東莞市科雄精密機械有限公司
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數控機床操作防碰撞措施
作者:來源:日期:2015-06-23點擊數:
在數控車床實訓教學過程中,學生剛開始對數控機床的性能還沒有很好地掌握,所以在 加工和操作過程中經?;岜牡?,致使刀具損壞,工件報廢,也有可能損傷到機床卡盤和電動刀架,嚴重影響機床精度甚至傷及操作人員。隨著科學技術的發展,尤其是宇龍等系列數控仿真軟件的廣泛應用,可以讓學生在實際操作之前,在計算機上利用仿真軟件進行數控機床的編程、操作面板的使用、對刀、找正和加工等模擬練習。通過虛擬仿真,能有效地檢查出編程和對刀中的錯誤,還能檢查出可能出現的碰撞和危險,對于提高學生的數控機床操作技術和維護機床設備安全有著極其重要的作用。但是否通過了仿真檢查的程序,就可以放心大膽地在數控機床上直接執行自動加工程序呢?回答是“否”。通過虛擬仿真,主要是觀察機床整體加工輪廓和軌跡的正確性,而一些具體的細節加工,如切削用量是否合理、對刀及參數輸入是否正確等因素,只能在實際加工中體驗。所以,在機床上加工仍然要防患于未然,仍要通過首件加工,對存在的“碰撞”等隱患仔細地、及時地發現并加以修改清除。本文首先從執行自動加工入手,談談具體操作中防撞的方法和措施。 “三看二要一?!? 數控機床加工可簡單概括為三大任務:編程、對刀和自動加工。編程是否正確,選擇的切削用量是否合理,對刀及參數輸入是否準確,都會在自動加工中體現出來。為防止安全事故發生,執行自動加工時,關鍵在第一件,習慣上稱為“首件試切加工”,把隱藏的失誤因素發現并改正過來。因此,執行自動加工時要做到“三看二要一?!?,防止碰撞及其他安全事故的發生,保證加工質量。 “三看”包括以下內容:一看程序。首先看程序名是否正確。系統內部存儲很多程序,要仔細檢查機床執行的程序名。如果程序名不正確,應在自動方式下重新將要執行的程序名調出來,并在屏幕上的特定區域全部顯示當前系統正在執行的程序名。然后看程序段,屏幕上顯示當前加工程序段,通過看程序段再次確定語句是否正確,是否與當前加工工藝相統一,并通過觀察當前程序段了解當前段的加工目的是否與在機床執行加工中本段加工目的一致。如果發現刀位錯誤或者刀具移動方向與程序段目的不一致,應馬上停止執行,然后復位,手動退刀遠離工件,再查找錯誤原因。二看工件坐標。在顯示屏上會顯示當前刀具的機床坐標系坐標、工件坐標系坐標和剩余值等數值。在執行自動加工中重點看顯示的工件坐標值和剩余值。工件坐標值是刀尖相對于工件所處的位置,剩余值是刀尖到程序段目標點剩余的距離。三看刀尖位置。數控機床加工的輪廓,就是要求刀尖所走的軌跡,看刀尖位置即看刀尖相對于工件的位置。加工過程中的“三看”是統一的,尤其是顯示的工件坐標和刀尖位置要同時觀察,看刀尖位置與現實的工件坐標是否一致,刀尖離工件的距離與顯示的剩余值是否相符,會不會碰撞工件或者卡盤。如果出現刀尖位置與顯示值不相符,應立即停止執行程序,然后復位、停車并退出刀具,同時檢查分析錯誤原因。 “二要”一要單段執行。數控機床都具有單段“SBL”執行功能,在執行自動加工過程中,每執行完一個程序段,加工動作暫停。要繼續執行程序,需再按一下循環啟動鍵,繼續執行下一個程序段。通過單段執行,給操作者提供充足的看程序、看坐標、看刀尖的時間,防止出現程序錯誤發生碰撞事故。特別是換刀時,要注意車刀是否退到換刀點,是否會與工件或者卡盤發生碰撞。二要低倍率。數控機床操作面板上都有進給速度調節旋鈕或者按鍵。低倍率主要是在加工過程中降低刀具的進給速度。這里特別強調G00的進給速度。以法那克系統為例,首件加工中,刀尖離工件距離較遠,快速倍率可設定在“100%”上。當刀具逐漸靠近工件時,快速倍率應在“25%”或者“F0”按鍵上。降低刀具進給速度,可便于操作者觀察比較刀尖位置與顯示的坐標或剩余數值是否一致,以防發生碰撞。G01進給時,先把倍率旋鈕轉到零位,然后慢慢釋放提高速度,同時觀查刀具、切屑以及工件表面情況,隨時調整倍率。尤其是內孔加工,要防止進刀或退刀方向錯誤,或扎刀、撞刀現象的出現。 “一?!弊既返廝翟謐遠庸す討杏Χ啻臥萃?。