面向卓越工程師培養(yǎng)的數(shù)控綜合實(shí)驗(yàn)改革

何 俊， 鄧成軍

(四川大學(xué) 制造科學(xué)與工程學(xué)院, 成都 610065)

面向卓越工程師培養(yǎng)的數(shù)控綜合實(shí)驗(yàn)改革

何 俊， 鄧成軍

(四川大學(xué) 制造科學(xué)與工程學(xué)院, 成都 610065)

針對(duì)卓越工程師培養(yǎng)和企業(yè)人才需求，在分析數(shù)控實(shí)驗(yàn)教學(xué)基礎(chǔ)上，建立以數(shù)控系統(tǒng)故障診斷與維修，復(fù)雜零件多軸編程，在線檢測(cè)三大模塊為依托的數(shù)控綜合實(shí)驗(yàn)體系。該體系以主流FANUC和西門(mén)子數(shù)控系統(tǒng)為對(duì)象，開(kāi)展數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)故障診斷和機(jī)床精度調(diào)試實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用UG軟件和數(shù)控機(jī)床進(jìn)行整體葉輪四軸計(jì)算機(jī)編程和加工實(shí)驗(yàn)，并用Powerinspect軟件編制自動(dòng)在線檢測(cè)程序，由測(cè)頭檢驗(yàn)葉輪加工質(zhì)量。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)體系，學(xué)生圍繞數(shù)控機(jī)床故障診斷維護(hù)、計(jì)算機(jī)多軸數(shù)控編程、在線檢測(cè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，全面提升數(shù)控技術(shù)運(yùn)用能力，取得良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

數(shù)控技術(shù)； 故障診斷與維修； 數(shù)控編程； 在線檢測(cè)； 實(shí)驗(yàn)改革

0 引 言

數(shù)控技術(shù)是機(jī)械制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化和集成化的必要手段，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展決定著生產(chǎn)加工的效率、成本和質(zhì)量，進(jìn)而影響著企業(yè)及其產(chǎn)品在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)能力[1]，有人說(shuō)，21世紀(jì)機(jī)械制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)，實(shí)質(zhì)上就是數(shù)控技術(shù)和數(shù)控技術(shù)人才的競(jìng)爭(zhēng)[2]。目前伴隨我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)取代傳統(tǒng)設(shè)備成為生產(chǎn)主力，隨之而來(lái)的是應(yīng)用型人才尤其是掌握數(shù)控應(yīng)用技術(shù)的高級(jí)技能人才的缺失[3]。教育部于2010年6月正式提出“卓越計(jì)劃”，旨在培養(yǎng)一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)，適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類(lèi)型工程技術(shù)人才[4]。傳統(tǒng)的數(shù)控教學(xué)實(shí)驗(yàn)主要圍繞簡(jiǎn)單數(shù)控手工編程和三軸數(shù)控電腦編程，而且通常采用軟件模擬的方法來(lái)驗(yàn)證程序，這與卓越工程師培養(yǎng)要求相去甚遠(yuǎn)， 導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)與卓越工程師培養(yǎng)脫節(jié)，本文在傳統(tǒng)數(shù)控實(shí)驗(yàn)教學(xué)基礎(chǔ)上面向卓越工程師培養(yǎng)，對(duì)數(shù)控綜合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革，圍繞數(shù)控系統(tǒng)故障診斷與維護(hù)、多軸數(shù)控加工編程、在線檢測(cè)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

1 數(shù)控實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀

在當(dāng)前我國(guó)高校數(shù)控教學(xué)不同程度的開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)，形式多樣，按內(nèi)容主要分為3個(gè)方面：① 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)和原理，主要了解數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理，方便機(jī)床操作；② 數(shù)控機(jī)床的操作，在老師指導(dǎo)下進(jìn)行機(jī)床操作和數(shù)控加工準(zhǔn)備工作；③ 數(shù)控機(jī)床的編程，通過(guò)手動(dòng)方式或電腦編程獲得數(shù)控程序，通過(guò)軟件模擬或真實(shí)機(jī)床加工驗(yàn)證程序的正確性。

