数控实训中常见车床撞刀的原因及防止办法（最终版）

第一篇：数控实训中常见车床撞刀的原因及防止办法（最终版）

数控实训中常见车床撞刀的原因及防止办法

数控车床在加工圆锥面、球面、螺纹及复杂的回转面等方面，具有高速、高效、高精度和低劳动强度的特点，在机械制造业中被广泛应用，企业对数控车床操作人才的需求日益加大。高职高专院校纷纷购买了大量的数控车设备，提高数控车实训的教学质量，培养具有符合企业需要的高素质技能型人才。目前，在数控车实训教学中，由于学生编程、操作等原因，使刀具与工件及卡盘常发生碰撞，造成刀具的大量损坏，甚至危及操作者的人身安全。数控车实训过程中使用的刀具大多是机夹刀具，价格比较昂贵，刀具的损坏带来了比较大的经济损失。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车操作上变得缩手缩脚，影响数控实训的教学质量。本文就数控实训中数控车床操作过程中经常发生撞刀的原因进行总结，并提出相应的解决措施，以减少撞刀事故的发生率。[2][1]1 编程不当，产生撞刀

1.1 车削孔时的进、退刀

内孔车刀加工孔时，进刀方式应为单坐标方式，如图1（a）所示工件中，若直接X、Z轴联动快速移动刀具至目标点（G00 X Z），刀具势必会如实线所示那样与工件发生碰撞；为防止刀具与工件发生碰撞必须单坐标分步使刀具移动至目标点，在编程时应该使刀具先走Z方向（留2mm安全余量），然后走X方向定刀，再走Z方向切削加工孔，如虚线所示，这就有效避免了刀具与工件之间的碰撞。

内孔车刀加工孔时，退刀方式应为单坐标方式，如图1（b）所示工件中，若直接X、Z轴联动快速移动刀具退至目标点（G00 X Z），刀具势必会如实线所示那样与工件发生碰撞；为防止刀具与工件发生碰撞必须单坐标分步使刀具移动至目标点，在编程时应该使刀具先走X方向（退出1～3mm），然后走Z方向时刀具从孔里退出来，再走X方向使刀具移动至目标点，如虚线所示，避免了刀具与工件的碰撞。

[3]

图1 1.2 车削槽时的进、退刀

切槽刀加工槽时，进刀方式应为单坐标方式，如图2（a）所示工件中，若直接X、Z轴联动快速移动刀具至目标点（G00 X Z），刀具势必会如实线所示那样与工件端面发生碰撞；为防止刀具与工件发生碰撞应单坐标分步使刀具移动至目标点，在编程时应该使刀具先走Z方向，然后走X方向定刀（留2mm安全余量），再走X方向切削加工槽，如虚线所示，这就有效避免了刀具与工件之间的碰撞。

切槽刀加工槽时，退刀方式也应为单坐标方式，如图2（b）所示工件中，加工完槽若直接X、Z轴联动快速移动刀具至目标点（G00 X Z），刀具势必会如实线所示那样与工件端面发生碰撞；为防止刀具与工件发生碰撞应单坐标分步使刀具移动至目标点，在编程时应该使刀具先走X方向退出，然后再走Z方向退至目标点，如虚线所示，能有效避免刀具与工件的碰撞。

图2 1.3起刀点与换刀点

起刀点是刀具以切削进给速度开始车削加工的加工起点（或循环起点）。起刀点设置在所加工毛坯外面，在X、Z两个方向离工件应有一定距离，如图3(a)所示。起刀点分别表示在X、Z两个方向离工件的距离一般取1～3mm，起刀点离工件太远增大G01进给的空行程，降低加工效率；起刀点离工件太近会增加撞刀隐患。

换刀点是指刀架转动换刀时的位置，设在工件及夹具的外部，换刀点离工件的距离以换刀时不与工件及其他部件发送碰撞为准，并力求换刀移动路线最短，换刀点的设置距离工件太远，将延长G00的移动时间，降低加工效率，如图3（b）所示。编程时换刀要特别注意留给镗孔刀足够的空间，因镗孔刀刀柄伸出较长，如换刀空间不够，就会造成换刀时刀具与卡盘或工具碰撞。另外，如因工具较长有后顶尖支撑，在确定换刀点位置时，还必须确定刀架向尾座方向移动时的极限位置，避免换刀时刀架与尾座发生碰撞造成刀具损坏。

图3 2 对刀不当，产生撞刀

2.1 手轮进给倍率

数控车床对刀方式常用的有试切法和对刀仪自动对刀法，试切法对刀是学生在数控车床实训中普遍采用最多的一种对刀方法。学生在对刀之前，通常要在换到点位置换到所需对刀的车刀，车刀通过刀架旋转到位，这时车刀到被车削加工工件的距离较远，学生就会用手轮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方式切削工件。但是，学生在操作过程中往往忘记手轮进给倍率快慢的改变，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，继续用手轮0.1方式靠近工件和切削工件，车刀以较大的进给速度与工件接触，造成车刀与工件发生碰撞。

初学者在上数控车床操作之前，首先在机房内利用数控仿真软件进行大量的对刀练习，熟练对刀步骤和操作要领。其次，在数控车床上进行对刀操作时，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，避免车刀与工件发生碰撞。2.2 数据输入

学生在数控车床对刀操作时，经常发生数据输入位置不对或数据输入不对。比如，学生在对刀试切外圆后，X轴不动，刀具沿+Z原进给速度退出，退出后按下停止按钮停车，用外径千分尺量得试切部分的外圆直径，进入刀具偏置寄存器的形状补偿，把测得的数据输入到相对应的刀补号中，在数据输入过程中，学生往往把数据输入错误。另外，学生把测得数据输入到刀具偏置寄存器的形状补偿中错误的刀补号中，还有学生把测得数据没有正确输入在显示刀具几何形状补偿界面里。由于对刀数据不正确，造成不能够获得正确的工件坐标系，在运行数控车床切削加工工件时就会造成车刀与工件或机床发生碰撞。

学生在对刀结束后，应该对每一把对过的车刀进行检验。检验方法是：首先按下POS键，显示出刀具当前的位置坐标，分别摇动手轮到X0和Z0，观察刀具与工件之间的误差是

否超差。如果对刀的X数据不正确，当摇动手轮移动到位置坐标X轴显示为零时，刀具的刀尖就不在工件端面的中心处。操作不当，产生撞刀

3.1 刀具补偿值设定错误

学生操作数控车床加工工件时，对刀误差或刀具磨损会影响工件尺寸精度，所以要对刀具进行补偿，刀具补偿应注意补偿方向及补偿量大小。要定期检查刀具补偿值是否正确。在输入刀具补偿值时，如将“+”号输出“-”号，“X0.08”输成“X8”，就可能会出现执行程序后刀具直接冲向工件或卡盘，造成工件报废，刀具损坏，卡盘撞毁等事故。

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。此外，初学者在操作时如出现不确定的情况要及时询问实训指导教师，要得到实训指导教师的确认后方可继续操作机床。3.2 加工过程中误停车

数控车床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。结束语

学生在数控车床操作过程中发生撞刀的原因很多，除上述原因外还有其他情况，这里就不再逐一赘述。为了有效地防止撞刀发生，学生在数控车床操作时，要求学生做到加工程序编制正确，加工工艺安排合理，操作规范，就能减少和防止撞刀事故的发生，确保数控车床实训的教学质量。

第二篇：数控铣床对刀操作实训说课稿

数控铣床对刀实训说课稿

一、教材及重难点分析

本课程所使用的教材是设备厂家所配置的《GSK928MA数控系统操作说明书》，其操作只是对数控铣床各相关功能的介绍，但数控铣床对刀操作是《操作说明书》中所述相关功能的一个应用环节。在本节课之前，已经学习了数控铣床的基础知识、面板功能、手动操作等，学生已经熟悉了数控铣床，能够进行一些常规操作，但是还不能通过程序来控制机床正确运动，数控操作工的主要目的就是要运用指令代码，正确控制机床运动，要能准确的控制机床的位移，就必须通过对刀操作来完成，所以对刀操作是学习数控专业中非常重要的一个环节，对刀操作直接影响到零件的加工精度，因此本次课的知识点在整个数控铣床编程与操作中占有举足轻重的地位。同时，此内容又是课程后面即将学习习近平面图形加工的基础，因此，本次课也起到了一个承前启后的作用。

