數(shù)控銑床實習課程的教學實踐探討

摘要：通過數(shù)控銑床實習的培訓授課，使學生能達到廣東省技能監(jiān)定中心數(shù)控銑床操作工中、高級工水平，學生能獨立看懂圖紙加工要求，分析零件圖和數(shù)控加工工藝，編制加工程序，仿真模擬加工并加工出合格的工件，學生能從實際出發(fā)正確并較全面地掌握數(shù)控銑床的編程及操作技能，進而提高學生對數(shù)控銑床編程、操作和加工零件的能力。

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床 加工 編程 工藝

數(shù)控機床是一種通過數(shù)字信息，控制機床按給定的運動軌跡，進行自動加工的機電一體化的加工裝備，經(jīng)過半個世紀的發(fā)展，數(shù)控機床已是現(xiàn)代制造業(yè)的重要標志之一，是大到一個國家、小到一個企業(yè)綜合實力的體現(xiàn)。隨著我國世界制造工廠地位的確立，社會和企業(yè)界對數(shù)控機床方面技能型人才的需求也越來越強烈。

數(shù)控銑床是數(shù)控加工中使用最廣泛的數(shù)控設(shè)備之一，對于數(shù)控銑床實習，應針對高等職業(yè)院校的人才培養(yǎng)方案及教學計劃合理安排數(shù)控銑實習課程的教學內(nèi)容。

我們的學生都是經(jīng)過高考才從普通高中進入到高職高專學習，之前從未接觸過機床設(shè)備，缺少基本的機械知識。因此，我們在開設(shè)數(shù)控銑床實習課程之前都會安排學生進行《機床認識與普通機床實訓》、《機械制圖》等課程的學習，使學生先對機械零件有一個簡單的認知，然后再逐步的學習比較困難的知識，但是這遠遠不能滿足數(shù)控銑床工作崗位的需要，僅憑這些知識是難以熟練的使用數(shù)控銑床加工出合格零件的。要想有效的解決這一問題，我們應該積極的開展實習教學，重點鍛煉學生的實踐能力。由于實習教學包括教學內(nèi)容和教學手段兩方面，要想使學生有一個好的實習效果，必須在兼顧這兩方面的同時努力提高學生的學習積極性。

1 教學內(nèi)容

本實習使用的數(shù)控銑床為GSK990M廣州數(shù)控系統(tǒng)、YL1632k3型銑床（機械變速、手動換刀），教學分為以下6個方面：

1.1 安全文明生產(chǎn)教育

文明生產(chǎn)和安全操作技術(shù)，是搞好企業(yè)經(jīng)營管理的重要內(nèi)容之一，它直接涉及到國家、企業(yè)、個人的利益；影響著企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益；影響著設(shè)備的利用率和使用壽命；影響著企業(yè)員工的人身安全。作為高職院校的學生，在學習的初期，就要培養(yǎng)良好的文明生產(chǎn)和安全生產(chǎn)習慣，為將來走向工作崗位，打下良好的基礎(chǔ)。數(shù)控機床自動化程度較高，為了充分發(fā)揮機床的優(yōu)越性，安全文明生產(chǎn)是現(xiàn)代企業(yè)管理的一項十分重要的內(nèi)容，而數(shù)控加工是一種先進的加工方法，它與通用機床加工相比較，在許多方面，提高生產(chǎn)率、管好、用好、修好數(shù)控機床，顯得尤為重要，操作者除了掌握數(shù)控機床的性能，精心操作以外，還必須養(yǎng)成文明生產(chǎn)的良好工作習慣和嚴謹工作作風，具有較好的職業(yè)素質(zhì)、責任心和良好的合作精神。

1.2 課程內(nèi)容銜接

經(jīng)過《機床認識與普通機床實訓》課程的學習，學生已經(jīng)初步掌握了普通機床的使用范圍，機床結(jié)構(gòu)，機床分類及傳動系統(tǒng)等方面的知識。所以在數(shù)控銑床實習課中就需要把數(shù)控銑床的這些方面的知識都掌握了，然后進行分析比較，找出兩者的區(qū)別和各自的優(yōu)勢。采用這種方式學習數(shù)控銑床，能把很多的課程內(nèi)容銜接在一起，教學效果往往會事半功倍。

