东莞市科雄精密机械有限公司
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数控机床操作防碰撞措施
作者:来源:日期:2015-06-23点击数:
在数控车床实训教学过程中,学生刚开始对数控机床的性能还没有很好地掌握,所以在 加工和操作过程中经常会蹦刀,致使刀具损坏,工件报废,也有可能损伤到机床卡盘和电动刀架,严重影响机床精度甚至伤及操作人员。随着科学技术的发展,尤其是宇龙等系列数控仿真软件的广泛应用,可以让学生在实际操作之前,在计算机上利用仿真软件进行数控机床的编程、操作面板的使用、对刀、找正和加工等模拟练习。通过虚拟仿真,能有效地检查出编程和对刀中的错误,还能检查出可能出现的碰撞和危险,对于提高学生的数控机床操作技术和维护机床设备安全有着极其重要的作用。但是否通过了仿真检查的程序,就可以放心大胆地在数控机床上直接执行自动加工程序呢?回答是“否”。通过虚拟仿真,主要是观察机床整体加工轮廓和轨迹的正确性,而一些具体的细节加工,如切削用量是否合理、对刀及参数输入是否正确等因素,只能在实际加工中体验。所以,在机床上加工仍然要防患于未然,仍要通过首件加工,对存在的“碰撞”等隐患仔细地、及时地发现并加以修改清除。本文首先从执行自动加工入手,谈谈具体操作中防撞的方法和措施。 “三看二要一停” 数控机床加工可简单概括为三大任务:编程、对刀和自动加工。编程是否正确,选择的切削用量是否合理,对刀及参数输入是否准确,都会在自动加工中体现出来。为防止安全事故发生,执行自动加工时,关键在第一件,习惯上称为“首件试切加工”,把隐藏的失误因素发现并改正过来。因此,执行自动加工时要做到“三看二要一停”,防止碰撞及其他安全事故的发生,保证加工质量。 “三看”包括以下内容:一看程序。首先看程序名是否正确。系统内部存储很多程序,要仔细检查机床执行的程序名。如果程序名不正确,应在自动方式下重新将要执行的程序名调出来,并在屏幕上的特定区域全部显示当前系统正在执行的程序名。然后看程序段,屏幕上显示当前加工程序段,通过看程序段再次确定语句是否正确,是否与当前加工工艺相统一,并通过观察当前程序段了解当前段的加工目的是否与在机床执行加工中本段加工目的一致。如果发现刀位错误或者刀具移动方向与程序段目的不一致,应马上停止执行,然后复位,手动退刀远离工件,再查找错误原因。二看工件坐标。在显示屏上会显示当前刀具的机床坐标系坐标、工件坐标系坐标和剩余值等数值。在执行自动加工中重点看显示的工件坐标值和剩余值。工件坐标值是刀尖相对于工件所处的位置,剩余值是刀尖到程序段目标点剩余的距离。三看刀尖位置。数控机床加工的轮廓,就是要求刀尖所走的轨迹,看刀尖位置即看刀尖相对于工件的位置。加工过程中的“三看”是统一的,尤其是显示的工件坐标和刀尖位置要同时观察,看刀尖位置与现实的工件坐标是否一致,刀尖离工件的距离与显示的剩余值是否相符,会不会碰撞工件或者卡盘。如果出现刀尖位置与显示值不相符,应立即停止执行程序,然后复位、停车并退出刀具,同时检查分析错误原因。 “二要”一要单段执行。数控机床都具有单段“SBL”执行功能,在执行自动加工过程中,每执行完一个程序段,加工动作暂停。要继续执行程序,需再按一下循环启动键,继续执行下一个程序段。通过单段执行,给操作者提供充足的看程序、看坐标、看刀尖的时间,防止出现程序错误发生碰撞事故。特别是换刀时,要注意车刀是否退到换刀点,是否会与工件或者卡盘发生碰撞。二要低倍率。数控机床操作面板上都有进给速度调节旋钮或者按键。低倍率主要是在加工过程中降低刀具的进给速度。这里特别强调G00的进给速度。以法那克系统为例,首件加工中,刀尖离工件距离较远,快速倍率可设定在“100%”上。当刀具逐渐靠近工件时,快速倍率应在“25%”或者“F0”按键上。降低刀具进给速度,可便于操作者观察比较刀尖位置与显示的坐标或剩余数值是否一致,以防发生碰撞。G01进给时,先把倍率旋钮转到零位,然后慢慢释放提高速度,同时观查刀具、切屑以及工件表面情况,随时调整倍率。尤其是内孔加工,要防止进刀或退刀方向错误,或扎刀、撞刀现象的出现。 “一停”准确地说在自动加工过程中应多次暂停。