數(shù)控車床實(shí)踐教學(xué)的探索

錢燦榮

（肇慶學(xué)院 電子信息與機(jī)電工程學(xué)院，廣東 肇慶 526061）

在數(shù)控技術(shù)的推動(dòng)下，機(jī)械產(chǎn)業(yè)得到了飛速的發(fā)展，尤其是國內(nèi)外數(shù)控新技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控加工成為了機(jī)械產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展的新動(dòng)力.并且，數(shù)控技術(shù)的融入，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)加工的高精度、高質(zhì)量、高效率和自動(dòng)化，很大程度上縮短了產(chǎn)品的研發(fā)期.所以，在面對(duì)機(jī)械產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的需求上，數(shù)控技術(shù)專業(yè)人才的培養(yǎng)也隨之而來.從實(shí)際的情況來看，專業(yè)性的數(shù)控技術(shù)人才比較緊缺，關(guān)于全面性的人才培養(yǎng)仍是本科機(jī)械專業(yè)數(shù)控教育的關(guān)鍵.本文立足于數(shù)控車床實(shí)踐教學(xué)的若干經(jīng)驗(yàn)，從操作性的技能人才培養(yǎng)入手，就如何開展實(shí)踐性教學(xué)，闡述幾點(diǎn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn).

1 在實(shí)踐教學(xué)中，全面開展對(duì)刀環(huán)節(jié)與檢驗(yàn)對(duì)刀是否正確的操作教學(xué)

實(shí)踐教學(xué)的關(guān)鍵，在于學(xué)生的實(shí)際操作，對(duì)刀實(shí)際上是設(shè)置工件坐標(biāo)系的過程，而對(duì)刀是整個(gè)數(shù)控車床進(jìn)行的核心環(huán)節(jié).對(duì)刀的好壞直接影響著零件加工的安全和精準(zhǔn)性.所以，教師在該環(huán)節(jié)的教學(xué)中，要切實(shí)向?qū)W生落實(shí)這兩方面的教學(xué)點(diǎn).關(guān)于對(duì)刀實(shí)踐教學(xué)，關(guān)鍵在于起刀點(diǎn)的確定和偏置參數(shù)的設(shè)定.在實(shí)踐教學(xué)中，對(duì)刀方法主要有試切方法、定點(diǎn)對(duì)刀方法和光學(xué)儀器檢測對(duì)刀方法，每一種對(duì)刀方法雖然形式有所不同，但對(duì)刀原理是相同的.而試切對(duì)刀方法在實(shí)踐教學(xué)中，是最常用的對(duì)刀方法.

在實(shí)踐教學(xué)中，利用了試切對(duì)刀方法進(jìn)行對(duì)刀，主要的教學(xué)內(nèi)容是切實(shí)做好對(duì)刀步驟的教學(xué)，對(duì)于每一個(gè)對(duì)刀步驟，老師先示范，然后讓學(xué)生認(rèn)真操作，并在實(shí)踐中熟練各步驟的操作要領(lǐng).以GSK980TD數(shù)控車床系統(tǒng)為例的試切對(duì)刀步驟如下：

（1）刀補(bǔ)清零：【錄入】方式--按【刀補(bǔ)】鍵，顯示刀補(bǔ)未清零界面，按【翻頁】鍵翻頁到刀補(bǔ)界面001處--按【箭頭】鍵跳到001處—X0--按【輸入】鍵，Z0--按【輸入】鍵，2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、…N號(hào)刀補(bǔ)清零方法一樣.

（2）對(duì)1號(hào)刀（把1號(hào)刀設(shè)為基準(zhǔn)刀），刀具遠(yuǎn)離工件換刀，按【程序】--錄入方式--【向下翻頁】--T0100--按【輸入】鍵--再按【循環(huán)啟動(dòng)】鍵.

對(duì)Z軸：①【啟動(dòng)主軸】轉(zhuǎn)速在200轉(zhuǎn)左右--【錄入】方式--S1--【輸入】鍵--再按【循環(huán)啟動(dòng)】鍵.

②【手動(dòng)】方式--按正轉(zhuǎn)鍵，刀尖輕微車Z軸端面，X軸方向退出，Z方向不變--【錄入】方式--G50【輸入】鍵--Zo.o【輸入】鍵--再按【循環(huán)啟動(dòng)】鍵.（若有手輪可用手輪方式）.

對(duì)X軸：【手動(dòng)】方式--刀尖輕微車工件外圓，Z軸方向退出，X方向不變，移動(dòng)到安全位置停主軸，測量外徑--【錄入】--G50【輸入】鍵—X（外徑值）【輸入】鍵--再按【循環(huán)啟動(dòng)】鍵.

（3）對(duì) 2號(hào)刀：【程序】--【錄入】--TO200--按[輸入]鍵--再按【循環(huán)啟動(dòng)】鍵.

對(duì)Z軸：【手動(dòng)】方式，靠近工件，--【單步】方式，刀尖慢慢碰Z軸端面，碰到即停，--【刀補(bǔ)】--【錄入】--光標(biāo)移至102處，--輸入Zo.o--按【輸入】鍵，（若有手輪可用手輪方式）.