以上傳統(tǒng)數(shù)控實(shí)踐教學(xué)，可以讓學(xué)生了解數(shù)控機(jī)床和進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)控編程，了解數(shù)控代碼的含義，加深課本知識(shí)的理解。但是卓越工程師計(jì)劃需要培養(yǎng)能夠適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的工程技術(shù)人才，顯然傳統(tǒng)的數(shù)控實(shí)驗(yàn)教學(xué)無(wú)法適應(yīng)卓越工程師計(jì)劃，為此針對(duì)當(dāng)今企業(yè)的真實(shí)需求，開(kāi)展數(shù)控綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。

2 數(shù)控綜合實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

數(shù)控技術(shù)集機(jī)械、電子、電氣控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，有很強(qiáng)的綜合性，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求較高[5-6]。傳統(tǒng)的數(shù)控實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式只是對(duì)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解，對(duì)簡(jiǎn)單零件進(jìn)行手工編程了解各代碼的內(nèi)涵，零件精度檢測(cè)也停留在簡(jiǎn)單的量具測(cè)量上，這就導(dǎo)致本科生數(shù)控課程培養(yǎng)停留在基礎(chǔ)認(rèn)知上，缺乏有效的實(shí)驗(yàn)體系，培養(yǎng)企業(yè)所亟需的工程師。

伴隨目前數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，也暴露出機(jī)械行業(yè)在數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)技能人才的缺失和高校培養(yǎng)模式不能滿足企業(yè)需求的矛盾，企業(yè)面臨著數(shù)控機(jī)床故障無(wú)法自己維護(hù)，復(fù)雜零件多軸加工編程力量不足，零件加工檢測(cè)能力低下等一系列問(wèn)題，針對(duì)這些問(wèn)題，從培養(yǎng)卓越工程師出發(fā)，對(duì)數(shù)控技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)做出以下改進(jìn)：

(1) 增設(shè)數(shù)控機(jī)床故障診斷維護(hù)與優(yōu)化綜合實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)主要培養(yǎng)學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)床電氣、機(jī)械故障識(shí)別、維護(hù)的能力，同時(shí)優(yōu)化機(jī)床參數(shù)，提高設(shè)備性能。數(shù)控機(jī)床和普通機(jī)床區(qū)別較大，其控制系統(tǒng)功能強(qiáng)大結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一旦發(fā)生故障，企業(yè)無(wú)法依托自身實(shí)力排除故障，造成長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)等待，這就要求企業(yè)設(shè)備維護(hù)隊(duì)伍具有數(shù)控設(shè)備故障排除能力，為此針對(duì)性開(kāi)展有關(guān)實(shí)驗(yàn)。

(2) 復(fù)雜零件多軸數(shù)控加工工藝和編程實(shí)驗(yàn)：該實(shí)驗(yàn)主要培養(yǎng)學(xué)生復(fù)雜零件的數(shù)控加工工藝分析和多軸加工數(shù)控程序編制技能。復(fù)雜零件需要多軸加工設(shè)備才能保證其要求，但一方面多軸設(shè)備在高校十分罕見(jiàn)，同時(shí)由于設(shè)備貴重，往往不針對(duì)本科生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，只進(jìn)行簡(jiǎn)單的三軸加工實(shí)驗(yàn)，甚至是手工編程加工，實(shí)驗(yàn)教學(xué)落后，為解決這一問(wèn)題開(kāi)展數(shù)控多軸加工實(shí)驗(yàn)。