考虑到数控铣床对刀在数控铣床操作过程中，是必不可少的环节，结合教学过程中要突出的实用性，故指定以下教学目标：

教学目标：

知识目标：掌握建立工件坐标系的目的。

能力目标：数控铣床对刀方法、工件坐标系的设置及验证方法。

在以往的教学过程中，学生普遍反映存在以下的问题：1.对刀步骤繁琐较多，大多数同学一时半会记不住；2.看到别人操作的时候感觉很容易，一旦自己动手时就不知道从何下手。针对这些情况，指定以下重难点：

教学重点：数控铣床试切法对刀的步骤的演示验证。

教学难点：数控铣床对刀步骤

在教学过程中，将通过板书的方法突出重点，通过实操演示的方法突破难点。

二．学生分析

本课程的教学对象是我校机模专业10级的学生，对铣削加工已经有了一定的认知，作为一名即将实习的机模专业的学生，数控编程及数控铣床操作是其必须掌握的专业技能。能否熟练的操作数控铣床也是企业在选择数控技术工人时的一个最基本的要求。

三、教法阐述

以学生为核心，充分发挥学生自主学习的能力，调动学生的积极性，变被动接受为主动获取，是教学的宗旨，本着这个主导思想同时结合本课内容的特点，本课将采取 “演示教学法”、“任务驱动法”、“实操训练法”等教学方法。

演示教学法：将对刀的操作步骤与实际操作演示相结合，边演示边讲解，运用前面学习过的手动操作方法准确地找出其对刀点在机床坐标系中的坐标，并通过参数设置对工件坐标系G54参数进行设置，并通过验证程序进行验证，使学生完全理解并掌握对刀操作的步骤和操作要领。

任务驱动法：在教学过程中，将本节课的新知识点设计成学生感兴趣的任务，让学生带着任务去学习。例如：在介绍对刀方法时，教师只讲解上表面中心点的对刀方法，而后提要求学生自己完成上表面一个角落点的对刀，加深学生对于对刀的记忆和灵活的运用。

实操训练法：根据数控铣课程需要上机操作，具有实际动手能力的特点，对于数控铣床的对刀操作，单凭老师上机演示操作过程和方法原理讲解是无法达到要求的，还将进行每个学生上机实操的训练。由于设备有限，所以采用分组轮流上机在实训教学中予以训练。

以上教学方法将贯穿于整个教学过程中，以期待能够帮助学生快速、正确的理解教学内容。

三、学法指导

强调以学生的自主学习为核心，变学生为知识的灌输对象尽可能的转为学习活动的主体。本课将通过指导学生在认真观看老师操作演示和听取老师讲解之后，采用自主学习和协作学习等方法，帮助学生在不断探索，不断交流、不断评价中自然达成学习目标，转变学习方式，提高学习能力。自主学习意在于培养学生自主探究的能力，例如：要求学生自行总结对刀的操作要领，便于学生记忆。启发学生自主学习，自主探究。协作学习意在培养学生的合作交流能力以及团队合作的意识，例如：学生一般基本能看懂老师的操作步骤，自己却不太会操作的问题，可以将学生分为若干小组，由一人带头分组讨论操作步骤和操作要领，然后由每组带头人带领本组人员轮流上机将对刀操作过程作出完整的训练。而从中发现的问题一起讨论、一起解决，必要时可向老师请教，从而加深学生的印象，提高学生的操作水平。

四、教学准备

上对刀操作实训课前，需作好以下准备，保证实训的顺利进行：

1.实训设备数控铣床的准备 2.实训材料PVC方板的准备 3.使用铣刀的准备

五、板书设计

一、对刀操作步骤：

1、准备工作

2、回零

3、试切

4、数据计算及参数设置

二、“对刀”校验

输入G54 G00 X0 Y0 Z10;M03 S500 G01 Z0 F100 G00 Z20 M2

六、教学过程

整个教学过程时间安排如下： 新课的引入：2分钟 新知识讲授：3分钟 演示讲解：15分钟 布置任务：3分钟

学生实操：20分钟（只能完成1人）小结：2分钟

这样安排是由于数控课程自身的特殊性，老师一味的讲授，学生接受比较困难，也不利于学生记忆，同时无法将所掌握的知识灵活应用，因此，实训课上安排较多时间给学生进行上机练习，可以达到较好的教学效果。1.新课的引入

首先复习上节课所讲解的数控铣床手动操作和回零操作，接着提出一个问题：在机床坐标系中，工件装夹上工作台时其位置的坐标是不确定的，那我们如何才能

实现铣刀对工件能进行的准确的加工呢？激发学生产生强烈的兴趣，此时引出本次课的内容数控铣床的对刀。2.新知识的讲授

根据本次课的教学目标及重难点的要求，将安排教学如下：

由于工件坐标系我们在专门学习编程的时候已经重点介绍过工件坐标系的选择及作用了，这里就不急于介绍工件坐标系，先直接讲解对刀操作的步骤。再进一步讲解坐标偏值的计算方法。然后在黑板上结合工件坐标系的概念，设置工件坐标系偏置参数，写出对刀的检验的程序。3.演示讲解

在讲解完前面内容后，提出具体该如何对刀进行演示教学，要求学生认真观摹，认真听取讲解，对刀演示后，接着把写好的校验程序进行运行，看看对刀是否正确，增加学生的兴趣。

4.布置任务

A.要求暂未轮到上机操作的学生分组讨论操作步骤和操作要领，并隨时可观摹正在操作的同学。

B.由每组带头人带领本组人员轮流上机将对刀操作过程作出完整的训练。5.学生实操

由每组带头人带领本组人员轮流上机将对刀操作过程作出完整的训练。而从中发现的问题一起讨论、一起解决，必要时可向老师请教，从而加深学生的印象，提高学生的操作水平。老师在一旁隨时辅导。6.小结

利用几分钟时间总结本节课的内容，再次强调本课的重难点，要求学生课后一定要花时间消化，复习，对于需要记忆的一定要记忆。同时留出问题：我们工件坐标系设置在圆形工件中心时该如何对刀呢？要求学生课后思考，为下节课做好铺垫。

说稿人：夏三红

2011年10月22日

第三篇：数控实训教学中如何避免

数控实训教学中如何避免“撞刀”

江苏省六合职业教育中心校 朱明松

内容提要：“撞刀”是数控机床操作加工中一个专用术语，是指刀具以G00速度或快速运动速度撞击工件、压板或机床的一种非正常现象，发生撞刀后轻则使刀具损坏，重则损坏机床设备或伤击操作加工的学生，故数控操作加工中如何避免“撞刀”是每一位老师和实训学生都非常关心的事。

关健词：数控机床 撞刀 数控操作加工 数控程序

随着国家推行紧缺人才培训计划，数控机床操作与加工作为当今社会紧缺人才重要工种广泛受到各级各类学校和培训机构重视，数控设备也越来越多地进入学校、车间，数控操作加工越来越普及，但由于数控机床设备及刀具相对其它工种设备而言较为昂贵，实习教学过程中出现的损坏刀具及数控机床设备的现象是各个学校、培训机构非常头痛的事，而其中最为常见和最为严重的便是“撞刀”现象，本人就几年来在数控实习教学中的经验谈谈在数控实习教学中如何减少或避免“撞刀”现象的发生。

