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摘 要：随着计算机技术、自动化技术和微电子技术的快速发展，社会对于各种机械产品的生产效率、产品质量以及产品精度提出了新的要求，为了更好的生产出高效率、高效益和低成本的机械元件，以数控车床为主的新设备不断涌现，成为当今机械制造产业的主流。刀架系统作为数控车床中不可或缺的组成部分，如何避免和预防刀架电机与尾座的碰撞已成为当今业界研究重点。本文结合工作实践，就数控车床刀架电机与尾座碰撞问题产生的原因和有关控制方法做了简要分析，以供同行工作参考。
关键词：数控车床；刀架；电机；尾座；碰撞
带有尾座的数控车床在零件加工中，稍有不慎都有可能酿成电机与尾座的碰撞，进而引发安全事故，破坏车床，给机械制造企业造成巨大的经济损失。因此，在未来工作中，我们有必要对数控车床刀架电机与尾座碰撞问题的发生进行分析，并提出相应的控制策略和方案。经过过去一段时间的工作总结得出，在电机防尘罩上安装上有关控制开关，那么车座刀架电机与尾座之间的碰撞事故能够得到有效控制。
1 数控车床刀架电动机与尾座碰撞的原因
目前的机械制造企业在生产当中，采用最多的便是数控车床，此类车床在程序编写的时候极容易出现程序编写混乱、编写错误以及错误输出的现象。这些现象一旦出现，极容易令机床在运动的时候产生这样或那样的故障，这些故障一旦得不到有效控制，必然引发更进一步的故障，也就是数控机床内部的振动，甚至引发报警或者安全事故。通常情况下，企业为了方便机床的组装，一般都是在工件加工工序结束之前进行安全点测量，以方便拆除车床内部的毛坯工件。这个时候一旦出现系统软件设置不当，那么尾座钻孔结束之后必然无法及时的还原到预计坐标点，这时再加上编程混乱或者错误的影响，致使电动机与尾座相碰，进而引发事故。
2 数控车床刀架电机与尾座碰撞控制方案
在机械操作中，数控车床的编程操作已经趋于普及，但是在实际工作中，大多工作人员在编程的时候容易忽略尾座的存在，这就使得车床刀架电机与尾座碰撞事故时有发生，其引发的后果包含了刀架变形、电机损坏、传动装置变形等，进而给企业生产效益造成威胁。
2.1 故障分析。根据实际工作经验总结得出，数控车床尾座与防尘罩之间存在着密切的关系，其通常都是用X轴来表示刀架，Z周表示车架的运动方向，具体的关系分析如图：
图1 尾座与刀架电机防尘罩
在这种条件下，数控车床刀架电机与尾座碰撞的故障现象主要可以表现为以下几个方面：首先，+Z方向发生碰撞，在这种情况下X轴未曾按照程序预定要求运转，从而引发防尘罩也就是电机与尾座的碰撞。其次，-X方向出现电机与尾座的碰撞，这是因为刀架在+Z方向越过了预定的范围，使得-X轴方向的刀架发生了位移，从而出现刀架电机与尾座的碰撞情况。根据这两类刀架发生故障的原因分析，为了避免这类故障的产生，正確的操作方法应该是车床上的尾座和电机位移范围要严格控制，并且将尾座移动到刀架电机移动范围之外。同时针对第一种故障现象，在X轴方向的刀架移动量要按照具体的位移标准进行，在电机之外还要对尾座的范围进行测量。再次，针对故障现象还可以利用移动刀架的方法进行控制，以此作为避免电机与尾座碰撞的主要方法。
经过多年工作实践得出，尾座是数控车床中不可缺少的附件，但是作为初学者或者机床操作工作人员极容易忽视掉尾座的存在，这也是造成刀架电机与尾座碰撞的主要原因。因此在工作中我们必须要高度重视的问题。
2.2 避免电机与尾座碰撞的方案设计
因此在数控车床上增加自动防撞功能较好参照各个坐标轴行程的限位报警方案，当刀架电机靠近尾座时，采集-X轴+Z轴靠近信号并反馈给NC侧，由NC控制电机停下来并发出报警提示设计方案如下：（1）考察刀架电机及其防尘罩结构；（2）试验电机防尘罩在X轴Z轴方向移动时，存在碰撞尾座的范围；（3）选用行程开关并进行试验性安装；（4）参考X轴Z轴限位控制电路，设计防撞控制电路，并试验接线；（5）通过试验检验防碰撞功能，成功后，对安装与控制电路进行规范与紧固，否则调整安装位置或改电路。
