加工中心撞机原因分析与对策
数控加工中心是一种高精密机床，数控加工中心在加工过程中发生撞刀事故，将会损坏刀具、撞坏工件降低机床精度。

我们从数控加工中心操作、编程和数据输入3 个方面论述数控加工中心撞刀的原因，并提出了切实可行的解决措施，以减少撞刀事故的发生。

数控技术的飞速发展，使得数控机床的使用越来越普遍，这是因为数控机床具有宽广的适用范围、较高的加工精度和加工效率。

但由于学生在数控机床实训过程中由于操作不当或编程错误等原因，易使刀具或刀架撞到工件或机床上，轻者会撞坏刀具和被加工的零件，重者会损坏机床部件，使机床的加工精度丧失，甚至造成人身事故。

同时，撞刀事故也给初学者在实训过程中带来心理阴影，会让学生在后续的数控加工中心操作上变得缩手缩脚，影响数控机床实训的教学质量。

笔者经过几年的探索和实践，对数控实训中数控加工中心操作过程中经常发生撞刀的原因进行归纳和分析，并提出相应的解决措施，以减少撞刀事故的发生。

一．编程不当，产生撞刀
1.X、Y、Z 轴移动
在加工程序编程过程中，要避免X、Y、Z 三轴同时移动，数控机床X、Y、Z 三轴同时移动极易造成刀具与工件及夹具体发生碰撞。

在刀具从换刀点移动到加工起始点时，要先移动X、Y 轴，再移动主轴Z 轴下刀。

在加工结束让刀具返回换刀点时，要先移动Z 轴提刀，然后再移动X、Y 轴，这样可以避免刀具与工件之间发生碰撞。

2.坐标系
工件坐标系又叫加工坐标系、工作坐标系，是在工件加工过程中用来描述刀具的刀位点相对工件运动轨迹的一个坐标系。

数控加工中心的工件坐标系的建立可通过用G54～G59 指令预置来实现，在对刀时，每一把刀具对应一个工件坐标系。

比如其中的一把刀具的工件坐标系建立在G54，那么在编程中对应的就是G54工件坐标系，如果在编程中使用G54之外的其它工件坐标系，那么就会造成加工坐标系与编程坐标系不相符，发生撞刀事故。

另外，在编程过程中，每更换一把刀具，就应该重新指定一个与之对应的工件坐标系或刀具长度补偿值。

3.安全高度
编程时安全高度的设置要比工件的最高点要高，安全高度是为安全移动刀具及下刀而规定的一个高度，特别是在执行孔加工循环功能之前，就应使刀具定位到该高度。

比如，加工的工件中间有凸台，在钻凸台两侧的孔时，刀具的提刀安全高度一定要大于凸台的高度，才能避免刀具与工件发生碰撞。

二．对刀不当，产生撞刀
1.手轮进给倍率
数控加工中心对刀方式常用的有试切法和借用专用对刀工具进行对刀，试切法对刀是学生在数控加工中心实训中普遍采用最多的一种对刀方法。

学生在对刀之前，通常要利用换刀指令换到所需对刀的刀具，刀具通过自动换刀装置更换到位，这时刀具到被铣削加工工件的距离较远，学生通常应该用手轮0.1 方式将刀具快速靠近工件，然后用手轮0.01 方式继续靠近工件，用0.001 方式接触工件。

但是，学生在操作过程中往往忘记手轮进给倍率快慢的转换，很多初学者在对刀时用手轮0.1 方式将刀具快速靠近工件，然后继续用手轮0.1 方式靠近接触工件，刀具以较大的进给速度与工件接触，就会造成刀具与工件发生碰撞。

初学者在上数控加工中心操作之前，首先在机房内利用数控仿真软件进行对刀练习，熟练对刀步骤和操作要领。

其次，在数控加工中心上进行对刀操作时，安排同小组的成员在傍边进行辅助，对操作不正确的学生进行及时指正，避免刀具与工件发生碰撞。

2.数据输入
学生在数控加工中心对刀操作时，经常发生由于数据输入不正确造成工件坐标系建立错误，运行程序加工时使刀具与工件发生碰撞。

数控加工中心对刀方法常用的有分中对刀法和单边对刀法。

采用分中对刀法对刀时，在手轮方式下使主轴下移，配合工作台X、Y 轴移动，使刀具触碰工件的左侧，主轴上移，按POS(位置显示键)把X 轴的相对机械坐标归零，然后移动刀具触碰工件的右侧，把X 轴移动的距离数值的一半输入到所选择的工件坐标系X 偏移地址中去，输入的数值有正负号之分，从左测往右侧移动对刀数值是正值，反之是负值；对Y 时，从前测往后侧移动对刀数值是正值，反之是负值。