通過暫停,操作者可有足夠的思想準備來觀察比較刀尖位置和屏幕坐標顯示的情況,特別是切屑纏繞到工件或刀具上時,都可以按循環停止鍵,防止操作中因慌亂而出錯。 “三點一線” “三點一線”是在編程中確定加工路線的關鍵內容?!叭恪筆瞧鸕兜?、輪廓起點和輪廓終點?!耙幌摺筆且庸さ穆擲擼ㄈ繽妓荊?。參考法納克系統,以外輪廓加工為例,起刀點就是刀具切入加工的開始點,編程時都是G00快速到達該點后開始G01加工。很多學生在運用G71、G72、G73、G92等循環指令時,起刀點設置得不合理,結果退刀過程中造成刀具和工件損壞,發生危險。所以,設置起刀點時必須正確,起刀點一定要在工件毛坯范圍之外,X坐標大于毛坯2mm,Z坐標超出毛坯端面2~3mm。如果毛坯尺寸誤差比較大,該點離毛坯范圍還應遠些,防止刀具G00快進時與工件發生碰撞。 輪廓起點與G71、G73加工循環中的P參數相對應。該點程序段中,僅寫X坐標,系統默認Z坐標。在執行加工中,刀具應在輪廓外垂直下刀,否則在系統執行中會發生程序錯誤報警。 輪廓終點與加工循環中的Q參數相對應。該點X坐標要大于或等于毛坯直徑,但必須小于加工起點X坐標,否則在執行G71退刀時會發生扎刀甚至碰件事故。終點Z坐標應在輪廓線的最左端。 輪廓的起點和終點及起刀點之間的關系。輪廓的起點和終點Z向一左一右,X向一上一下。起刀點在毛坯范圍之外,X向高于輪廓終點與輪廓起點與Z向平齊。無論哪種數控系統或不同的切削循環,對這三個點的位置都必須重視,認真分析,防止加工中出現問題。 “一線”即從起點到終點的連線,主要采用G01、G02和G03指令,按照每個單獨的幾何要素(即直線、斜線和圓弧等)分別編制出相應的加工程序,構成加工程序的各條程序即程序段。在加工程序的編制工作中,要用最少的程序段數實現對零件的加工,這樣可使程序簡潔,減少出錯的幾率,提高編程工作的效率。由于數控車床裝置普遍具有直線和圓弧插補運算的功能,除了非圓弧曲線外,程序段數可以由構成零件的幾何要素即工藝路線確定的各條程序得到,這時應考慮使用最少的程序段編制的原則。選擇正確的G命令,輪廓線的形 狀Z向必須是單向遞增或遞減(內孔加工),X方向上,一般采用G71加工循環,所以,輪廓線的形狀應是階梯狀單向遞增。通過仿真可以觀察到G71循環不識別凹腔,無論多深的凹形都是最后一刀車出。如果采用尖刀,部分小的退刀槽深度小于2mm,可以直接加工出來,否則必須把凹腔隔離開,單獨編程,單獨選刀、加工。如果工件輪廓有直臺階時,注意在G71循環中,Z向一般不留精加工余量,以防止執行精加工循環G70時讓刀或扎刀。如果該臺階尺寸精度要求高,可在輪廓編程中預留0.2~0.3mm余量,單獨進行齊臺階面加工,以保證工件的尺寸精度和表面精度。 “一補三調” 程序輸入完成后,通過對刀“告訴”機床刀具參數和工件坐標系。在對刀過程中,要防止以下因素造成加工中碰撞或產生廢品:一是刀具安裝高度,即刀具安裝過高或過低,刀尖未對準工件旋轉中心;二是試切測量誤差,尤其是內孔直徑測量;三是參數輸入過程中失誤,例如,將T1刀具參數誤輸入到T2刀具參數位置上去;四是切削用量選擇不合理,工件表面粗糙度差;五是編程中輸入尺寸的方法,一般在對大多數尺寸偏差統一編程時,直接輸入基本尺寸,而非統一的尺寸,輸入尺寸偏差的中間值;六是機床(導軌)存在問題。 “一補”就是刀對好后,把刀具參數中的X偏置值補償讓出0.5~1mm或者更多(以外輪廓加工為例),一般Z向偏置不讓尺寸。法納克數控系統可直接利用顯示屏下“+輸入”軟鍵補償0.5~1mm,西門子802C也可以用G158零點偏移指令補償讓出尺寸,然后再執行自動加工。 “三調”首件加工完畢后,準確測量各臺階尺寸、大小頭誤差等,并計算出差值或余量,作為刀具偏置補償的依據,然后“一調”刀具參數,把讓出的補償數值再補回去。針對大小頭誤差以及刀補參數不能解決的尺寸“二調”程序坐標數值來保證加工尺寸。根據加工中的倍率調節情況“三調”切削用量(主軸轉速,進給速度,吃刀深度)。然后再執行一次或兩次精加工循環,這樣既可防止廢品的產生,又能保證加工質量。
 

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