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摘 要：在中等职业学校，数控车工实训是学生专业技能形成的重要环节之一。在实训中，学生常因撞刀导致机床、刀具损坏甚至人身伤害而产生畏惧心理，严重阻碍了学生学习积极性。本文试图通过对学生在数控车工实训中撞刀原因的总结分析，找出减少撞刀现象的方法与措施，从而减少撞刀的发生。这一方面可以大大加强学生的信心及积极性，提高数控车实训的教学质量，另一方面可以延长设备的寿命，减少因机床、刀具的损坏或人身伤害造成的经济损失。
关键词：撞刀 应对方法 数控车工实训 NC40-1 对刀 进给倍率
在中等职业学校数控车工实训教学中，学生常因编程错误、操作不当或其他原因，發生刀具（或刀架）与工件、卡盘等发生碰撞，造成刀具、刀架、卡盘、主轴、进给机构等的损坏，严重时甚至危及操作者的人身安全，造成较大经济损失。同时，撞刀也给初学者在实训过程中带来心理阴影，会让学生在后续的实训操作上变得缩手缩脚，严重影响数控实训的教学质量。为此，笔者对学生在数控车实训中发生的撞刀原因进行分析总结，提出相应的预防措施，以减少撞刀的发生率。
根据笔者分析，产生撞刀的原因主要有程序错误、操作错误、刀具与工件相对位置设定错误（即对刀错误）三个方面。虽然不同的机床与系统不同，但出现的问题却大同小异。现以笔者使用的太原机床厂生产的NC40-1数控车床（FANUC-0i-Mate TC系统）为例，说明产生撞刀的常见原因与措施。NC40-1数控车床主轴采用手动 自动换挡有级变速，进给机构采用绝对编码器，机床设定后机械坐标系一般不变，因此开机后可不回零。
一、编程错误
数控机床依靠程序进行加工，程序错误，必然会导致零件加工错误，严重时会导致撞刀发生。一般程序错误可通过图形模拟发现。但图形模拟只能检查零件加工轮廓是否正确。有些错误不一定能检查出来。以下是几种常见错误形式及应对措施。
1.程序中未输刀号
程序中无刀号，图形模拟能正常进行，但加工时因无刀具补偿校正位置，从而使刀具与工件相对位置错误，极易引进撞刀。
应对方法：程序输入完成后，认真检查程序第一或第二行及换刀处有无刀号并检查与实际刀具是否对应。
2.未设换刀点，在工件处换刀
在数控加工中经常要用到几把刀具加工，通过程序能实现自动换刀。换刀时刀架应远离工件和尾座，以避免刀具在回转过程中与工件、卡盘或尾座相碰。然而经常有同学在编程时因疏忽直接在工件处换刀，导致刀具与工件碰撞使刀具、工件损坏。
应对方法：编程时要求学生将刀移动到固定的位置换刀，如X100 Z100处。程序输入完成后，要认真检查换刀前有没有退到固定换刀点。图形模拟时认真观察更换刀具时是否有退刀和进刀动作。
3.在数控实训中常使用G71、G73进行循环粗车或使用G70进行精车
为使尺寸正确，一般都会多次执行G70精车。在G71、G73、G70前都有一个定位点。在使用G71粗车外轮廓时定位点小于最大直径，退刀时刀具会前冲撞刀。如在G70精车前无定位点，在测量工件尺寸过程中刀具移位，当再次执行G70，结束退刀时刀具也会向前冲撞刀。
应对方法：程序输入完成后，认真检查G71前定位点是否大于最大直径。检查G70前是否有与G71前相同的定位程序行。图形模拟时认真观察是否有切入工件轮廓的刀具轨迹，如有则找出错误的程序行。
4.切槽或镗孔时用G0在X、Z向同时退刀