(3) 零件在線檢測(cè)實(shí)驗(yàn)：該實(shí)驗(yàn)主要培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械加工零件在線檢測(cè)方法和測(cè)量程序編制能力。傳統(tǒng)的零件檢測(cè)方法，需要熟練掌握各種量具的使用，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且零件超差無(wú)法修復(fù)只能報(bào)廢，批量零件只能抽查，無(wú)法嚴(yán)格保證加工質(zhì)量。在線檢測(cè)技術(shù)是一項(xiàng)新興技術(shù)，通過(guò)該技術(shù)可以提高零件加工精度和縮短測(cè)量時(shí)間，還可以作為數(shù)控程序一部分實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量，大大提高效率，為此開(kāi)設(shè)在線檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。

綜上，數(shù)控綜合實(shí)驗(yàn)涵蓋設(shè)備維護(hù)，多軸加工編程和在線檢測(cè)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行針對(duì)性培養(yǎng)。

3 實(shí)驗(yàn)體系總體設(shè)計(jì)

3.1 數(shù)控機(jī)床故障診斷維護(hù)與優(yōu)化

此模塊主要圍繞當(dāng)前主流的西門(mén)子和FANUC系統(tǒng)展開(kāi)，包含了控制系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)3個(gè)方面設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)子項(xiàng)目，完成控制系統(tǒng)故障檢修、機(jī)械系統(tǒng)檢修和機(jī)床精度調(diào)試等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。該部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)展依托南京翼馬數(shù)控有限公司生產(chǎn)的拆裝機(jī)床、伺服原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床機(jī)電綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，以及VL1060A立式加工中心，所開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如圖1所示。

圖1 數(shù)控機(jī)床故障診斷維護(hù)與優(yōu)化實(shí)驗(yàn)體系

本實(shí)驗(yàn)體系控制系統(tǒng)模塊通過(guò)伺服參數(shù)調(diào)試實(shí)驗(yàn)來(lái)明確各伺服參數(shù)對(duì)伺服電機(jī)的影響，從伺服電機(jī)開(kāi)環(huán)、閉環(huán)、前饋、反饋控制入手，明確伺服電機(jī)參數(shù)優(yōu)化。在以當(dāng)前主流數(shù)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，利用數(shù)控機(jī)床機(jī)電綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，掌握主流數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置、電路連接方式方法，同時(shí)依托操作臺(tái)上的開(kāi)關(guān)按鈕，屏蔽PLC信號(hào)，造成系統(tǒng)故障模擬數(shù)控系統(tǒng)故障以實(shí)現(xiàn)故障診斷目的。通過(guò)該模塊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生掌握伺服電機(jī)參數(shù)優(yōu)化，主流數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置和故障診斷與維護(hù)，解決控制系統(tǒng)問(wèn)題。

機(jī)械系統(tǒng)模塊，通過(guò)專(zhuān)用軟件模擬現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)和拆裝過(guò)程，同時(shí)依托拆裝用數(shù)控車(chē)床、銑床開(kāi)展拆裝實(shí)驗(yàn)，了解現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和絲杠螺母副、導(dǎo)軌副的安裝和精度修配、測(cè)量方法，掌握絲杠預(yù)緊和機(jī)械結(jié)構(gòu)幾何精度調(diào)整方法，通過(guò)該模塊的實(shí)驗(yàn)主要掌握數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的調(diào)整方法。

檢測(cè)系統(tǒng)模塊通過(guò)雷尼紹球桿儀檢測(cè)機(jī)床精度，同學(xué)們通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握球桿儀的使用和利用球桿儀檢測(cè)機(jī)床各坐標(biāo)軸的幾何精度、定位精度和兩軸連動(dòng)精度，通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而對(duì)數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)和機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到機(jī)床精度優(yōu)化的目的。