一、“撞刀”及其危害

数控机床“撞刀”是指刀具以G00速度或快速运动速度撞击工件、压板或机床床身的现象。G00含义是指刀具快速运动到目标点，常用于刀具空间运行或退刀过程中，可以减少空运行时间提高生产效率，但若是在运动过程中刀具碰到工件、压板、工作台或卡盘则因其运动速度太快而产生撞击现象，轻者刀具损坏，严重者降低数控机床精度或直接破坏数控机床设备，因撞击而飞溅出的刀具、工件等碎屑还会伤击操作的学生而造成严重的人身安全事故，操作中因其速度快、发生突然、撞击声大也会惊吓学生，让学生产生一定畏惧心理，害怕再次撞刀而不敢继续操作致使实习效果下降，故此在数控实训教学中“撞刀”现象是极其危险的，克服和避免“撞刀”是非常重要的，众多实习指导教师也都非常想通过种种途径避免这种现象的发生。

二、发生“撞刀”现象的情况及原因分析

学习数控操作的人和实习指导教师一般都会认为在数控机床操作实训中“撞刀”现象是不可能避免，误认为“撞刀”是一种正常的现象，我个人则不这么认为，我认为“撞刀”都是在非正常情况下才发生的，按照正常操作数控机床不会无缘无故地发生“撞刀”，只有操作者的失误才会产生这种现象，并且“撞刀”也是有规律可行的，只要我们掌握了它的规律至少可以尽量减少“撞刀”次数或是彻底避免“撞刀”现象的发生。

数控机床“撞刀”基本原理是一样的，都是刀具以G00速度碰到工件、压板或机床，但在不同类型的数控机床上表现形式是变化的，下面我们以最常见的数控车床（卧式）和数控铣床（立式）来分析研究“撞刀”情况及原因：

1、数控车床（卧式）产生“撞刀”的情况其原因分析

卧式数控车床的特点是机床只有两个坐标轴：X轴和Z轴，编程时一般把工件原点设置在工件右端面圆心上，数控机床“对刀”时也是把机床原点偏置到工件右端面圆心上，“对刀”方法也都一样通过刀具长度补偿来偏置机床原点，会产生“撞刀”的情况也都差不多，大致有以下几种：（1）操作不当造成“撞刀”：主要是手动操作不当，如当需要把刀具沿+X、+Z方向退出时按错键使刀具沿-X、-Z方向运动而产生“撞刀”，也就是运动方向反了再加工进给倍率较高，必然产生，产生这种情况“撞刀”的原因主要是没弄清数控机床坐标系和操作不熟练所致，往往发生在数控实习初期；当然也有少部分同学是因为粗心大意或思想开小差所致，没看清楚键就按，等发现了刀具已经撞坏了。产生这种情况“撞刀”的后果一般不是很严重，反应过来及时松手，就可避免。

（2）“对刀”错误引起“撞刀”。“对刀”不正确是指机床原点没有偏置到工件原点上，产生这种情况，一般在测试“对刀”时就能发现，测试时也很容易发生“撞刀”现象；这种“撞刀”不只是把刀具撞坏还会严重损坏数控车床主轴精度。如果学生“对刀”结束后没有测试直接进行程序加工，则肯定会“撞刀”且将发生更大的危害。

（3）换刀时产生“撞刀”。数控车床一般都配有四—六把车刀，用不同的刀具加工不同表面，如加工外圆用外圆车刀、加工螺纹用螺纹车刀等等，在数控车床上一次用多把刀具是很正常的，一次对几把车刀也是经常遇到的，有一部分“撞刀”就是在这种换刀过程中发生的。一种是对好第一把刀具后对第二把刀，在手动换刀中发生“撞刀”，另一种是在程序编制中通过指令换刀而产生“撞刀”，这两种“撞刀”共同特点是刀具没有回换刀点就开始换刀而造成“撞刀”或是沿+Z方向移动距离不够远而导致“撞刀”。

（4）用了长度补偿指令“对刀”后又在零点偏置指令中输入数值而引起“撞刀”。在数控车床上，“对刀”一般是通过长度补偿来对各把刀具的，有一部分同学在对好刀具后，受数控铣床“对刀”影响，在G54—G59等零点偏置指令中输入数值致使“对刀”错误，和第（2）种一样通过测试“对刀”就可发现“对刀”错误了，但这种情况隐蔽性较强，往往找不出错误所在，“对刀”操作步骤都对，就是测试时不正确还容易产生“撞刀”。

（5）编程错误引起的“撞刀”。这类型“撞刀”占的比重较大，原因也多种多样，在数控实训教学中发现因程序不正确引起“撞刀”的有这样两种；一是坏习惯养成；在数控机床程序编制中有大部分指令是续效代码，即直到同组代码出现前，该类代码即使不写也一直持续有效，有些同学就养成这样一种坏习惯，省略不写，该用G01的地方他不写G指令，这样，G00指令持续有效，用G00速度切入工件必然会产生“撞刀”。二是前面已经提过的加工过程中编程换刀指令+Z方向没有足够的换刀空间，而在换刀过程中产生“撞刀”。

2、数控铣床（立式）产生“撞刀”的情况及其原因分析

数控铣床是三个坐标轴：X、Y、Z比数控车床多一个坐标轴，会产生“撞刀”的情景与数控车有相同的地方也有不同的地方，现分析如下：

（1）数控铣床换刀后忘记“对刀”而产生“撞刀”。数控铣床和数控车床不一样，在铣床主轴上只能安装一把铣刀，如果用到不同类型的铣刀则必须通过手工换刀才行，更换不同的铣刀后，沿X、Y方向一般不需要重新“对刀”而在Z方向必须重新“对刀”，因为不同的铣刀长度是不一样的，有一些同学在更换不同铣刀后忘Z方向“对刀”，直接去运行程序，必然会产生“撞刀”，这种现象在数控考核或数控竞赛中最容易发生，它与心理紧张有一定关系。

（2）“对刀”时在长度补偿里输入数值而引起“撞刀”。数控铣床“对刀”方法与数控车床不一样，它一般是通过G54—G59零点偏移指令来把机床坐标系偏置到工件坐标系上的，和数控车床“对刀”相反，在数控铣床上“对刀”时在长度补偿里输入数值而使机床原点偏置到工作台以下，在测试对刀或运行程序时必然产生“撞刀”。

（3）程序编制错误引起的“撞刀”。产生这种情况撞刀的原因也大体同数控车床编程时所范的错误，即该用G01下刀的地方没写G01结果演变成了用G00下刀而“撞刀”。另一个原因则不同于数控车床，数控铣床加工完一个表面后需要抬起刀具再进行加工，该抬刀的地方没有沿+Z方向抬起刀具，而是水平快速移动，或不是垂直方向抬刀，是沿倾斜方向抬刀，都会产生“撞刀”。

三、数控机床操作实训中减少或避免“撞刀”现象的方法

数控车床与数控铣床发生“撞刀”现象的原因已经分析，大体上是一样的，也是数控实训中最为常见的“撞刀”情况。此外还有一些非正常意外因素产生的“撞刀”，如数控机床限位开关失灵、数控系统不稳定等造成，不过一般发生的概率较少，我们对常见的“撞刀”现象，在数控教学实训中只要采取相应的措施是可以减少甚至完全避免“撞刀”现象产生的。具体如下：

1、由浅入深、规范操作

数控实训不能急燥，加工安排应由简单到复杂，每次实训内容要结合学生的实际需要，容量适当，不能超过学生的承受能力，避免学生在没掌握前提下操作数控机床；如练习数控机床“对刀”，先必须让学生熟练掌握数控机床坐标系、运行方向及机床相关面板功能后才能进行，就可避免因操作方向错误而引起的“撞刀”。

操作过程中更应加强学生职业习惯的培养，端正实习态度，禁止态度不严肃和思想开小差行为，以及两人、三人同时操作一台数控机床等不良行为，以此避免因不良行为带来的“撞刀”危险，2、使用仿真软件辅助实训教学