對(duì)X軸：【手動(dòng)】方式，刀具靠近工件外圓，刀尖慢慢碰X軸外圓，碰到即停，--【刀補(bǔ)】--【錄入】--光標(biāo)移至102處，--輸入X軸外徑值，按【輸入】鍵.

（4）對(duì)3，4，…N號(hào)刀的過程與2號(hào)刀相同，但要把光標(biāo)移至 103、104、……10N處.

（5）檢查對(duì)刀是否正確：

①【程序】【--錄入】--T0101--按【輸入】鍵 --再按【循環(huán)啟動(dòng)】鍵，--輸入Go，X（對(duì)刀外徑值+0.5mm），Zo.o--按【輸入】鍵--再按【循環(huán)啟動(dòng)】鍵.

②【程序】--【錄入】--T0202--按【輸入】鍵--再按【循環(huán)啟動(dòng)】鍵，--輸入 Go，X（對(duì)刀外徑值 +0.5mm），Zo.o--按【輸入】鍵--再按【循環(huán)啟動(dòng)】鍵.

③按上面兩個(gè)步驟，兩把刀刀尖停留的位置應(yīng)該是設(shè)置點(diǎn)X（對(duì)刀外徑值+0.5mm），Z0.0，并且是同一點(diǎn)，說明對(duì)刀正確，否則重新對(duì)刀.

注意，對(duì)刀后不能使用手動(dòng)換刀鍵，否則對(duì)刀失敗，刀補(bǔ)被清除.

2 刀具補(bǔ)償量的修改：

在對(duì)刀的過程中，無論是何種對(duì)刀法，出現(xiàn)一定程度的偏差是不可避免的，尤其是對(duì)于初學(xué)的學(xué)生.所以，對(duì)于對(duì)刀刀偏量（刀具補(bǔ)償量）的修改，是對(duì)刀教學(xué)的重要內(nèi)容.在實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)于存在的刀偏量，往往是不知道如何下手修改，于是加工出來的工件尺寸跟圖紙有誤差.對(duì)此，為讓學(xué)生學(xué)會(huì)偏量的修改操作，通過修改刀補(bǔ)使工件達(dá)到要求尺寸，以GSK980TD數(shù)控車床系統(tǒng)為例進(jìn)行刀具偏量即刀補(bǔ)修改方法.

（1）讓學(xué)生將設(shè)備設(shè)置成參數(shù)的主功能狀態(tài)；

（2）【錄入】方式--按【刀補(bǔ)】鍵--【翻頁】鍵翻頁到刀補(bǔ)界面001至00N處，按【箭頭】鍵跳到所需刀號(hào)上--X（當(dāng)時(shí)顯示數(shù)值）--按【輸入】鍵.；

（3）絕對(duì)坐標(biāo)輸入法：根據(jù)大減小，小加大的原則，在“001--00N”處修改，如2號(hào)刀切槽直徑大了0.1mm，而在002處是X50.1，可輸入X50.0，減少2號(hào)刀補(bǔ)；

（4）相對(duì)坐標(biāo)法：如3號(hào)刀車外階臺(tái)時(shí)發(fā)現(xiàn)長度短了0.2mm，而在003處是Z60，可在3號(hào)刀Z軸刀補(bǔ)可輸入W+0.2，即可.

（5）退出刀偏量的修改.

3 在實(shí)踐教學(xué)中優(yōu)化教學(xué)程序，確定數(shù)控車床編程的整體思路和方法

在數(shù)控車床教學(xué)中，學(xué)生對(duì)于數(shù)控編程的學(xué)習(xí)尤為重要.在此點(diǎn)上，教學(xué)的目標(biāo)是“培養(yǎng)學(xué)生整體的編程思路”，而教學(xué)目標(biāo)付諸于實(shí)踐教學(xué)的時(shí)候，學(xué)生編程思路的整體構(gòu)成是循序漸進(jìn)的，一般是如下的演變過程：對(duì)零件圖紙的分析，并在工藝的設(shè)計(jì)中，完成加工方案的確定，以及數(shù)控車床、刀具等的選擇，進(jìn)而形成最終的走刀路線；基于設(shè)計(jì)需求，構(gòu)建零件的幾何模型，并通過計(jì)算確定刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡；在數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)各零件的加工程序進(jìn)行生成，并對(duì)相關(guān)的生成參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化，或用手工編程，以最終生成合格的零件.

在上述教學(xué)思路的引導(dǎo)下，實(shí)踐教學(xué)主要是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際問題的處理能力，在實(shí)際操作下對(duì)相關(guān)技術(shù)流程進(jìn)行熟練.在實(shí)踐教學(xué)中形成“3環(huán)節(jié)、5步驟”的教學(xué)過程，才能完善學(xué)生整體的編程思路.利用“3環(huán)節(jié)、5步驟”，來構(gòu)建系統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)框架.并且在落實(shí)“3環(huán)節(jié)、5步驟”的實(shí)踐教學(xué)中，教師充分發(fā)揮好指導(dǎo)的作用，操作技術(shù)的要點(diǎn)進(jìn)行明確，以提高學(xué)生實(shí)際操作的有效性和安全性.

