (G94、 G92)固定循环指令，走刀路线，如图 1 所示 , 刀尖位置 小，程序运行到第四步回循环起点时，会造成刀具和工 件相撞。 6) G73 指令参数错误。（ 773 循环指令 G73 中， 一定要合适。 /的参数是 X 轴总切削 余量太小，则撞 刀 ;若太大，会使空走刀次数增多， /一 般取值为毛坯 直径与零件图上最小

5、直径之差的一半。 7) 切槽忘记退刀。假设毛坯直径为 40mm,槽的直径 为 20 mm,编写程序时， .， GDI 尤 20./D.05 ;接着 退 刀： 000X100. Z100.;则切槽刀走折线，会撞刀。不要 忘 记 切 完 槽 后 ， 先 将 刀 退 出 毛 坯 ， ， GDI JS20. K).05 ; X45. ZD.1 ; GOO X100. Z100.;就不会撞 刀了。 8) 程序输入错误。在数控车床实训中，往往由于学生 对 车床编程指令理解的不透彻 ,会因编程错误引起撞 刀现 象的出现。例如，在加工锥面螺纹时，用 G92 指令 编 程，在第三次循环加工时 ,发生撞刀现象。螺

6、纹刀尖 崩 坏，工件报废。停机检查程序，发现在 G92 指令第三 刀 X18.50 写成 19.05,背吃刀量过大，引起撞刀现象。 9) 模态指令未初始化。 G41、 G42 指令的问题。若在 前 一程序中使用 G41、 G42 指令进行刀尖圆弧半径补 偿， 在程序结束时没有使用 G40 取消。则下一个程序 编制 的时候，必须先使用 G40 进行初始化，否则在加 工时 图 1 G90 走刀路线 收稿日期： 2012-04-26;修回日期： 2012-05-13 作 者 简 介 ： 刘 美 玲 (1978-),女 ， 山 东 威 海 人 ， 讲 师 ， 本 科 ， 主 要 从 事 机 械 制 造

7、 及 其 自 动 化 的 教 学 工 作。 Email:liu_meiliiig2011edu126.c m. 2 机床操作不当 1) 没有正确回参考点气机械回参考点的目的是 建 立机床坐标系，因此开机床后必须首先回参考点。 在机 床回参考点时，如果刀架 X 方向靠近主轴中心线， 让 刀架沿 Z 轴正方向回零，容易使转位电机和尾座相 撞， 因此，必须让初学者养成一个好的操作习惯，回参 考点 时，先回 Z 方向，再回 Z 方向。 2) 忘记关闭空运行开关。由于在程序模拟时，为 了 节省时间常常将空运行开关打开。空运行指的是机 床所 有运动轴均以 G00 的速度运行。如果在加工时空 运行 开关未并

8、闭，机床忽略给定的进给速度，而以 的 速度运行，造成撞刀。 3) 不熟悉机床面板。学生初次接触数控车床，面 板 没有牢固掌握，在出现应急情况时，把急停按成了暂 停， 引起撞刀。 4) 程序校验后忘记重新返回参考点。在校验程 序 时机床是锁住不动的，而刀具相对工件加工在模 拟运行 (绝对坐标和相对坐标在变化 )，这时的坐标与 实际位置 不符，须用返回参考点的方法，保证机械零 点坐标与绝 对和相对坐标一致。如果在校验程序 后，没有发现问题 就进行加工操作，会造成撞刀 现象。 5) 刀具补偿错误输入。刀具补偿分为刀具长度 补 3 其 他 原 因 图 2 工 具 补 正 页 面 图 3 磨 耗 页 面

9、 偿和刀具半径补偿两大类，其中刀具长度补偿也称 为刀 具几何及磨损补偿。刀具长度补偿数据通常是通 过对刀 后采集到的，而且必须将这些数据准确地存储 到刀具数 据库中，然后通过程序中的刀具补偿来调用 执行。一定 要将刀具长度补偿输入到正确的刀补页 面，如图 2 所示； 很多同学输入到磨耗页面，如图 3 所 示，造成撞刀。刀 补指令用 r 代码表示。常用 r 代码 格式为： 7Vxxx，其 中前 2 位表示刀具号，后 2 位表示刀 具补偿号。刀补号 和刀位号可以不一致，但是为了减 少撞刀的可能，最好 将刀补号和刀位号设为一致。为 使系统能正确计算出刀 具中心的实际运动轨迹，除要 给出刀尖圆弧半径以

10、外， 还要给出刀具的理想刀尖 位置号分别输入到图 2 番号所 示的 i?和中。只有 在刀具数据库内按刀具实际放置情况 设置相应的刀尖 位置号，才能保证进行正确的刀补，否 则会影响零件的 加工质量，甚至撞刀。 6) 运行程序前没复位。程序一般是从光标所在 位 置开始向下执行。对车床而言，需要调用所用刀具 的刀 补值，而且加工过程中，主轴要正转，如果光标位 于程 序中间而运行程序，会引起撞刀。 以上是同学们在实训时经常会遇到的问题，下面 的 情况也会引起撞刀，比如程序输入时误将 Z-20.输入 为 220.;刀架离工件太近，换刀时空间不够引起撞 刀。切 削过程中使用 G00 指令 ;刀具或工件没有