3.2 復(fù)雜零件多軸數(shù)控加工工藝和編程

數(shù)控加工技術(shù)正朝著高速化、高精度化、復(fù)合加工和智能化等方向發(fā)展[7]，多軸加工相對(duì)于傳統(tǒng)的三軸加工，刀具軸相對(duì)于工件的姿態(tài)角可以隨時(shí)調(diào)整，避免干涉，過(guò)切，欠切，可大大提高加工效率，成為關(guān)鍵復(fù)雜型面精加工的主要解決方法。經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，多軸加工設(shè)備逐步進(jìn)入本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)，但多軸加工難度大，教學(xué)案例缺乏，實(shí)驗(yàn)效果不理想。針對(duì)數(shù)控多軸加工研究和教學(xué)需要，選擇合適的模型，開(kāi)展數(shù)控多軸編程加工實(shí)驗(yàn)。

整體式葉輪數(shù)控加工一直是制造業(yè)的一個(gè)重要課題[8]，其形狀復(fù)雜，相鄰葉片空間狹小，容易造成刀具和加工表面干涉，針對(duì)葉輪加工的研究較多。為此選用整體式葉輪作為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

UG NX集CAD/CAM/CAE于一體的大型工程軟件，在國(guó)內(nèi)運(yùn)用范圍廣泛，為此選用通用的解決數(shù)控銑、加工中心編程的UG軟件[9-10]進(jìn)行編程，并可通過(guò)UG的加工仿真功能交互式的模擬演示材料按數(shù)控刀軌去除過(guò)程[11-12]，刀路流暢并且模擬驗(yàn)證無(wú)碰撞無(wú)過(guò)切后，在TH6350M臥式加工中心和VL1060A立式加工中心(添置數(shù)控橋式分度頭)上進(jìn)行四軸加工，以檢驗(yàn)編程效果。四軸加工機(jī)床成本低于五軸設(shè)備且介于定軸加工和五軸加工之間，它相比傳統(tǒng)三軸加工而言屬于變軸加工，但是相比五軸加工其功能受限，在進(jìn)行葉輪加工時(shí)，刀路規(guī)劃難度較大，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生盡快掌握多軸編程技巧。

葉輪四軸加工加工工藝和編程流程如圖2所示，具體步驟如下：

加工工藝規(guī)程制定：葉輪毛坯通過(guò)車(chē)加工獲得，葉輪主要加工部位為流道、葉片、根部圓角。為此葉輪加工遵循先粗后精，先主后次的原則，安排先整體粗加工，流道、葉片半精加工，流道、葉片精加工和清根工藝過(guò)程。

圖2 葉輪四軸加工工藝

自動(dòng)編程通用設(shè)置：葉輪加工通用設(shè)置主要包括建立坐標(biāo)系、葉輪模型、葉輪毛坯模型，安全平面設(shè)定，刀具創(chuàng)建等設(shè)置。這一部分的設(shè)置是所有UG自動(dòng)編程通用設(shè)置過(guò)程，其中刀具設(shè)定手四軸加工限制，其刀具切削刃長(zhǎng)度較長(zhǎng)，為此刀具選用受一定限制，選用立銑刀開(kāi)粗，球頭刀進(jìn)行后續(xù)加工。

葉輪整體粗加工編程：整體葉輪粗加工編程考慮到其效率，采用三軸半加工的方法，流道加工采用定軸輪廓銑實(shí)現(xiàn)，加工一個(gè)流道之后A軸旋轉(zhuǎn)固定角度繼續(xù)加工下一個(gè)流道，為盡量去除余量可進(jìn)行二次開(kāi)粗。由于流道、葉片為陣列構(gòu)成，為此可用刀軌陣列實(shí)現(xiàn)所有流道編程。

葉輪流道、葉片半精加工：三軸半開(kāi)粗的方式。

勢(shì)必導(dǎo)致流道和葉片局部余量過(guò)大，為此對(duì)流道和葉片進(jìn)行半精加工處理。四軸加工屬于變軸加工，和定軸加工一樣，自動(dòng)編程需要選擇驅(qū)動(dòng)方式和投影矢量，而且還需控制刀軸矢量。UG提供了多種的驅(qū)動(dòng)方式、投影矢量和刀軸矢量，針對(duì)葉輪加工采用可變軸輪廓銑方式進(jìn)行半精加工，采用曲面驅(qū)動(dòng)，朝向驅(qū)動(dòng)體作為投影矢量，插補(bǔ)矢量控制刀軸。插補(bǔ)矢量可以自己設(shè)定不同位置刀軸矢量，在此四軸加工實(shí)驗(yàn)中必須將所有的插補(bǔ)矢量繞Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)為零，同時(shí)經(jīng)過(guò)多次矢量調(diào)整和進(jìn)刀、出刀方式調(diào)整，方可得到理想的刀路。