FANUC-0i-Mate TC系统设定的G0运行轨迹一般是先按45°线在X、Z向同时退刀，再沿余下的X或Z向退刀。因此在切槽或镗孔时用G0在X、Z向同时退刀及易撞刀。
应对方法：在切径向槽时采用G1 X单向退刀，镗孔则用Z向单独退刀。
5.漏输小数点
错用G0作切削加工或切削加工时进给率F后的数字漏输小数点，如G1Z10F0.2错输成G1Z10F02。
应对方法：程序输入完成后，认真检查程序接触工件后是否还是G0，F后的数字是否正确。这类错误图形模拟检查不出但极易损坏刀具，需要对程序认真核查。
6.X方向尺寸输错
一般加工外轮廓X向逐渐增加，检查确认X是否减小，确认是否正确。图形模拟时要认真观察是否有切入工件的轨迹。
二、操作错误
常见的错误操作有以下几点
1.对刀时进给倍率太快，主轴未开启
很多学生在对刀时不注意调整进给倍率，同时又疏于观察，经常会使刀具以较快的速度撞到工件上，使刀具损坏，工件顶飞出卡盘。
应对方法：强调在移动刀架时，必须养成认真观察刀具与工件位置的习惯，刀具靠近工件时须先启动主轴，刀具离工件较远时可用较大倍率（C或×100），接近工件时必须减小倍率到×10或×1。
2.在主轴、工件或尾座附近换刀
应对方法：强调手动换刀前观察刀具位置的习惯，将刀远离工件、主轴及尾座，确认无碰撞危险后换刀。
3.工件或刀具未夹紧
应对方法：强调加工前要确认工件是否夹紧、刀具是否完好、安装是否正确并已夹紧。
4.从程序、对刀正确性方面排查原因
自动加工时刀具到第一个定位点时必须降低进给倍率，认真观察定位是否正确，发现异常立即复位停机，从程序、对刀正确性方面排查原因。此条方法非常重要，绝大部分引起撞刀的错误通过这一步都可以避免。因此在实训中应特别强调。
5.退出刀具后再停机，以避免刀具损坏
自动加工中途非紧急情况需要停机的，一般等切削完成或先切换到手动状态，退出刀具后再停机，以避免刀具损坏。
三、对刀错误
对刀是确定工件与刀具相对位置的重要步骤之一，对刀错误，刀具与工件不能建立正确的相对位置，一会引起零件加工尺寸错误，二会引起撞刀。对刀错误有以下几方面。
1.对刀时机或方法错误
大部分学生喜欢开机后立即对刀，再编程后锁住机床进行图形模拟，模拟正确进行自动加工，导致撞刀。因为在锁住机床进行图形模拟时，刀具不动，但坐标数据在动，模拟结束后已不是原对刀时的坐标。此时加工就易发生撞刀。正确方法是：
（1）先编程，再锁住机床进行图形模拟，模拟正确后再对刀。或先对刀、编程后不锁住机床，用坐标系设置将Z向偏移一段距离（确保安全后）进行图形模拟，完成后去掉Z向偏移。此过程中因未锁住机床，工件与刀具相对位置正确，故可避免撞刀。当然，不能偏移太多，否则会与尾座相撞。
（2）对刀之前先回零，再对刀，而后锁住机床进行图形模拟，模拟结束后，在自动加工之前进行回零或回参考点操作。此时要注意，此操作在对刀前必须先回零，如未回零，则其后即使回零也无用，仍会导致坐标错误而撞刀。
2.对刀时尺寸测量错误
因学生测量时未认真看尺或不认尺，输入错误的读数。
应对方法：要求学生仔细测量。教师要逐个检查并确保每个学生会识读游标卡尺和千分尺。
3.数据输入错误
数据输入错误或数据输入到了与程序不对应的存贮位置。
应对方法：要求学生数据输入后养成核对习惯，并确认刀具补偿寄存器号与程序所用刀具补偿寄存器号是否一致。
四、小结