11、夹紧 就进行切 削；对机床操作不熟练等。其实撞刀的原因 有很多，作 为一个编程人员，程序运行前应该仔细检查 程序，最好 能进行模拟，或是从仿真软件上先进行 模拟。 4 防止发生撞力对策 为防止发生撞刀，必须让同学们高度重视以上能 发 生撞刀的情况，再强调以下几个方面： 1)实际加工 前可 以进行仿真模拟。在教学的过程中，一般是让同 学们在 宇龙仿真软件上对要加工的程序进行模拟，如 果能加工 出合格零件，可以保证程序是正确的。但是 将程序输入 到数控机床后，还是得仔细检查是否存在 错误，避免因 坐标数字输错而引起撞刀。 2)程序正确 之后，关键是建 立机床坐标系和工件坐标系之间的联 系。必须正确

12、对刀 并设置刀补，一定要让刀补放在正 确的地方 ,并注意 Z 方向试切对刀时，必须注意对刀使 用的 Z 向零点应与编 程使用的 Z 向零点统一 ,避免因 工件坐标系设置不统一而造成撞刀。 3)对刀和程序 (下转第 172 页 ) 各类合作模式 ,如工学交替式、工学渗透式、订单培养 式、顶岗实习式等等 4.4 技术综合应用能力和创新意识培养 培养目标 :较好的学习能力和创新意识 ;产品开发 设计能力、技术改造创新能力；工艺革新潜力、设备革 新 潜力。 主要培养方式采用 “ 1+N” 制，将职业资格鉴定证 书纳入毕业资格审核。组织学生参加各级各类学生科 技 创新竞赛活动，并将科技竞赛成绩纳入毕业资

13、格审 核。 课余时间开办数控应用技术、电工电子技术、家电 维修、 机械综合加工技术、 PLC 技术等第二课堂。学生 参与 的企校之间的横向课题研究和开展基于实际工程 项目 的毕业设计气 5 人 才 培 养 成 果 与 展 望 经过上述人才培养模式改革的探索与实践，青岛 滨 海学院机电一体化技术专业人才培养取得了较好的 成 绩。机电专业学生连续在山东省大学生机电产品创 新设计竞赛和大学生电子设计竞赛等活动中取得 多项 奖励。近三年毕业生正式就业率为 98.5%、 99.1%， 99.3%，并且得到了用人单位的一致好评。 青岛滨海学院 CPPT 应用型工科人才培养模式除 适 用于机电一体化技术等工

14、科高职专业外，也适用于 将人 才培养定位为应用型的本科院校开设的机械类、 材料 类、电气类、电子信息类、自动化类等本科专业。 参考文献 m 顾学雍 .联结理论与实践的 crao 清华大学创新性工程教 育的探 索 J.高等工程教育研宄， 2009(1):11-23. 2张尧学 .坚持就业导向推进高等职业教育健康发展 J.中国 高等 教育 ， 2003 (13) :11-13. P林健卓越工程师教育培养计划 ” 通用标准研制高等 工程教育研 宄， 2010(4):21-29. 4 林健 .工程师的分类与工程人才培养 J.清华大学教育研 宄， 2010(1):51-60. 5 虞付进 .高职高专机电

15、一体化专业建设与课程体系构建 J. 职 业技术教育， 2003(16):41-43. The Exploration and Practice on the Employment-oriented Mechatronics Talents Training Pattern ZHAI Ming-ge, HAO Ai-ying (Qingdao Binhai University, Qingdao, 266555, China) Abstract： The talent training of mechatronics major of Qingdao Binhai University is t

16、o serve the regional economic development, considering the requirement of the mechatronics industry, based on the advantage of this subject and aims to establish vocational mechatronics professional group and set the training fields of the major reasonably by the in-depth cooperation between schools

17、 and enterprises, which will cultivate skilled talents who meet the needs of society and gradually form the unique pattern of application-based engineering talents. Key words： mechatronics； employment oriented; talent training pattern; enterprise and school cooperation;CPPT (上接第 169 页 ) 均正确，还得保证工件和刀

18、具已经夹紧。开始自动运 行 程序之前 ，一 定将程序复位 (RESET),最好是单段执 行， 且要把快速倍率设置得慢一些（例如，可设置到 25%), 出现问题，马上按下急停按钮。 5 小结 撞刀会影响机床的加工精度，因此一定要让同学 们 牢记可能发生撞刀的各种情况，在此撞刀情况不可 能一 一列举，因此还是要求操作者养成好的习惯，认真 对待 数控机床加工操作的每一个环节，必须按正确的 方法操作机床，尽量减少数控车床撞刀现象发生。作 为 初学者，加工前最好进行仿真、刀路模拟等操作，以 避 免撞刀。 参考文献 1 邓红明 .浅谈数控车床加工撞刀现象及对策 J.科技信息 (职 教与成教版 )， 200

19、9 (5): 64. 2 李文君，周玲 .数控车实训教学中撞刀的原因及操作注意 事 项 J.职业 ,2009 (23) : 24-27. 3 孟生才，方革新，王华 .数控机床编程和操作中的撞刀分 析 J. 机床与液压， 2010, 38 (12):113-114. Preliminary discussion on the tool collision phenomenon and countermeasure during CNC lather practical teaching Liu Mei-ling (School of Mechanics and Automation) Shand

20、ong YingCai College? Jinan, 250104, China) Abstract： The application of CNC machine tools is more and more extensive, therefore, CNC machine tools for the protection can not be ignored. The tool collision will influence the precision of NC machine tool. In order to prevent tool collision phenomenon of students from training in CNC lathe, the paper summarizes several common tool collision phenomenon and solutions from the programming and machine opera- tion, etc. Key words： CNC lather; tool collision; solution