现在市场上有许多数控加工仿真教学软件如宇航、宇龙、斐克，数控界面及操作方法、步骤与真实数控机床完全一样，可在加工前让学生先行在计算机上对自已所编程序模拟加工一遍，不仅可以熟悉机床对刀、加工等步骤还可以发现自已所编程序会不会“撞刀”，刀具轨迹有没有错误等，模拟加工后再通过RS232接口把数控程序传输到数控机床上进行实际操作加工，也就是在加工前再加一道保险装置，以保证不会因为数控机床程序错误而发生撞刀，这种运作硬件投入相对多些，一台数控机床要配置一台电脑，还要购买数控仿真教学软件。对于资金实力相对较弱的学校也有这样做的，目的主要是弥补数控机床设备数量的不足，用仿真教学软件模拟真实加工场景，实力强的学校用仿真软件则可通过模拟加工，避免“撞刀”。

3、学生加工前由实习指导教师进行检查以减少错误避免“撞刀”

目的也是在加工前多加一道保险装置，检查重点看是否会发生“撞刀”，而不是刀具轨迹是否正确；其一是检查对刀是否正确，其二是程序指令是否会产生“撞刀”。数控机床程序虽各不相同但产生“撞刀”的地方还是一样的，不管是数控车还是数控铣。凡是遇到Z尺寸为负的程序段，都须注意移动指令是不是G00，如果是数控铣则必“撞刀”，如是数控车，则看X方向尺寸是否过小，否则一样会产生“撞刀”。因为在数控车床上，工件原点在工件右端面中心上，Z负值方向刀具已进入工件加工内；数控铣床Z0点一般设置在工件上表面，Z负值方向也表明刀具进入工件内部，如用G00指令，肯定会发生“撞刀”；其次数控车床退刀时X、Z方向尺应越来越大才不会撞刀，数控铣床在空间快速移动时必须先抬刀才能用G00空间移动，检查程序时就检查这些关健部位指令，省时又容易很快查出是否会产生“撞刀”

4、其它减少和避免“撞刀”的方法

（1）检测“对刀”是否正确时尽量用G01指令替代G00指令；如检测数控车检测Z坐标用G01 Z0 F2 M3 S500替代G00 Z0，检测X坐标用G01 X0 F2 M3 S400 替代G00 X0；数控铣床中用程序G01 G54 X0 Y0 Z10 F500 替代G00 X0 Y0 Z10，以避免“对刀”操作错误用G00快速运动来不及反应而“撞刀”。

（2）把机床快速修调开关ROV选中，通过调小进给倍率以减小G00快速移动的速度，在发生错误时能反应过来以避免“撞刀”。

（3）养成操作者把手放置在机床复位键上的习惯，一遇特殊情况，迅速按复位键停机避免“撞刀”。

以上分析的只是数控操作中最容易产生“撞刀”的几种情况，针对不同的实训内容，还会有其它一些特殊情况需要我们在数控实训过程中不断累积经验，相互共享。

主要参考资料：（1）《数控机床加工程序编制》、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、顾京主编

（2）《数控车削编程与操作训练》、、、、、、、、、、、、、、、、、、高枫 肖卫主编

（3）《数控铣床编程与操作训练》、、、、、、、、、、、、、、郑书华 张凤辰主编（4）《数控机床与编程》、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、田坤主编

第四篇：铝合金砂型铸造件常见缺陷特征、形成原因及防止、补救办法

铝合金砂型铸造件常见缺陷特征、形成原因及防止、补救办法

缺陷名称

缺陷特征及

发现方法

形成原因

防止办法及补救措施

1.气孔

铸件表面和内部的小孔洞。其表面一般光滑、干净发亮，呈圆形。皮下气孔则呈梨形；多分布在铸件表面或靠近型壁型芯处及出气冒口下面。经吹砂后发现表面气孔、经X光透视和机械加工后发现内部气孔。