以上分析包括了大部分撞刀的原因。当然，学生在实际操作中出现的问题还远远不止这些。有时尽管强调了上述内容，学生仍会犯错。这就要求教师能时刻提醒并注意培养学生认真细致的工作习惯。另外，在机床参数设置上作一些更改，也可进一步降低撞刀的风险，如降低G0的默认速度、设置软限位等。
[作者单位：无锡工业高级技工学校
（无锡江南中等专业学校）]
关键词：撞刀 应对方法 数控车工实训 NC40-1 对刀 进给倍率
在中等职业学校数控车工实训教学中，学生常因编程错误、操作不当或其他原因，發生刀具（或刀架）与工件、卡盘等发生碰撞，造成刀具、刀架、卡盘、主轴、进给机构等的损坏，严重时甚至危及操作者的人身安全，造成较大经济损失。同时，撞刀也给初学者在实训过程中带来心理阴影，会让学生在后续的实训操作上变得缩手缩脚，严重影响数控实训的教学质量。为此，笔者对学生在数控车实训中发生的撞刀原因进行分析总结，提出相应的预防措施，以减少撞刀的发生率。
根据笔者分析，产生撞刀的原因主要有程序错误、操作错误、刀具与工件相对位置设定错误（即对刀错误）三个方面。虽然不同的机床与系统不同，但出现的问题却大同小异。现以笔者使用的太原机床厂生产的NC40-1数控车床（FANUC-0i-Mate TC系统）为例，说明产生撞刀的常见原因与措施。NC40-1数控车床主轴采用手动 自动换挡有级变速，进给机构采用绝对编码器，机床设定后机械坐标系一般不变，因此开机后可不回零。
一、编程错误
数控机床依靠程序进行加工，程序错误，必然会导致零件加工错误，严重时会导致撞刀发生。一般程序错误可通过图形模拟发现。但图形模拟只能检查零件加工轮廓是否正确。有些错误不一定能检查出来。以下是几种常见错误形式及应对措施。
1.程序中未输刀号
程序中无刀号，图形模拟能正常进行，但加工时因无刀具补偿校正位置，从而使刀具与工件相对位置错误，极易引进撞刀。
应对方法：程序输入完成后，认真检查程序第一或第二行及换刀处有无刀号并检查与实际刀具是否对应。
2.未设换刀点，在工件处换刀
在数控加工中经常要用到几把刀具加工，通过程序能实现自动换刀。换刀时刀架应远离工件和尾座，以避免刀具在回转过程中与工件、卡盘或尾座相碰。然而经常有同学在编程时因疏忽直接在工件处换刀，导致刀具与工件碰撞使刀具、工件损坏。
应对方法：编程时要求学生将刀移动到固定的位置换刀，如X100 Z100处。程序输入完成后，要认真检查换刀前有没有退到固定换刀点。图形模拟时认真观察更换刀具时是否有退刀和进刀动作。
3.在数控实训中常使用G71、G73进行循环粗车或使用G70进行精车
为使尺寸正确，一般都会多次执行G70精车。在G71、G73、G70前都有一个定位点。在使用G71粗车外轮廓时定位点小于最大直径，退刀时刀具会前冲撞刀。如在G70精车前无定位点，在测量工件尺寸过程中刀具移位，当再次执行G70，结束退刀时刀具也会向前冲撞刀。
应对方法：程序输入完成后，认真检查G71前定位点是否大于最大直径。检查G70前是否有与G71前相同的定位程序行。图形模拟时认真观察是否有切入工件轮廓的刀具轨迹，如有则找出错误的程序行。
4.切槽或镗孔时用G0在X、Z向同时退刀
FANUC-0i-Mate TC系统设定的G0运行轨迹一般是先按45°线在X、Z向同时退刀，再沿余下的X或Z向退刀。因此在切槽或镗孔时用G0在X、Z向同时退刀及易撞刀。
应对方法：在切径向槽时采用G1 X单向退刀，镗孔则用Z向单独退刀。
5.漏输小数点