采用单边对刀法对刀时，同样需要考虑到正、负值及刀具半径。

学生在对刀完成后，应该对每一把对过的刀具进行检验。

检验方法是：首先把Z 轴正方向升高到安全高度，按下MDI （手动输入方式键），然后再按PROG(程序键)，在MDI 方式下输入G90G54G00X0Y0（G54工件坐标系），按循环
起动键运行程序，观察刀具位置是否与工件坐标系原点相符。

比如，采用中心对刀，运行程序后刀具应该位于待加工工件的中心位置，否则对刀数据输入不正确或开机没有回机床参考点。

3.手轮移动方向
在对刀操作时，通常在手轮方式下，摇动手轮分别移动X、Y、Z 轴来进行对刀。

学生在使用手轮对刀时，由于手轮的正反向操作不娴熟，时常发生刀具与工件碰撞，造成刀具的损坏。

学生在使用手轮靠近工件或远离工件操作时，一定要清楚手轮是顺时针摇动还是逆时针摇动。

初学者在上数控加工中心操作之前，首先在机房内利用数控仿真软件进行练习，其次在对刀操作之前，先正反向摇动手轮搞清楚接近工件和远离工件的正确摇动方向。

三．操作不当，产生撞刀
1.回参考点
数控加工中心通电后，没有使机床各轴返回各自的参考点，机床坐标系没有建立就进行其他操作会造成撞刀事故。

数控加工中心通电启动后，必须首先使各轴均返回各自参考点，确定了机床坐标系后，才能进行其他操作。

为了确保回参考点过程中刀具的安全，加工中心的回参考点一般先进行Z 轴正方向的回零，再进行X 及Y 轴正方向的回零操作。

当回参考点的工作完成后，显示器即显示出机床参考点在机床坐标系中的坐标值，表明机床坐标系已经建立。

只有建立了正确的机床坐标系，才可以消除由于各种原因产生的基准偏差。

2.刀具长度补偿设定
当数控加工中心加工需用多把刀具完成时，通常会用刀具长度补偿来解决不同刀具长度的差异给加工带来的影响，建立刀具长度补偿常见的方法是选取基准刀对刀设定工件坐标系，再让其他刀具去碰Z 轴方向同一高度，求出其他刀具与基准刀具长度方向的差值，差值为正，则表明比基准刀具长，差值为负，则表示比基准刀具短。

将正确的差值及正负号输入到对应的刀具长度补偿偏置号中。

在加工过程中，基准刀具发生损坏，需要对所有的刀具重新建立刀具长度补偿。

否则就可能会出现执行程序后刀具直接冲向工件，造成工件报废，刀具损坏等事故。

针对这种撞刀情况，学生可以在仿真软件上进行练习，熟练掌握在输入刀具补偿值时，“+”号和“- ”号之间的区别。

其次，在建立工件坐标系时，让Z 轴回参考点，输入Z0 测量，每把刀具的Z 向补偿都以机床Z 轴机床原点为基准建立，这样就不存在基准刀具的问题，当刀具损坏重新更换后，只需要对更换的刀具重新建立刀具长度补偿即可。

3.加工过程中误停车
加工中心执行程序正常加工过程中，由于操作者误操作使程序停下来，如果操作者按“RESET”复位后，立即进行循环启动，此时容易造成刀具与工件发生碰撞。

因为运行的默认值与程序的设定值发生变化，按“RESET”复位，则把数控系统复位到初始状态，清除了保存在DRAM（存储器）内的预读程序信息，会改变刀具移动指令及主轴转速。

在自动运行程序过程中，如出现误停车导致程序停止运行，此时将模式改为编辑方式，按“RESET”复位程序，再重新运行程序。

4.控制面板操作
学生对数控加工中心控制面板上各按键及旋钮操作的熟练程度，将直接影响撞刀事故的发生频率。

例如：运用JOG 手动方式键移动主轴或工作台与增量进给倍率调节旋钮的配合使用，程序运行与进给率调节旋钮的配合使用。

在移动机床主轴及工作台时要控制移动速度，运行程序加工工件同样需要控制机床各轴的移动速度，才能避免刀具与工件发生碰撞。

5.工件装夹操作
装夹工件就是以适当的方式固定待加工工件，以保证工件加工尺寸及其精度要求的过程。

但是，学生装夹工件时考虑最多的是工件的定位和夹紧，往往忽略刀具的走刀加工路径，造成刀具在移动或切削工件过程中与压板及夹紧元件发生干涉，造成刀具碰撞。

所以在夹紧定位工件的过程中，学生要考虑刀具的移动与走刀加工路径，避免刀具与夹紧元件发生碰撞。

四.结束语
数控加工中心作为高精度的机床，防撞是非常必要的。

作者从数控加工中心操作、编程、数据输入等方面进行了总结，要求学生养成认真细心谨慎的习惯,按正确的方法操作数控机床，能有效减少和防止撞刀事故的发生，确保数控加工中心实训的教学质量。

随着机床防撞击检测、机床自适应加工等先进技术的发展，这些可以更好地保护数控机床。