1.由于浇注系统设计不正确，在浇注合金液时带入气体

2.由于铸型透气性不好，型腔内气体跑不出来

3.砂型或型芯材料中混入了有机物或矿物（煤渣、焦碳等）而发气

4.内外冷铁表面和工作表面有气孔和凹坑

1.正确地设计浇注系统，采用底注式或缝隙式开放浇注系统（浇道比为直：横：内=1：3：3），采用锥形直浇道，其直径应≤20㎜，防止产生涡流

2.浇注系统各部位的连接处应加工成圆滑转接，避免合金液冲击型腔壁和型芯。浇注时要以连续平稳的液流注入，防止转入空气。

3.采用透气性好的型砂和芯砂，防止混入有机物或矿物，并在横浇道末端设出气孔

4.充分混合型砂和芯砂，使粘结剂均匀包覆在每颗砂粒表面

5.装配好的砂型和型芯应在4h内浇注完毕，防止停留过久而吸潮

6.合理设置冒口，起好补缩和排气两个作用

7.在浇注系统中安设过滤网、集渣

缓冲包，使合金液保持稳流

8.合理安放冷铁

9.对要求无气孔、疏松的平面，可放大机械加工余量，以便在机加时去掉有气孔缺陷的表面，或在此平面安放冷铁

2.一般的夹渣

呈暗灰色的群集或单个分布在铸件上部水平面上，或在浇注缝隙的导入口，或两铸件壁的转接处，或盲端和铸件内部。在用X光透视、喷砂或机械加工后发现

1.原材料及重熔料中混入了夹渣

2.合金液中的熔渣及其它非金属氧化物未排除干净

3.浇注系统设计不合理，浇注时把浮渣卷入型腔

4.合金液进入型腔的速度过大，氧化膜或熔渣卷入型腔

5.精炼后扒渣清理不完全，静置时间不够或在高温下搅拌合金液太多而造成再次氧化

6.浇注时断流

1.使用合格的原材料和重熔旧料

2.严格遵守合金的熔炼工艺，保证获得纯净的合金液

3.采用底注或缝隙开放式浇注系统，设置撇渣、集渣结构、安设过滤网，加强浇注系统的挡渣作用

4.缓慢平稳连续地进行浇注，保证合格合金液不断流，决不用小容量的浇包浇注大容量的铸型（件）

5.充分精炼合金液，在浇注前一定要静置3~5min，并适当降低合金液的浇注温度

6.采用带隔板的挡渣浇包浇注，在浇注前要撇除干净合金液表面上的氧化皮及熔渣

3.冷隔

外观是合金液未合拢的条纹状或人字状的凹坑，再其附近有氧化皮，一般出现在铸件的顶壁上、薄壁水平面或

垂直面上、厚薄壁

1.合金液浇注温度太低，流动性差，使两股液流汇流处因合金液有厚氧化皮而不能对接和熔合在一起

1.根据铸件的结构形状和合金的特性，适当提高合金液的浇注温度

2.控制砂型的含水量在5.5%之内。砂型的紧实度要均匀，并取下限值，防止浇入合金液后产生气体和再次氧化、隔阻液流的汇合和熔接

3.砂芯应当烘干，修补型芯涂刷的涂膏也要烘干，以免合金液进入后产生气体，形成气垫

缺陷名称

缺陷特征及

发现方法

形成原因

防止办法及补救措施

3.冷隔

转接处、薄筋壁面上或棱角处，以及铸件的外缘圆角太小合金液不畅处。多在铸件喷砂、腐蚀和氧化处理后作宏观检查、放大镜检查、荧光检查、X光检查时被发现

2.浇注系统设计不合理，或铸件的浇注位置摆放不合理，使合金液汇流处集中在铸件的薄壁部位

3.铸型的排气性不好，合金液充型受到型腔内气垫的阻隔而不能熔合4.浇注时断流，先充型的合金液已结壳，后进入的合金液不能与它熔合在一起

4.尽可能不采用发气量大的型芯材料

5.在易产生冷隔、欠铸处的砂型或砂芯上多扎通气孔或安放出气冒口，防止合金液受气垫压力的阻碍而不能很好的熔合4.砂眼

为铸件表面或内部包嵌有造型材料的明孔或暗洞，在出箱清砂后或经X光透视、机械加工后发现，在铸件各部位都有可能有

1.砂型、砂芯或涂料的粘结强度不够，散入合金液内

2.由于芯头和铸型芯座在装配时被压坏或合箱后铸型的结合面被压崩

3.干砂型停留时间过久受潮而使砂型强度降低

4.铸型或型芯的紧实度不均匀，有的部位紧，有的部位松

5.砂型或型芯在烘烤时被烧焦，粘结剂失去粘结作用或被人为损坏（裂纹等）而未发现

1.改善砂型、砂芯的质量

2.铸型装配前要对型芯进行检查，看是否有裂纹等缺陷

3.型芯放入铸型进行组装时，要用样板等测量工具检查尺寸，防止不吻合、凸起而压坏

4.消除或减少铸型上的特别凸出部分和尖角

5.把砂型和砂芯的紧实度搞均匀，并达到合适的紧密度

6.严格控制好砂型和型芯的烘烤温度，防止砂型和型芯过烧

7.铸型在浇注前的停留时间≤4h，超过4h，要分解铸型，重新用喷灯烘烤或报废

5.夹砂

铸件内夹有砂粒、可出现在铸件各部位，在铸件清砂、进行外观检查或作X光透视及机械加工后发现

1.砂型中灰分过多或铸型搞得太紧或不均匀，或型砂的粒度不均匀，而使铸型在加热时表层膨胀不均匀而掉砂

2.由于铸型通气性不好或型砂过湿增加了发气量，浇注合金液后形成很大气体反压而使铸型

表层砂脱落

1.加大型砂中新砂的比例或全部换用新砂，以减少型砂中的灰分含量

2.控制铸型的紧实度，确保铸型各部位紧实度均匀

3.用颗粒比较粗的砂代替颗粒过于细小的砂

4.采用发气量小的型砂和芯砂

5.严格控制型砂的湿度

6.多扎通气孔或安放出气冒口

7.选用粘结力强的粘结剂配制型砂和芯砂

8严禁碰撞或震动已装配好的铸型。如发现受到碰撞或震动，则应开型检查是否掉砂、裂纹，经清扫和修复后重新装配好铸型

缺陷名称

缺陷特征及

发现方法

形成原因

防止办法及补救措施

5.夹砂

3.型砂或芯砂的粘结力太差

4.铸型受到碰撞或震动而掉砂

6.烧黑

铸件厚大部位、内浇道附近或对面、冒口根部、构成型腔的芯砂很薄的尖角处出现的呈灰白色粉末状的斑纹或结疤，或其断口呈黑色斑点状。在X光透视底片上呈类似疏松但轮廓比疏松清晰

1.砂型和型芯材料中的保护物不足或在烘烤时被烧损

2.合金液流过最多的铸型部位里的保护剂被烧损而失去保护作用

3.造型材料中混入煤粉、草根、木屑、硫磺等易燃杂物

4.合金液浇注温度过高

5.砂型含水分太多或型腔表面有油或水珠

6铸型的透气性不好

7.浇注时空气流动太快，有所谓“过堂风”吹过

1.在砂型和砂芯加入必要数量的保护剂

2.在混砂前检查是否有煤粉、草根、木屑、硫磺等易燃杂物混入，避免油和水滴入铸型中，如发现已滴入，则应在浇注前进行烘烤

3.修型时禁止撒水和沾水，以免降低氟附加物的保护作用

4.砂芯要彻底烘干，但要防止过烧而使粘结剂、保护剂失效

5.在干燥后的砂芯表面喷硼酸水溶液（硼酸5%~8%+滑石粉1%~2%+水94%~90%）或氟附加物水溶液（氟附加物20%，水80%），然后在140~160℃温度下再烘烤45min~1h

6.严格控制好砂型的湿度和紧实度，并使各部分均匀，保证砂型和砂芯有足够的透气性，同时还可扎一些通气孔

7.在铸件的厚大部位安放冷铁。冷铁要烘干，防止带入水分

8.在浇注高镁铝合金时，可在浇注系统和铸件厚大部位的砂型型腔表面撒上各50%的硫磺和硼酸的混合保护剂，但注意不要撒得太厚。或往合金液中加入0.02%铍，以防止合金液激烈氧化和烧损

9.浇注时尽量缩短浇注高度（即浇包嘴到浇口杯之间的距离），以降低合金液对型腔壁的冲击力，必要时还可向合金液表面撒硫磺和硼酸混合保护剂。防止浇注现场有过堂风吹过

10.当形成型腔的砂型很薄时，要特别注意使芯子不带尖角

11.在设计内浇道时，要尽量使合金液由较多的内浇道进入型腔，避免热量过于集中在较少的（1~2个）内浇口上

7.氧化斑疤

铸件表面上出现的细微的皱纹或从铸件表面剥落的暗灰色小片；、在铸件内部出现的呈暗线或刀口状纹路，可分布在铸件各部位。在铸件出箱或清砂、喷砂后发现

或经X光透视发现

1.合金表面被强烈氧化，氧化皮加厚，当浇注速度太慢时，或浮在铸件表面，或卷入铸件内

2.型砂含水量过多或型芯未烘干或砂型捣得太紧实，透气性太差

3.浇注系统设计不

合理使合金液，激

1.严格按合金的熔炼工艺熔炼合金，防止合金液强烈氧化

2.以平稳连续均匀的液流浇注铸型，并尽量降低浇注高度，缩短浇注时间，减少合金液的氧化

3.适当延长砂型的烘烤时间，禁止往铸型中安放热的型芯和把装配好的砂型放在热的垫板上，以防止局部凝结水分。装配好的砂型应在4h之内浇注，超过4h可开箱，当检查无损坏，要经再烘烤后装配好才能使用，否则报废

4.可用喷灯烘烤砂型型腔表面。但必须注意，不要烘烤过度或烘烤不均匀，以免使铸型表面质

缺陷名称

缺陷特征及

发现方法

形成原因

防止办法及补救措施

7.氧化斑疤

烈氧化

量变坏或烧掉砂内保护附加物，导致产生烧黑

5.当浇注高镁铝合金的复杂形状的铸件时，为防止二次氧化，可在铸型型腔表面撒上一层均匀且较薄的硫磺粉

8.层状氧化斑疤

在铸件各部位的外表面上出现的层状氧化斑疤，或在铸件内表面上出现的星状结疤，多在铸件清砂或喷砂后发现，用手锤敲打时，此斑疤会以带状或鳞片状形式从铸件表面剥落

1.铸型型腔内的气垫压力大于浇入合金液的静压力

2.铸型型腔内混入了发气物

3.铸型的透气性太差

由于以上原因导致浇入的合金液产生沸腾而使合金液强烈氧化并吸气

1.提高砂型和型芯的透气性

①使用透气性好的型砂和芯砂

②在型芯中的做各种形式的特殊通气孔

③控制好砂型的湿度、紧实度及均匀性

2.采用发气量低的型砂和芯砂及粘结剂材料

3.采用湿度小的型砂或烘干的型芯和砂型

4.使用适合的经过仔细处理的冷铁

5.适当降低合金液的浇注温度，尽量缩短浇注时间

6采用具有吸湿性的粘结材料作砂芯的粘结剂时，型芯的保持时间如果超过一昼夜，则在装配砂型（合型或合箱）前应再次烘烤

7.增设出气冒口，增加型腔的排气通道

9.蜂窝孔

出现在铸件厚大部位或厚薄壁转接部位的像虫蛀孔或疏松状的孔洞。外观检查和X光透视均匀可发现

铸型中的发气材料与合金液发生作用而产生很大气体压力，在厚大部位周围薄壁已凝固之后，此气体以很大压力穿破尚处在液体状态的厚大部位，此后该部位逐渐凝固结壳而形成1.提高砂型的透气性：

