淺析數(shù)控機(jī)床使用中的安全問題

　　數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給速度已從80年代的16m/min到現(xiàn)在的24～40m/min，主軸轉(zhuǎn)速也從2500r/min上升到現(xiàn)在6000～40000r/min，機(jī)床結(jié)構(gòu)也從敞開型向封閉型轉(zhuǎn)變。在這樣的高速度和結(jié)構(gòu)的情況下，一旦由于編程和操作失誤，操作者來不及按急停按鈕，刀具已與工件相撞。為避免出現(xiàn)機(jī)床和人身事故，在編程和操作時(shí)可采取以下措施(以FANUC系統(tǒng)為例)。

　　1.編程員在編程時(shí)設(shè)定的工件坐標(biāo)系原點(diǎn)應(yīng)在工件毛坯以外，至少應(yīng)在工件表面上。

　　在正常情況下，工件坐標(biāo)系原點(diǎn)可以設(shè)在任何地方，只要此原點(diǎn)與機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)有一定的關(guān)系即可。但在實(shí)際操作時(shí)，萬(wàn)一出現(xiàn)指令值為零或接近零時(shí)，刀具就會(huì)直指零或接近零的位置。在銑削加工時(shí)，刀具將奔向工作臺(tái)面或夾具基面：在車削加工時(shí)，將奔向卡盤基面。這樣，刀具將穿透工件直指基準(zhǔn)面。此時(shí)，若為快速移動(dòng)，則必發(fā)生事故。

　　FANUC系統(tǒng)一般設(shè)定:當(dāng)省略小數(shù)點(diǎn)時(shí)，為最小輸入單位，通常為?m。當(dāng)疏漏了小數(shù)點(diǎn)時(shí)，則輸入的值將縮小成千分之一，此時(shí)，輸入的值就會(huì)接近于零。或者，由于其他原因，使刀具本應(yīng)離開工件但實(shí)際并未離開工件而進(jìn)入工件之內(nèi)。出現(xiàn)這種情況時(shí)，工件坐標(biāo)系零點(diǎn)應(yīng)設(shè)在工件以外或在工作臺(tái)(或夾具)基面上，其結(jié)果將是不一樣的。

　　2.編程員和操作者在書寫程序時(shí)，對(duì)小數(shù)點(diǎn)要倍加小心。

　　FANUC系統(tǒng)在省略小數(shù)點(diǎn)時(shí)為最小設(shè)定單位，而大多數(shù)國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)及歐美的一些系統(tǒng)，在省略小數(shù)點(diǎn)時(shí)，則為mm，即計(jì)算器輸入方式。若你習(xí)慣了計(jì)算器輸入方式，則在FANUC系統(tǒng)上就會(huì)出現(xiàn)問題。不少編程員和操作者，可能兩種系統(tǒng)都要使用，為防止因小數(shù)點(diǎn)而使尺寸變小的情況，應(yīng)在計(jì)算器輸入方式的程序中，也加上小數(shù)點(diǎn)。這樣做，對(duì)某類系統(tǒng)是多余的，但養(yǎng)成習(xí)慣后，就不會(huì)因?yàn)樾?shù)點(diǎn)而出現(xiàn)問題。

　　為了使小數(shù)點(diǎn)醒目，在編程時(shí)往往把孤立的小數(shù)點(diǎn)寫成“.0”的形式。當(dāng)然，系統(tǒng)在執(zhí)行時(shí)，數(shù)值的小數(shù)點(diǎn)以后的零被忽略。

　　3.操作者在調(diào)整工件坐標(biāo)系時(shí)，應(yīng)把基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)在所有刀具物理(幾何)長(zhǎng)度以外，至少應(yīng)在最長(zhǎng)刀具的刀位點(diǎn)上。

　　對(duì)于工件安裝圖上的工件坐標(biāo)系，操作者在機(jī)床上是通過設(shè)置機(jī)床坐標(biāo)系偏移來獲得的。亦即，操作者在機(jī)床上設(shè)定一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，并找到這一基準(zhǔn)點(diǎn)與編程員設(shè)定的工件坐標(biāo)系零點(diǎn)之間的尺寸，并把這一尺寸設(shè)為工件坐標(biāo)系偏移。

　　在車床上，可把基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)在刀架旋轉(zhuǎn)中心、基準(zhǔn)刀具刀尖上或別的位置。如果不附加另外的運(yùn)動(dòng)，則編程員指令的零，即為刀架(機(jī)床)的基準(zhǔn)點(diǎn)移動(dòng)到偏程的零位置。此時(shí)，若基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)在刀架旋轉(zhuǎn)中心，則刀架必與工件相撞。為保證不相撞，則機(jī)床上的基準(zhǔn)點(diǎn)不但應(yīng)設(shè)在刀架之外，還應(yīng)設(shè)在所有刀具之外。這樣即使刀架上裝有刀具時(shí)，基準(zhǔn)點(diǎn)也不會(huì)與工件相撞。