通过暂停,操作者可有足够的思想准备来观察比较刀尖位置和屏幕坐标显示的情况,特别是切屑缠绕到工件或刀具上时,都可以按循环停止键,防止操作中因慌乱而出错。 “三点一线” “三点一线”是在编程中确定加工路线的关键内容。“三点”是起刀点、轮廓起点和轮廓终点。“一线”是要加工的轮廓线(如图所示)。参考法纳克系统,以外轮廓加工为例,起刀点就是刀具切入加工的开始点,编程时都是G00快速到达该点后开始G01加工。很多学生在运用G71、G72、G73、G92等循环指令时,起刀点设置得不合理,结果退刀过程中造成刀具和工件损坏,发生危险。所以,设置起刀点时必须正确,起刀点一定要在工件毛坯范围之外,X坐标大于毛坯2mm,Z坐标超出毛坯端面2~3mm。如果毛坯尺寸误差比较大,该点离毛坯范围还应远些,防止刀具G00快进时与工件发生碰撞。 轮廓起点与G71、G73加工循环中的P参数相对应。该点程序段中,仅写X坐标,系统默认Z坐标。在执行加工中,刀具应在轮廓外垂直下刀,否则在系统执行中会发生程序错误报警。 轮廓终点与加工循环中的Q参数相对应。该点X坐标要大于或等于毛坯直径,但必须小于加工起点X坐标,否则在执行G71退刀时会发生扎刀甚至碰件事故。终点Z坐标应在轮廓线的最左端。 轮廓的起点和终点及起刀点之间的关系。轮廓的起点和终点Z向一左一右,X向一上一下。起刀点在毛坯范围之外,X向高于轮廓终点与轮廓起点与Z向平齐。无论哪种数控系统或不同的切削循环,对这三个点的位置都必须重视,认真分析,防止加工中出现问题。 “一线”即从起点到终点的连线,主要采用G01、G02和G03指令,按照每个单独的几何要素(即直线、斜线和圆弧等)分别编制出相应的加工程序,构成加工程序的各条程序即程序段。在加工程序的编制工作中,要用最少的程序段数实现对零件的加工,这样可使程序简洁,减少出错的几率,提高编程工作的效率。由于数控车床装置普遍具有直线和圆弧插补运算的功能,除了非圆弧曲线外,程序段数可以由构成零件的几何要素即工艺路线确定的各条程序得到,这时应考虑使用最少的程序段编制的原则。选择正确的G命令,轮廓线的形 状Z向必须是单向递增或递减(内孔加工),X方向上,一般采用G71加工循环,所以,轮廓线的形状应是阶梯状单向递增。通过仿真可以观察到G71循环不识别凹腔,无论多深的凹形都是最后一刀车出。如果采用尖刀,部分小的退刀槽深度小于2mm,可以直接加工出来,否则必须把凹腔隔离开,单独编程,单独选刀、加工。如果工件轮廓有直台阶时,注意在G71循环中,Z向一般不留精加工余量,以防止执行精加工循环G70时让刀或扎刀。如果该台阶尺寸精度要求高,可在轮廓编程中预留0.2~0.3mm余量,单独进行齐台阶面加工,以保证工件的尺寸精度和表面精度。 “一补三调” 程序输入完成后,通过对刀“告诉”机床刀具参数和工件坐标系。在对刀过程中,要防止以下因素造成加工中碰撞或产生废品:一是刀具安装高度,即刀具安装过高或过低,刀尖未对准工件旋转中心;二是试切测量误差,尤其是内孔直径测量;三是参数输入过程中失误,例如,将T1刀具参数误输入到T2刀具参数位置上去;四是切削用量选择不合理,工件表面粗糙度差;五是编程中输入尺寸的方法,一般在对大多数尺寸偏差统一编程时,直接输入基本尺寸,而非统一的尺寸,输入尺寸偏差的中间值;六是机床(导轨)存在问题。 “一补”就是刀对好后,把刀具参数中的X偏置值补偿让出0.5~1mm或者更多(以外轮廓加工为例),一般Z向偏置不让尺寸。法纳克数控系统可直接利用显示屏下“+输入”软键补偿0.5~1mm,西门子802C也可以用G158零点偏移指令补偿让出尺寸,然后再执行自动加工。 “三调”首件加工完毕后,准确测量各台阶尺寸、大小头误差等,并计算出差值或余量,作为刀具偏置补偿的依据,然后“一调”刀具参数,把让出的补偿数值再补回去。针对大小头误差以及刀补参数不能解决的尺寸“二调”程序坐标数值来保证加工尺寸。根据加工中的倍率调节情况“三调”切削用量(主轴转速,进给速度,吃刀深度)。然后再执行一次或两次精加工循环,这样既可防止废品的产生,又能保证加工质量。
 

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