①使用透气性好的型砂

②在最后进入合金液的型腔角落处多扎通气孔

③严格控制砂型的湿度、松紧度和均匀性

2.采用发气量低的型砂和芯砂以及粘结材料

3.必要时采用干砂型浇注

4.根据产生蜂窝孔处铸件的形状，设置并安放合适的冷铁，提高该部位的凝固速度

5.或在此部位增开出气兼补缩的冒口

6.当采用吸湿性材料作型芯粘结剂时，如果型芯的保存时间超过一昼夜，则在装配砂型前要重新烘烤干

7.装配好的砂型应在装配后4h内浇注，并不得放在热的底板上，以免吸潮

10.气窝

多在安放冷铁的铸件表面上出现的光滑而有光泽的凹窝和凹坑

1.凝结在冷铁上的水分与合金液相互作用

2.砂型和型芯局部未烘烤干或重新吸潮

3.安放的芯棒未经处理或安放不正确

1.准确地设计和安放冷铁，安放前要烘干

2.彻底烘干砂型和型芯

3.要根据铸件的圆柱形部位的形状结构、设计并安放铝合金芯棒，安放前要烘干

11.熔剂夹渣

在铸件内浇口附近和铸件的死角处或铸件体内呈暗褐色、外形不规则的渣滓。在外观检查或X光透视及机械加工后发现。X光

1.使用的熔剂或变质剂不符和本合金的要求

2.错用了别的合金的熔剂

3.合金液在浇注前未静置或静置时间

1.根据合金牌号选用合适的熔剂，配置前应混合均匀。配制后应放在干燥器内或恒温箱内。使用前必须在150~200℃下预热1~2h。洗涤浇包、坩埚、工具用的熔剂要经常更新

2.正确地设计和制作浇注系统，要有利于排渣、集渣，可在浇注系统上安装过滤网（器）

3.洗涤浇包、坩埚、熔炉的熔剂应加热到750℃

缺陷名称

缺陷特征及

发现方法

形成原因

防止办法及补救措施

底片上呈白色圆点或雪花状。机械加工后在空气中放置1h后变为褐灰色，将其清除后，呈现出内表面光滑的孔洞

不够，熔剂未上浮而悬浮在合金液内

4.变质处理后扒渣不彻底

5.坩埚、浇包、工具、洗涤不彻底

6.浇注系统挡渣作用差

7.茶壶式或可提式坩埚底部挡渣板焊接不牢，有渗漏现象，导致挡渣作用不好

8在坩埚内舀取第一包合金液后又向坩埚理撒了熔剂

以上，浇包、坩埚、工具应洗涤到呈亮黄色，洗涤后要彻底排除浇包、坩埚、工具上的洗涤剂，然后才能去舀取合金液

4.用浇包在坩埚（熔炉）内舀取合金液时，应清理其内外表面粘附的熔剂及脏物，防止带入熔剂等夹渣（杂）物

5.在变质处理后，可在合金液表面撒一层氟化钠作稠化剂，使熔渣结壳，便于扒除干净

6.在浇注前把熔渣扒除干净

7.合金液精练后要静置到呈光亮的镜面

8.合金液精练后要刮掉坩埚上和挡渣板上的熔渣

9.在同一坩埚内连续舀取合金液时，不要在坩埚的液面上在撒熔剂，而要撒硫磺或50%的硫磺与硼酸的混合保护剂，间隔为5㏕以上，严禁在浇包内撒熔剂

10.连续浇注时，应保持坩埚的倾斜位置不变，不要将坩埚回复到原来的垂直位置。用同一浇包浇注两个铸型也是这样

11.原材料要经过喷砂，并不要含较多的熔剂和夹渣

12.在使用前可用水试验浇包或手提式坩埚的挡渣板焊接处是否有渗漏，如有，则要焊好

13.配料时应考虑有足够的合金液重量，使浇注后能保持一定的压头高度

12.氧化夹渣（杂）

多在铸型通气不好的部位或转角处出现的呈灰色、灰黑色断口的夹渣，在X光底片上呈团絮状或黑块状。通过X光透视或断口检查可发现铸件内部的氧化夹渣。通过荧光检查、热处理后的吹砂或氧化处理、碱洗、酸洗、阳极化中均可发现

1.在熔炼过程中产生的氧化夹渣（一次夹渣）

①炉料不纯洁，带入了氧化物

②使用的熔剂质量不好、去气、除渣、脱氧效果差

③熔炼过程中操作不当，造成合金液氧化严重

2.在浇注过程中合金液产生的氧化夹渣（二次氧化）

①浇注系统设计不合理，使浇入的合金液产生涡流、紊流、飞溅等现象，由此而引起严重氧化

②浇注温度过高、1.严格控制炉料的冶金质量和表面状态，严禁使用沾有油污和有腐蚀斑疤的炉料，品位低、质量差的回炉料的使用比例应严格控制。

2.选用精炼效果好的精炼剂或精炼工具，充分精炼合金液，浇注前应保证合金液有足够的静置时间，使氧化物和其它熔渣上浮，并在浇注前，扒干净液面上的氧化皮和熔渣。

3.选用适合该合金牌号的精炼效果好的熔剂

4.必要时，可在高镁的铝镁合金加入0.002%的铍，减少合金液的氧化

5.改进浇注系统设计，提高横浇道的撇渣、集渣功能，或在浇注系统中安放过滤器（网）和集渣包

6.改变铸件在铸型中的安放位置，采用开放式浇

注系统，防止内浇口对着型腔壁或型芯冲刷

7.采用连续均匀的液流，平衡缓慢地浇注铸型，始终保持浇口杯充满合金液，禁止浇注中断流，尽量保持浇包嘴靠近浇口杯的距离≤50㎜，防止浇注时有过堂风或排风扇的风吹过合金液流；浇注前应清除干净浇包内的氧化皮

8.浇注高镁铝合金铸件时，必要时可在铸型腔和

缺陷名称

缺陷特征及

发现方法

形成原因

防止办法及补救措施

12.氧化夹渣（杂）

浇注操作不当等造成合金液再次氧化

浇注系统中撒上防氧化的保护剂（硫磺粉和硼酸粉各50%或硫磺粉100%）

9.熔炼用工具应保持干净，不允许有氧化皮

10.型砂和芯砂中不允许混入煤粉等易氧化、易产生气体的有机物质，严格控制型砂的湿度、紧实度、均匀性。砂型或型芯存放时间不要超过4h，超过4h则要打开重新烘烤装置。型芯在装入砂型前应彻底烘干，安放的冷铁要吹砂，不许有氧化斑疤，并在装入砂型前要烘干

11.采用倾斜式浇注，禁止把合金液转包

13.外缩孔

为铸件上显露出的凹陷。其表面粗造整个凹陷部位结晶粗大，多发生在冒口下面或铸件厚薄截面的过渡区位，或两壁相交的尖角部位，在外检查、喷砂或氧化处理后均可发现

产生内外缩孔、疏松、显微疏松，主要是合金从液态向固态转变过程中，由于体积的收缩得不到补充的缘故

浇注温度过高或铸1.型导热系数小，热容量小，使铸件冷却太慢

2.铸件设计结构不合理，厚薄截面连接处壁厚差太大，形成热节、冷却慢、无合金液补缩

3.合金液进入型腔的位置不正确

4.在厚大部位没安设补缩冒口，或安放位置不当，或其补缩液量不够

5.铸型的排气性不好，使型腔内的气垫反压大，阻碍合金液流向后凝固要补缩的部位

1.在可能的情况下，改进铸件的设计结构和形状，如降低厚壁与薄壁间的壁厚差，加粗或加厚加强筋，把厚大部位改成空心结构等防止产生热节、尽量使铸件各部位冷却均匀、同时凝固的办法