　　在銑床上，X、Y軸的基準(zhǔn)點(diǎn)在主軸軸心線上。但是，Z軸的基準(zhǔn)點(diǎn)，可以設(shè)在主軸端或在主軸端之外的某點(diǎn)上。若在主軸端，當(dāng)指令為零時(shí)，主軸端將到達(dá)坐標(biāo)系指定的零位置。此時(shí)，主軸端的端面鍵將與工件相撞：若主軸上再裝有刀具，則必與工件相撞。為保證不相撞，則Z軸上的基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)設(shè)在所有刀具長(zhǎng)度之外。即使不附加別的運(yùn)動(dòng)，基準(zhǔn)點(diǎn)也不會(huì)撞工件。

　　4.操作者在調(diào)整刀具長(zhǎng)度偏置時(shí)，應(yīng)保證其偏置值為負(fù)值。

　　編程員在指令刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償時(shí)，車削用T代碼指令，而銑削用G43指令，即把刀具長(zhǎng)度偏置值加到指令值上。在機(jī)床坐標(biāo)軸的方向上，規(guī)定刀具遠(yuǎn)離工件的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎毒咭平ぜ姆较驗(yàn)樨?fù)。操作者把刀偏值調(diào)整為負(fù)值，是指令刀具移向工件。程序中指令刀具向工件趨近時(shí)，除了指令值之外，還要附加刀具的偏置值，這個(gè)附加的值是移向工件的。此時(shí)，萬(wàn)一此值被疏漏，刀具就不會(huì)到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)。

　　為使刀具偏置值為負(fù)值，則在規(guī)定機(jī)床上的基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，必須設(shè)在所有刀具長(zhǎng)度之外，至少應(yīng)在基準(zhǔn)刀具的刀位(尖)點(diǎn)上。

　　5.取消刀具長(zhǎng)度偏置(補(bǔ)償)時(shí)，應(yīng)使刀具在工件之外。

　　有時(shí)，在加工中間要取消刀具長(zhǎng)度偏置。例如，在加工中心上，若發(fā)出G28、G30和G27指令時(shí)，機(jī)床返回?fù)Q刀點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)換刀。為保證準(zhǔn)確到達(dá)換刀位置，在指令中要取消刀具長(zhǎng)度偏置，如G30Z-G49：其中，Z—為刀具移動(dòng)的中間點(diǎn)。刀具在到達(dá)中間點(diǎn)時(shí)要取消刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償。這個(gè)中間點(diǎn)若是選得不妥，則刀具刀尖可能并未離開工件，或者反而移向工件，此時(shí)就可能發(fā)生事故。在編程時(shí)，刀具長(zhǎng)度一般并未確定，如果指令的值不足以使刀尖遠(yuǎn)離工件，則將出現(xiàn)危險(xiǎn)。此時(shí)，應(yīng)采用增量值編程，讓增量值大于所有的刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值。如刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值為200mm，指令G30G49G91Z200.0。若按照前面所建議的方法設(shè)定機(jī)床上的基準(zhǔn)點(diǎn)和調(diào)整刀具長(zhǎng)度偏置(補(bǔ)償)的話，只要指令點(diǎn)在工件之外，則刀尖必定遠(yuǎn)離工件。

　　6.刀具號(hào)與刀具補(bǔ)償號(hào)要便于核對(duì)。

　　刀具號(hào)用T代碼指令，其補(bǔ)償號(hào)由操作者在系統(tǒng)偏置數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)設(shè)定。車削系統(tǒng)用T代碼加2位數(shù)或4位數(shù)，其中，高位數(shù)指令刀具號(hào)，低位數(shù)指令刀具補(bǔ)償號(hào)。在銑削系統(tǒng)中由T代碼指令刀具號(hào)，由H代碼指令刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償，用D代碼指令刀具補(bǔ)償半徑，且H和D代碼用的是同一組數(shù)據(jù)，刀具號(hào)與補(bǔ)償號(hào)之間是互相獨(dú)立的，編程員可自主指定。

　　為了便于核對(duì)和設(shè)定，除了特殊用途外，車削系統(tǒng)的刀具號(hào)與補(bǔ)償號(hào)最好相同，例如:T11或T101等。即1號(hào)刀具用1號(hào)補(bǔ)償值。銑削系統(tǒng)用T1調(diào)用刀具，用H1調(diào)用刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值，用D21調(diào)用刀具半徑補(bǔ)償值(如果刀具少于20把時(shí))。即1號(hào)刀具用1號(hào)長(zhǎng)度補(bǔ)償值，用21號(hào)半徑補(bǔ)償值，便于編程和設(shè)定操作，也便于記憶，以減小出錯(cuò)機(jī)率。

　　7.輪廓銑削時(shí)，要使刀具離開工件輪廓表面后再抬刀。

　　輪廓銑削時(shí)，使刀具離開工件輪廓表面后再抬刀，除了不在輪廓上留下刀痕外，也可養(yǎng)成良好的習(xí)慣，以免在其它情況下造成事故。

　　目前，數(shù)控系統(tǒng)提供了許多檢驗(yàn)程序的功能。一般情況下，編程和設(shè)置錯(cuò)誤是可以檢查出來的。采用這里建議的措施，即使出現(xiàn)漏檢的情況，也不至于造成事故。