1.3 基礎(chǔ)知識掌握

數(shù)控機床操作面板；數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)；數(shù)控機床的分類；數(shù)控機床操作系統(tǒng)的分類；數(shù)控機床坐標系和運動方向；機床回參考點；數(shù)控銑床工件坐標系選擇（G54~G59）和工件坐標系設(shè)定（G92）的區(qū)別；設(shè)置方式的不同對編程和在機床設(shè)置操作上的區(qū)別；確定編程原點；常用刀具（立銑刀、球刀、成形刀等）；常見零件的裝夾及工夾具的基準測定和調(diào)整；常用量具的使用。

本部分屬于必須掌握的基本知識，是正確使用機床、刀具及合理編程的基礎(chǔ)。必須對這個部分進行重點的說明，可以有效的避免編程和操作上的失誤。另一方面，為了加工出合格的零件，材料、工夾具也必須按照基準準確無誤地安放，這同樣是合理加工不可忽視的過程。

1.4 數(shù)控編程和工藝

結(jié)合GSK990M廣州數(shù)控銑床數(shù)控系統(tǒng)程序段格式、N、G、X、Y、Z、F、S、T、M、EOB等功能字，數(shù)控銑床加工工藝和加工時的注意事項以編程舉例的形式加以說明，其中重點是G00(快速定位)、G01（直線插補）、G02(順圓弧插補)、G03(逆圓弧插補)、G04(暫停)、G40(刀具補償取消)、G41(左刀補)、G42(右刀補)、G81(鉆孔)、M98(子程序用)、M99(子程序結(jié)束)及這些代碼的使用特點、節(jié)點計算，其他代碼作為一般講解。Mastercam等自動編程軟件在數(shù)控實習中為介紹內(nèi)容。

學習數(shù)控銑床的編程，不僅要掌握程序編制的各方面基礎(chǔ)知識，掌握數(shù)控系統(tǒng)所規(guī)定的有關(guān)程序結(jié)構(gòu)、格式要求和各指令運用，還要有扎實的金屬切削知識，較全面的工藝分析、處理能力，才能快速準確地編制出各種零件的加工程序。

在數(shù)控編程中加工工藝是一項重要內(nèi)容，主要通過加工程序（代碼）得以體現(xiàn)，其目的就是要合理、有效地使用數(shù)控機床和刀具，對材料進行精確、高效的加工，實現(xiàn)數(shù)控加工中的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗的要求。在數(shù)控編程尤其是在手工編程中如果考慮不周將會直接影響加工精度和表面質(zhì)量，甚至損壞機床，因此要結(jié)合相關(guān)內(nèi)容進行分析。著重分析刀具在加工時的切入和引出點、順銑\\逆銑和走刀方式在加工時對零件的影響、避免各種可能出現(xiàn)的干涉、切削三要素的合理使用等。對于數(shù)控機床來說加工工藝應有很大的靈活性，同一個零件的加工會出現(xiàn)多種工藝方案，這就要求針對不同條件靈活選擇，選出最優(yōu)的方案，并在實際編程和操作環(huán)節(jié)中加以運用。

1.5 手工編程

結(jié)合學生所學的看圖分析能力，編程知識，要求學生按照不同的零件圖進行手工編程。圖紙為各種適合于手工編程加工的數(shù)控銑削零件。在數(shù)控銑床上對圖1所示的零件進行四周輪廓加工。編制加工程序的步驟如下：

1.5.1 確定工藝路線 ①起刀點選在A點，其坐標為X=-50，Y=-50。按圖中虛線所示，沿箭頭方向銑削一周。②因零件厚度較大（40mm），故在Z向分兩次進給，即進給20mm銑削一周，再進給20mm 銑削一周。

1.5.2 選擇刀具 根據(jù)加工要求，選直徑20mm的立銑刀，刀具材料為W18Cr4V。

1.5.3 確定切削用量 根據(jù)工件材料、刀具材料及數(shù)控加工特點，選主軸轉(zhuǎn)速為800r/min(s800)，進給速度取300 mm/min，兩次切削深度均為20 mm。