2.在铸件的厚大部位安设补缩冒口，冒口的位置和大小应保证冒口内的合金液比此补缩部位的位置高、补缩量多，并有足够的补缩压力头（通常≥60㎜）

3.为了达到冒口比厚大部位后凝固，可使用保温冒口或发热冒口，或把冒口加热

4.从冒口中或从安设有冒口的厚大部位浇入合金液

5.适当降低浇注温度和浇注速度

6.在浇注后，当合金液涨满冒口上平面时，又从冒口中补浇合金液

7.在铸件的厚大部位易产生缩孔、疏松的地方安放冷铁或热容量大、导热性好的急冷材料（如锆砂、镁砂等），是该部位先冷却，先得到合金液的补缩

14.内缩孔

为铸件厚大部常见的内部孔穴，通过X光透视及机械加工后发现，其孔形无规律，但内表面一般都很光滑

15.缩（疏）松

为铸件厚大部缩孔附近区域的晶粒粗大、组织疏松不致密的部位，通过X光透视及机械加工后发现

16.显微疏松

当铸件靠近缩孔区位很微细的灰白色蜂窝状松散部位，其晶粒粗大

17.热裂纹

在铸件上呈直线的裂口，裂口处表面被强烈氧化，呈无

金属光泽的暗色或黑色。多在铸件内尖角处、厚薄截面的过渡部位、内浇口与铸件连接处。

在铸件出型或清除型芯后作外观检

1.铸件的设计结构不合理，如有尖角、厚截面突然变为薄

截面，产生冷却不均

2.砂型的强度太好，型芯的溃让性太差，阻碍了合金液的收缩，使铸件产生裂纹

1.改善铸件设计结构，消除尖角、厚截面突然变为薄截面的结构，尽量使铸件各部分均匀地同时冷却

2.采取各种措施，使铸件均匀地同时冷却

①根据厚大部位的形状，选择合适形状和尺寸的冷铁及其合理的设置位置

②正确地选择引入合金液的位置，防止局部过热

③适当降低浇注温度

缺陷名称

缺陷特征及

发现方法

形成原因

防止办法及补救措施

查、X光透视、荧光检查时可发现。

3.铸型局部过热

4.浇注温度太高

5.冷铁放置不正确

6.厚大部位无补缩合金液补充

7.铸件过早出型、冷却得太激烈

④把冒口和冷铁配合起来使用，增大铸件的温度剃度

3.尽量使铸件能顺序凝固

①在铸件的厚大部位安放冒口，并贴保温材料，使其凝固时间延长

②在铸件的厚大部位安放冷铁或急冷材料

③采用底铸式浇注系统，配用比较高的铸型

④适当降低合金液的浇注温度

4.降低砂型强度，增加其退让性

①将干砂型改为湿砂型

②降低砂型和型芯的紧实度

③用溃散性大的型砂代替强度大的型砂

④缩小型芯骨架、轮廓尺寸，防止其阻碍铸件的收缩

⑤使用空心的型芯，增强其退让性

5.对已翘曲的铸件，根据其形状和翘曲程度，采用冷的或热的矫正方法使铸件恢复原形

6.如上述措施都不能解决问题，则可考虑更换结晶间隔窄（即准固相温度范围窄）的高温高强度的合金

18.冷裂纹

也是铸件表面上出现的直线形或弯曲形的裂口，裂口表面有轻微的氧化。多出现在铸件内尖角、厚薄两截面的过渡部位、内浇口与铸件的连接处。用肉眼、荧光检查、X光检查均匀可发现

形成冷裂、翘曲与热裂的情况不同，冷裂纹是在低温下由于铸件冷却收缩受到铸型或型芯的阻碍出现的内应力大于合金在此温度下的强度而产生的。如果此内应力值仅超过此时合金液的屈服极限，则不会产生裂纹‘而只产生翘曲变形

19.翘曲

整个铸件或其个别部位的形状尺寸发生变化，用肉眼或测量仪器可测出

20.欠铸

表现为铸件的尖角、棱角、薄截面、狭缝隙未被合金液充满，铸件形状不完整。在清砂中或清砂后的外观检查中均可发现

1.合金的化学成分出现偏差，合金液的流动性差

2.合金液精炼不充分，含气和含氧化物夹渣多，使合金液粘度大

3.铸件和浇注系统的设计结构不合理，使薄壁处冷得快，厚大部位冷得慢，或防碍合金液的顺利充填

铸型和泥芯表面粗糙，使合金液流动阻力大，铸型的排气能力差，使气体压力增大，阻碍合金液充满尖角、狭缝，棱角

5.铸型材料的热容量大或导热系数大，使铸件薄壁、狭缝处冷得太快，1.严格控制合金液的化学成分符合标准，确保合金液的流动性

2.选用精炼效果好的精炼剂充分精炼合金液，尽量减少其含气量和氧化夹杂物含量，提高合金液的纯净度和流动性

3.在可能的情况下，改进铸件的设计结构，如加厚薄截面壁厚、加大厚薄截面转接处圆弧R等

4.采用底注法开放式浇注合金液时，要以连续均匀的液流较快地浇满铸型

5.适当提高合金液的浇注温度

6.选用透气性好的型砂、芯砂材料和配方，控制好铸型和型芯的紧实度及均匀性

7.在出现欠铸的部位安放出气冒口或设通气孔，消除型腔中气体的反压

8.用隔热保温涂料涂敷容易产生欠铸、冷隔处的铸型型腔，降低此处铸型的导热性，使合金液能充满此处

缺陷名称

缺陷特征及

发现方法

形成原因

防止办法及补救措施

而使合金液流不到尖角，薄壁、薄筋等部位

21.偏析

多在铸件的厚大部位中心及其上部，为灰色到黑色的形状不规则的斑点。多伴有疏松或缩孔。在氧化处理后外观检查即可发现

1.在浇注前合金液成分已不均匀

2.浇注温度过高

3.铸件厚大部位冷却太慢

4.混入了低熔点合金元素

1.严格控制合金的配料和熔炼过程，防止低熔点和高熔点杂质混入合金液

2.在浇注要前充分搅拌合金液，使其各部分成分均匀

3.在铸件冷却慢的厚大部位安放冷铁或扎通气孔，使之快冷和防止此处气垫反压大而阻碍合金液来补缩

4.降低浇注温度，缩短铸件的凝固时间

22.针孔

为铸件上针尖状不同大小的圆形或苍蝇脚形小孔洞，其表面光滑。多在后凝固的铸件厚大部位产生。在X光透视、检查宏观试片和机械加工中发现。在X光底片上呈小黑点状

1.原材料和回炉料未烘干，本身含有水分

2.熔炼用坩埚、浇包、工具等未烘干，带入了水分

3.熔炼时空气湿度大，浇注时有过堂风吹过

4.精炼剂中氯化物和氯气的含水量超标

5熔化时间太长，熔化温度过高，合金液精炼后到浇注的时间太长，被二次吸气和氧化

6.熔剂和涂料中水分含量超标，或涂料未烘干

7.铸型型砂的湿度太大

1.原材料和回炉料在入炉前应经过吹砂，清除表面的氧化物、脏物，并预热到500℃左右才允许入炉熔化

2.坩埚要预热到700℃左右（呈暗红色）才能装料熔化

3.已有严重针孔的炉料应经过重熔精炼并确认合格后才允许使用

4.控制熔化温度不超过750℃，整个熔化时间不超过4h（指开始熔化→浇注完毕），一次精炼的不超过1h；二次精炼的不超过1.5h

5.严格控制氯化物和氯气等精炼剂的含水量不超标（0.06%~0.1%），用氯气精炼时，精炼温度应控制低一些

6.控制合金液的浇注温度在工艺规程规定的下限

7.当空气的绝对湿度大时，为减少针孔，可进行二次精炼或采用覆盖剂熔化合金

8.如采用氯盐精炼，应按规定将氯盐彻底烘干，方可使用。并在精炼后保温5~8min，再清除熔渣和浇注。合金液的精炼温度以超过其熔点75~100℃为好

9.严格控制铸型型砂的含水量在规定标准的下限

10.采用热容量大、导热系数大的材料作铸型材料，以加快铸件的冷却速度

11.对要求无针孔的大面积铸件（如冰箱内胆吸塑模铸件）可在其铸型型腔上安放数十至数千块冷铁，获得快速凝固无针孔的细晶粒表面层

12.必要时，可把某些重要的铸件改用金属型铸造或压力铸造

仅供参考

第五篇：高职实训设备故障原因及对策

摘 要：由于职教学校维修专业人员有限，在设备维护管理方面存在一些问题和困难。结合几个设备故障实例，通过分析故障的直接、间接原因，提出了解决的思路和通用对策，可供实训教学、设备管理相关人员参考。