错用G0作切削加工或切削加工时进给率F后的数字漏输小数点，如G1Z10F0.2错输成G1Z10F02。
应对方法：程序输入完成后，认真检查程序接触工件后是否还是G0，F后的数字是否正确。这类错误图形模拟检查不出但极易损坏刀具，需要对程序认真核查。
6.X方向尺寸输错
一般加工外轮廓X向逐渐增加，检查确认X是否减小，确认是否正确。图形模拟时要认真观察是否有切入工件的轨迹。
二、操作错误
常见的错误操作有以下几点
1.对刀时进给倍率太快，主轴未开启
很多学生在对刀时不注意调整进给倍率，同时又疏于观察，经常会使刀具以较快的速度撞到工件上，使刀具损坏，工件顶飞出卡盘。
应对方法：强调在移动刀架时，必须养成认真观察刀具与工件位置的习惯，刀具靠近工件时须先启动主轴，刀具离工件较远时可用较大倍率（C或×100），接近工件时必须减小倍率到×10或×1。
2.在主轴、工件或尾座附近换刀
应对方法：强调手动换刀前观察刀具位置的习惯，将刀远离工件、主轴及尾座，确认无碰撞危险后换刀。
3.工件或刀具未夹紧
应对方法：强调加工前要确认工件是否夹紧、刀具是否完好、安装是否正确并已夹紧。
4.从程序、对刀正确性方面排查原因
自动加工时刀具到第一个定位点时必须降低进给倍率，认真观察定位是否正确，发现异常立即复位停机，从程序、对刀正确性方面排查原因。此条方法非常重要，绝大部分引起撞刀的错误通过这一步都可以避免。因此在实训中应特别强调。
5.退出刀具后再停机，以避免刀具损坏
自动加工中途非紧急情况需要停机的，一般等切削完成或先切换到手动状态，退出刀具后再停机，以避免刀具损坏。
三、对刀错误
对刀是确定工件与刀具相对位置的重要步骤之一，对刀错误，刀具与工件不能建立正确的相对位置，一会引起零件加工尺寸错误，二会引起撞刀。对刀错误有以下几方面。
1.对刀时机或方法错误
大部分学生喜欢开机后立即对刀，再编程后锁住机床进行图形模拟，模拟正确进行自动加工，导致撞刀。因为在锁住机床进行图形模拟时，刀具不动，但坐标数据在动，模拟结束后已不是原对刀时的坐标。此时加工就易发生撞刀。正确方法是：
（1）先编程，再锁住机床进行图形模拟，模拟正确后再对刀。或先对刀、编程后不锁住机床，用坐标系设置将Z向偏移一段距离（确保安全后）进行图形模拟，完成后去掉Z向偏移。此过程中因未锁住机床，工件与刀具相对位置正确，故可避免撞刀。当然，不能偏移太多，否则会与尾座相撞。
（2）对刀之前先回零，再对刀，而后锁住机床进行图形模拟，模拟结束后，在自动加工之前进行回零或回参考点操作。此时要注意，此操作在对刀前必须先回零，如未回零，则其后即使回零也无用，仍会导致坐标错误而撞刀。
2.对刀时尺寸测量错误
因学生测量时未认真看尺或不认尺，输入错误的读数。
应对方法：要求学生仔细测量。教师要逐个检查并确保每个学生会识读游标卡尺和千分尺。
3.数据输入错误
数据输入错误或数据输入到了与程序不对应的存贮位置。
应对方法：要求学生数据输入后养成核对习惯，并确认刀具补偿寄存器号与程序所用刀具补偿寄存器号是否一致。
四、小结
以上分析包括了大部分撞刀的原因。当然，学生在实际操作中出现的问题还远远不止这些。有时尽管强调了上述内容，学生仍会犯错。这就要求教师能时刻提醒并注意培养学生认真细致的工作习惯。另外，在机床参数设置上作一些更改，也可进一步降低撞刀的风险，如降低G0的默认速度、设置软限位等。
[作者单位：无锡工业高级技工学校
（无锡江南中等专业学校）]