1.5.4 編制程序 因采用兩次切深進給，每次進給切削四周一次，故采用主程序和子程序的編程方法，這將會使整個程序簡單。（即將四周的過程編為子程序，然后由主程序調(diào)用兩次即可。）

加工程序：

O0001;(主程序)O1010;(子程序)

G90 G54 G00 X-50 Y-50;G42 G01 X-30 Y0 F300 D2;

M03 S800; M08;

G43 G00 H2; X100;

Z10;G02 X300 Y0 R100;

G01 Z-20 F300; G01 X400 ;

M98 P1010;Y300;

G49 G00 Z100; G03 X0 Y300 R200

G28 X0 Y0;G01 Y-30;

M05; G40 G01 X-50 Y-50;

M30;M09;

M99;

1.6 零件加工

盡管學生已經(jīng)接受了嚴格的理論知識學習和編程練習，但是在實際的操作中還是很可能會出現(xiàn)一些未知的問題，必須加強對學生的安全措施和安全教育。另外，在零件加工期間，學生著裝應符合要求，禁止在實習場地進行與實習無關(guān)的活動。

機床操作與零件加工需要學生進行夾具安裝、材料裝夾、刀具安裝、輸入程序、設(shè)定刀補值、確定編程原點、模擬運行、實際加工等一系列操作，從編好的程序中選出若干個程序，在特制鑄鋁件上精加工至實際尺寸。實際操作需要教師認真、準確、細致地指導學生完成每一步操作，結(jié)合理論課內(nèi)容讓學生理解和掌握數(shù)控銑零件的加工技能。

通過理論和實際操作，可以滿足數(shù)控銑床實習的教學要求，同時也提高了學生的動手能力和解決問題的能力。

2 教學手段

傳統(tǒng)的理論教學模式是板書加工口述，對于數(shù)控教學已經(jīng)不能滿足要求，多媒體教學和計算機的使用成為了理論教學的有力幫助。與數(shù)控專業(yè)相關(guān)的軟件，在多媒體教學中應該得到體現(xiàn)，讓學生在了解的基礎(chǔ)上能夠掌握使用。

2.1 極域電子教室軟件的使用

使用極域電子教室軟件實現(xiàn)教師機對學生機的廣播、監(jiān)控、屏幕錄制、屏幕回放、語音教學等操作來統(tǒng)一地進行管理與監(jiān)控，輔助學生完成電腦軟件的學習、使用。從而使我們在傳統(tǒng)的理論教學模式中解放出來，不再是以前的板書加口述，教學形式多樣化，師生互動逐漸增多。

2.2 AutoCAD軟件的使用

我們上課用的是AutoCAD2008，對于課程中出現(xiàn)的零件圖樣，用此軟件可以方便繪制成形，可對加工零件圖樣進行輔助數(shù)值計算和三維圖形建模等。

2.3 CAD/CAM軟件的使用

我們上課用的是MasterCAM9.0版自動編程軟件，對于復雜零件的編程，可利用軟件自動生成數(shù)控加工程序。具體步驟如下：零件圖樣工藝分析→用曲線、曲面或?qū)嶓w表達工件→生成加工軌跡→刀具軌跡的仿真檢驗→后置處理生成程序→傳輸給數(shù)控機床，實施加工。

2.4 數(shù)控加工仿真軟件的使用

我們上課用的是廣州超軟有限公司的數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，它是一個應用虛擬現(xiàn)實技術(shù)于數(shù)控加工操作技能培訓和考核的仿真軟件，具有教學功能、考試功能和遠程教學功能，其數(shù)控可仿真FANUC和SIEMENS、廣州數(shù)控、華中數(shù)控等多種主流數(shù)控系統(tǒng)，并配備了數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等幾十種機床面板，給數(shù)控理論教學帶來很大方便。

通過理論和實踐環(huán)節(jié)的有機結(jié)合，以及教師啟發(fā)性的教學，可以使學生的知識和實踐能力得以提高，在數(shù)控實習的教學當中取得了良好的效果。

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