关键词：设备故障；原因分析；解决对策

随着我院近几年的高速发展，各系部各类设备品种、数量增多，性能价值提高，设备出现故障的数量和频率也随之增加。出现故障就要维修，维修设备自然要分析原因，然后针对产生原因采取相应解决措施。这里的“原因”，通常是指造成故障的直接原因。但有时再深入分析故障的普遍原因，能够有助于我们预防故障，消除故障，从根源上减少故障。以下通过几个实例加以分析。数控车床车刀车到卡盘

1.1 故障现象

在z向走刀车外圆时，拍急停无效，直至车到卡盘三爪，切断电源才停车。

1.2 可能原因

（1）操作失误：有程序错误、z向对刀错误、换刀错误等。本例是程序调用错误。（2）设备故障：有软限位失效、硬限位行程开关失效、急停开关失效等。本例是急停开关失效。

1.3 检查处理

经现场检查plc信号，急停开关按下后输入信号不在紧急停止回路中，厂家工程师承认接线错误并改正。

1.4 分析及对策

批量产品接线错误十分罕见，是偶发故障，当然属于厂家责任，我们作为用户自身似乎没有什么问题。但是我们可以多问几个为什么：

（1）设备内部错误预先发现不了吗？确实，对于机床内部的问题，我们一般无法发现。但是急停开关是重要的安全装置，并且使用频率很高，就算验收时没有发现，经过一段时间使用之后，现场使用设备的教师、学生一定可以发现。对策：严格新设备验收制度；强调故障报告制度，要求出现不正常状况时保持现场，并立即报告设备责任人处理记录。

（2）出现紧急情况就应该立即拍急停吗？出现紧急情况立即拍急停是常用方法，但不一定是最佳的方法。以数控车为例，要使进刀停下，根据情况紧急程度依次可以按“进给保持”键、“复位”键、“急停”按钮。实践中通常应该优先按“进给保持”键，这样对机床尤其对刀具损伤最小，其次应该按“复位”键，这样停止迅速，迫不得已才按“急停”键。在这一点上，许多人都忽视了。对策：实训教学程序设计要结合生产实际，在教学程序中强化多种紧急情况的应对措施这一重要环节，并在实切前空车演练娴熟。

（3）学生熟悉紧急情况的应对措施就可以了吗？众所周知，来实习的学生程度不

一、态度不

一、人多手杂，因此一定会出现操作失误，一定会出现应对失当。因此我们应该加强对学生的安全教育、增加责任心、加强指导，另外还可以利用设备本身功能加强安全性。现代的机械设备，通常都有多重安全设施。数控设备在移动部件上先后有软限位和硬限位防止超程。本例中，只要两种限位之一动作就不至于发生故障。对策：定期、全面地检查设备的各种安全装置，并调整适当，并以制度形式固定下来。

螺杆空压机报警停机

2.1 故障现象

空压机显示屏报警提示过载停机。此空压机经常过载报警，在厂家维修前只好强行启动或用原活塞式空压机替代应急。

2.2 故障原因及处理

归纳厂家工程师多次维修情况，引起故障的原因有以下几点：（1）累积运行时间超设定，到了停机检修周期。对此必须换空滤、油滤、换油；有时是自己修改参数强行延长检修周期。（2）冷却油路不通畅。油中含水含气，换油解决。（3）卸荷阀失效。更换卸荷阀。

2.3 分析及对策

以上多次故障，都是联系厂家工程师来维修，其中更换滤芯和机油的费用每次在3千元以上。而卸荷阀失效由于维修部没有配件，等待了三个多月，严重影响工作。维护、维修费用高、等待时间长促使我们反思：

（1）专业设备的维护只能外包吗？螺杆空压机自动化程度高、性能好、技术含量高，类似的高技术设备全部都立足于自修困难较大也无必要。但是，有困难不等于我们就无所作为，其中的维护保养还是可以自己做的。就算是高技术设备在设计时对维护的方便性一般也都有考虑。学校作为教学部门设备维护能力普遍不强，如果能够自行维护既快又省，还可以提高教师的动手技能，形成良好的实践风气。当然不是说维护就很容易，通常还是要进行专门的培训才可以胜任。对策：在购机时，要求对设备进行使用培训的同时，包含维护培训；同时建立对维护工作量进行补贴的制度。

（2）教学设备应该追求高性能吗？螺杆空压机的复杂程度尚不高，维修就远比活塞空压机困难。可以推论，那些几十万、上百万的设备维修维护成本更是不低，仅日常使用消耗也是一个巨大数字，因此最高级的设备在实习中很少使用。我们的职业教育的技能目标，无论是中级工还是技师，在操作环节实际上还只是初步的训练。实训设备是否大型、精度是否很高、自动化程度是否先进对实习效果影响其实并不大。退一步说，只论形象，一大排普通设备绝对比一两台高精度设备更有气势。例如，今年上半年，我系在《机械制造基础》课程一体化教学改革实践中，教室中安排了4台小型的台式车床，一学期就只消耗了几百元的刀具和工件；装了一台3千多元的大屏幕电视机联机到电脑，就起到了类似多媒体教室的效果。对策：实事求是，轻形式重实效，多购买小型、一般精度、使用费用低的设备用于课堂、车间实训教学。数控铣床工作台移动故障

3.1 故障现象

数控铣床采购时，厂家明确说针对教学设计，性能较差，从进校起就经常故障。开始工作台移动就不平稳，后来逐步严重，直到一移动就超载报警，无法使用。

3.2 故障原因及处理

超载原因不外乎两个方面：一则驱动功率不够；二则机械阻力过大。

驱动功率不够缺陷是厂家有意设计，要更换大一号的驱动器；负载阻力大经逐段排查，确定为导轨等多环节阻力大，需要全面检修传动部件。

3.3 分析及对策

面对这种情况，我们不由感慨：

（1）设备不一定是用坏的。一般来说设备是使用不当、使用损耗造成故障，但有时设备故障在使用之前就注定了。如数控铣床故障在制造环节就埋下隐患；又如模具实训中心的设备多发电气故障，是实验室环境潮湿造成；再如数控实训中心供气含锈隐患，是气管选材不当。对策：设备使用、管理人员应参与设备的选型、购置、布置等前期工作；适度改造设备。

（2）设备闲置也是要坏的。这台数控铣床虽然性能不佳，但是一开始还是可以用的。因为经常出现故障，维修跟不上，所以很少甚至长期不用，这样使机械部分锈蚀、电气部分受潮，设备性能进一步下降直至严重故障。它的导轨阻力大，就是因长期停机、缺油而加重的。实训中心曾经有台空压机，也是由于潮湿季节连续多月停机，潮气侵入使单向阀生锈卡住造成故障。对策：为维持设备性能，在设备维护制度中增加定期空运行项目。

结束语

随着国家对职业教育的重视，设备投入不断增加。设备维修维护任务，将会不断加重，需要各个相关部门都重视设备工作，才可以管好用好实训设备。尽管以上分析及对策只是在部分具体情况下做出的，但还是希望能对设备管理使用有所借鉴。

作者简介：倪健，男，江西机电职业技术学院，工程师、讲师，研究方向：机械制造工艺与装备。

欧阳毅文，男，江西机电职业技术学院，教授，研究方向：机械制造、液压与气动。