3環(huán)節(jié)是：一看和算，在看懂零件圖樣的基礎(chǔ)上，準(zhǔn)確計(jì)算出走刀軌跡的坐標(biāo)值；二編和輸，對(duì)清單進(jìn)行編程，并將程序輸入至車床數(shù)控系統(tǒng)中；三驗(yàn)和試，對(duì)編程好的程序進(jìn)行仿真驗(yàn)證，并在驗(yàn)證之后進(jìn)行調(diào)試，確保程序的準(zhǔn)確無誤.

5步驟是：①在進(jìn)行程序編程之前，需要對(duì)零件的工藝進(jìn)行全面的分析，尤其是加工工序、圖樣要求，都是要求在編程之前進(jìn)行明確.并且在此教學(xué)環(huán)節(jié)上，學(xué)生對(duì)于刀具的選擇、切削深度、切削速度、轉(zhuǎn)速的控制，在實(shí)際學(xué)習(xí)操作中積累經(jīng)驗(yàn).②在工藝的分析基礎(chǔ)上，建立工件的坐標(biāo)系.③走刀運(yùn)動(dòng)軌跡的確定，是數(shù)控車床的關(guān)鍵.在該步驟，選擇好的加工工序、方案和路線，并寫出坐標(biāo)值.④在以確定的走刀軌跡基礎(chǔ)上，需要進(jìn)行清單程序的編寫.⑤程序編寫之后，對(duì)程序進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)試.在該環(huán)節(jié)上，要特別注重學(xué)生操作的引導(dǎo).

4 在實(shí)踐教學(xué)中優(yōu)化操作程序

數(shù)控車床的操作要點(diǎn)，在于操作能力的培養(yǎng).學(xué)生在實(shí)際操作中，操作細(xì)節(jié)的好壞，直接影響著數(shù)控車床工作的成敗.所以，在該部分的教學(xué)上，要在實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生操作能力和細(xì)節(jié)處理的能力.從實(shí)踐教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)來看，操作編程的教學(xué)要點(diǎn)主要有如下：

4.1 對(duì)于走刀路線的確定.走刀的起刀和退刀點(diǎn)確定，是在毛坯尺寸的考慮之下，對(duì)起始點(diǎn)的位置進(jìn)行精準(zhǔn)的確定.起刀點(diǎn)的位置不能選擇離零件毛坯過近，也不能太遠(yuǎn)，太遠(yuǎn)的起刀點(diǎn)會(huì)增加走刀的時(shí)間，降低了車床的工作效率.在退刀上，要注意足夠的空間，這是防止工件與刀具碰撞的關(guān)鍵.

4.2 編程的關(guān)鍵在于指標(biāo)的設(shè)置，尤其是設(shè)置好編程的指標(biāo)，是后續(xù)車床操作的前提.

4.3 倒角起刀點(diǎn)的坐標(biāo)確定.基于倒角起刀點(diǎn)的精準(zhǔn)度需求，其起刀要預(yù)留余量.并在精準(zhǔn)的計(jì)算下，確定倒角起點(diǎn)在縱向和橫向的坐標(biāo)值.

4.4 切斷刀的寬度考慮.一般情況下，切斷刀的寬度在2mm至4mm，這就決定了槽的寬度要大于切斷刀，以確保槽的加工工藝.

4.5 加工中，控制螺紋的端點(diǎn)距離是關(guān)鍵.在數(shù)控車床中，車螺紋具有一定的加速和減速的過程，這就強(qiáng)調(diào)：在該段加速和減速的距離下，螺距無法形成均勻的狀態(tài).據(jù)此，在車螺紋的過程中，要確保兩端設(shè)置出足夠的加減速的距離，若在允許的情況下，一般每邊保留一個(gè)螺距的距離.

4.6 對(duì)于直角退刀技術(shù)的掌握.在退刀操作中，首先要注意工件與刀具的碰撞問題.據(jù)此，為避免碰撞問題的出現(xiàn)，在退刀中，以直角退刀的方式為宜.這點(diǎn)，在實(shí)踐教學(xué)中，是需要特別明確的學(xué)生操作要點(diǎn)之一.

5 結(jié)語

數(shù)控車床已成為機(jī)械產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程的重要元素，關(guān)于全面型、創(chuàng)新型的技術(shù)人才培養(yǎng)，是數(shù)控車床教學(xué)的關(guān)鍵.實(shí)踐教學(xué)模式是新的社會(huì)需求背景下，數(shù)控車床實(shí)踐教學(xué)是大學(xué)本科機(jī)械專業(yè)必修課程，在實(shí)踐教學(xué)中，落實(shí)對(duì)刀方法、檢驗(yàn)對(duì)刀是否正確、修改刀偏量、程序編程、操作等方面的技術(shù)，是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，切實(shí)提升人才綜合素質(zhì)的重要舉措.所以，在面對(duì)社會(huì)需求的變化和人才培養(yǎng)機(jī)制的需求下，要全面而具體的開展數(shù)控車床實(shí)踐教學(xué)，實(shí)現(xiàn)多技能、復(fù)合型、全面型、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng).

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