2.2.1 碰撞物结构及碰撞位置分析
图2 尾座上的两个碰撞面 图3 防尘罩的两个碰撞面
尾座碰撞存在两个面（不考虑套筒伸出时）：Z轴平行面（-X碰撞面），X轴平行面（+Z碰撞面）尾座结构如图2所示：防尘罩结构如图3所示，存在碰撞的两个面都是平面，上表面虽不是碰撞面，但是与两个碰撞面相连，适合安装行程开关。从碰撞试验中发现，+Z方向碰撞面范围较小，受-X方向限位开关的限制，防尘罩进入-X方向较小；而-X方向碰撞面范围较大，整个防尘罩的内侧面都可以撞到。
2.2.2 控制元件安装位置。理论上，行程开关直接安装在两个碰撞面上更好：尾座两个面或防尘罩两个面，或在尾座和防尘罩混合安装实际上，安装在尾座上，不方便接线的随动，不用尾座时接线要拆除，而且尾座-X方向碰撞面范围大，具体安装布置不好确定。因此行程开关安装在防尘罩上，布线可以与移动轴限位刀架电机的接线一起移动。再者，考虑到刀架电机结构及占用的防尘罩内空间，罩内剩余空间很小，确定行程开关安装在防尘罩的上表面最为理想，把行程开关受动部位朝向两个碰撞面。在防尘罩上方与+Z向或-X向成45°方向安装行程开关，采用两个串联的行程开关。工作台移动时，无论是+Z方向或-X方向均是行程开关先于防尘罩与尾座相撞。根据改进的电路图，完成-X向与+Z向附加防撞超程限位开关的电路接线，接线在X轴Z轴限位回零行程开关接线端子上完成，经过试验发现：工作台移动时，+Z方向或-X方向行程开关先于防尘罩与尾座相撞，行程开关起保护作用，可靠发出+Z向超程报警或-X向超程报警，使工作台移动得到控制，避免防尘罩（甚至刀架电机）与尾座碰撞而损坏。
结束语
对车床方刀架电机与尾座碰撞事故进行研究，确定碰撞事故发生的范围，参考机床本身超程报警控制，设计一种预防刀架电机及其防尘罩与尾座碰撞的工作台移动控制方式，-X与+Z方向防撞控制均采用行程开关与尾座碰撞发出信号，行程开关安装在-X向与+Z向之间45°角位置最终通过实践检验该设计的可靠性。
参考文献
[1]赵宏武，董红波，贾瑞山，邓勇强.一种尾座液压锁紧机构的方案设计[J].机械工程师，2012（04）.
[2]陈龙波.FANUC数控车床数据传输故障的分析与解决[J].湖南农机，2014（8）.
[3]吴芳萍.数控车加工用密封圈圆环成形车刀的制作[J].科学大众（科学教育），2014（10）
关键词：数控车床；刀架；电机；尾座；碰撞
带有尾座的数控车床在零件加工中，稍有不慎都有可能酿成电机与尾座的碰撞，进而引发安全事故，破坏车床，给机械制造企业造成巨大的经济损失。因此，在未来工作中，我们有必要对数控车床刀架电机与尾座碰撞问题的发生进行分析，并提出相应的控制策略和方案。经过过去一段时间的工作总结得出，在电机防尘罩上安装上有关控制开关，那么车座刀架电机与尾座之间的碰撞事故能够得到有效控制。
1 数控车床刀架电动机与尾座碰撞的原因
目前的机械制造企业在生产当中，采用最多的便是数控车床，此类车床在程序编写的时候极容易出现程序编写混乱、编写错误以及错误输出的现象。这些现象一旦出现，极容易令机床在运动的时候产生这样或那样的故障，这些故障一旦得不到有效控制，必然引发更进一步的故障，也就是数控机床内部的振动，甚至引发报警或者安全事故。通常情况下，企业为了方便机床的组装，一般都是在工件加工工序结束之前进行安全点测量，以方便拆除车床内部的毛坯工件。这个时候一旦出现系统软件设置不当，那么尾座钻孔结束之后必然无法及时的还原到预计坐标点，这时再加上编程混乱或者错误的影响，致使电动机与尾座相碰，进而引发事故。
2 数控车床刀架电机与尾座碰撞控制方案
在机械操作中，数控车床的编程操作已经趋于普及，但是在实际工作中，大多工作人员在编程的时候容易忽略尾座的存在，这就使得车床刀架电机与尾座碰撞事故时有发生，其引发的后果包含了刀架变形、电机损坏、传动装置变形等，进而给企业生产效益造成威胁。
2.1 故障分析。根据实际工作经验总结得出，数控车床尾座与防尘罩之间存在着密切的关系，其通常都是用X轴来表示刀架，Z周表示车架的运动方向，具体的关系分析如图：
图1 尾座与刀架电机防尘罩
在这种条件下，数控车床刀架电机与尾座碰撞的故障现象主要可以表现为以下几个方面：首先，+Z方向发生碰撞，在这种情况下X轴未曾按照程序预定要求运转，从而引发防尘罩也就是电机与尾座的碰撞。其次，-X方向出现电机与尾座的碰撞，这是因为刀架在+Z方向越过了预定的范围，使得-X轴方向的刀架发生了位移，从而出现刀架电机与尾座的碰撞情况。根据这两类刀架发生故障的原因分析，为了避免这类故障的产生，正確的操作方法应该是车床上的尾座和电机位移范围要严格控制，并且将尾座移动到刀架电机移动范围之外。同时针对第一种故障现象，在X轴方向的刀架移动量要按照具体的位移标准进行，在电机之外还要对尾座的范围进行测量。再次，针对故障现象还可以利用移动刀架的方法进行控制，以此作为避免电机与尾座碰撞的主要方法。
经过多年工作实践得出，尾座是数控车床中不可缺少的附件，但是作为初学者或者机床操作工作人员极容易忽视掉尾座的存在，这也是造成刀架电机与尾座碰撞的主要原因。因此在工作中我们必须要高度重视的问题。
2.2 避免电机与尾座碰撞的方案设计
因此在数控车床上增加自动防撞功能较好参照各个坐标轴行程的限位报警方案，当刀架电机靠近尾座时，采集-X轴+Z轴靠近信号并反馈给NC侧，由NC控制电机停下来并发出报警提示设计方案如下：（1）考察刀架电机及其防尘罩结构；（2）试验电机防尘罩在X轴Z轴方向移动时，存在碰撞尾座的范围；（3）选用行程开关并进行试验性安装；（4）参考X轴Z轴限位控制电路，设计防撞控制电路，并试验接线；（5）通过试验检验防碰撞功能，成功后，对安装与控制电路进行规范与紧固，否则调整安装位置或改电路。
2.2.1 碰撞物结构及碰撞位置分析
图2 尾座上的两个碰撞面 图3 防尘罩的两个碰撞面
尾座碰撞存在两个面（不考虑套筒伸出时）：Z轴平行面（-X碰撞面），X轴平行面（+Z碰撞面）尾座结构如图2所示：防尘罩结构如图3所示，存在碰撞的两个面都是平面，上表面虽不是碰撞面，但是与两个碰撞面相连，适合安装行程开关。从碰撞试验中发现，+Z方向碰撞面范围较小，受-X方向限位开关的限制，防尘罩进入-X方向较小；而-X方向碰撞面范围较大，整个防尘罩的内侧面都可以撞到。
2.2.2 控制元件安装位置。理论上，行程开关直接安装在两个碰撞面上更好：尾座两个面或防尘罩两个面，或在尾座和防尘罩混合安装实际上，安装在尾座上，不方便接线的随动，不用尾座时接线要拆除，而且尾座-X方向碰撞面范围大，具体安装布置不好确定。因此行程开关安装在防尘罩上，布线可以与移动轴限位刀架电机的接线一起移动。再者，考虑到刀架电机结构及占用的防尘罩内空间，罩内剩余空间很小，确定行程开关安装在防尘罩的上表面最为理想，把行程开关受动部位朝向两个碰撞面。在防尘罩上方与+Z向或-X向成45°方向安装行程开关，采用两个串联的行程开关。工作台移动时，无论是+Z方向或-X方向均是行程开关先于防尘罩与尾座相撞。根据改进的电路图，完成-X向与+Z向附加防撞超程限位开关的电路接线，接线在X轴Z轴限位回零行程开关接线端子上完成，经过试验发现：工作台移动时，+Z方向或-X方向行程开关先于防尘罩与尾座相撞，行程开关起保护作用，可靠发出+Z向超程报警或-X向超程报警，使工作台移动得到控制，避免防尘罩（甚至刀架电机）与尾座碰撞而损坏。
结束语
对车床方刀架电机与尾座碰撞事故进行研究，确定碰撞事故发生的范围，参考机床本身超程报警控制，设计一种预防刀架电机及其防尘罩与尾座碰撞的工作台移动控制方式，-X与+Z方向防撞控制均采用行程开关与尾座碰撞发出信号，行程开关安装在-X向与+Z向之间45°角位置最终通过实践检验该设计的可靠性。
参考文献
[1]赵宏武，董红波，贾瑞山，邓勇强.一种尾座液压锁紧机构的方案设计[J].机械工程师，2012（04）.
[2]陈龙波.FANUC数控车床数据传输故障的分析与解决[J].湖南农机，2014（8）.
[3]吴芳萍.数控车加工用密封圈圆环成形车刀的制作[J].科学大众（科学教育），2014（10）