流道、葉片精加工和清根處理：精加工是為了保證零件最終尺寸和提高表面質(zhì)量，其編程方法與半精加工類(lèi)似，只是刀路更密集。

切削過(guò)程仿真：UG自帶模擬機(jī)床，適當(dāng)修改參數(shù)和進(jìn)行設(shè)定，模擬機(jī)床和實(shí)驗(yàn)所用機(jī)床一致，切削過(guò)程仿真模擬完全可以檢驗(yàn)加工過(guò)程干涉等情況，程序無(wú)誤后便可進(jìn)行生成數(shù)控程序進(jìn)行加工。

上機(jī)加工：得到數(shù)控程序后，便可將程序?qū)霗C(jī)床，建立與編程一致的坐標(biāo)系后，便可進(jìn)行實(shí)際加工驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

圖3所示展示了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中葉輪自動(dòng)編程刀路及加工實(shí)體零件。

(a)葉輪模型(b)開(kāi)粗及二次開(kāi)粗刀路

(c)流道半精精加工刀路(d)葉片半精加工刀路

(e) 流道精加工刀路

(f) 葉片精加工刀路

(g) 清根精加工刀路

(h)仿真結(jié)果(i)數(shù)控代碼(j)葉輪加工結(jié)果

圖3 葉輪四軸自動(dòng)編程實(shí)驗(yàn)過(guò)程展示

通過(guò)開(kāi)展四軸數(shù)控編程實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們掌握基礎(chǔ)數(shù)控加工工藝規(guī)劃和使用軟件進(jìn)行自動(dòng)編程的流程，同時(shí)通過(guò)復(fù)雜葉輪編程掌握多軸編程方法。由于葉輪四軸編程刀路規(guī)劃比五軸復(fù)雜，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要不斷去調(diào)試刀軸矢量，難度較大，對(duì)以后多軸加工編程學(xué)習(xí)大有裨益。

3.3 加工過(guò)程在線檢測(cè)實(shí)驗(yàn)

檢測(cè)是機(jī)械加工過(guò)程中必不可少的環(huán)節(jié)，雖然數(shù)控機(jī)床本身具有較高精度，而且通過(guò)程序來(lái)控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)減少人工因素，大大提高了加工的精度。但是加工過(guò)程中存在讓刀、加工變形等因素影響實(shí)際加工精度，所以在加工過(guò)程中我們需要不斷進(jìn)行檢驗(yàn)以修正程序，提高加工質(zhì)量。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法依靠人工使用各種量具量規(guī)去測(cè)量，存在較大的測(cè)量誤差，并且許多尺寸無(wú)法用量具去測(cè)量，許多尺寸、形位精度的測(cè)量還必須將零件卸下方能進(jìn)行。這都導(dǎo)致零件的加工檢測(cè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且通常誤差修正起來(lái)非常困難，無(wú)法進(jìn)一步提高加工質(zhì)量。

在線檢測(cè)技術(shù)不僅可以彌補(bǔ)手工檢測(cè)和離線檢測(cè)所存在的不足，而且還可以提高加工精度[13-14]。數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)與三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)類(lèi)似，機(jī)床自身具有較高的精度等級(jí)，只要給數(shù)控機(jī)床配備專(zhuān)用測(cè)頭、無(wú)線通信模塊、測(cè)量軟件或宏程序，數(shù)控機(jī)床就可以變成簡(jiǎn)易的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)在線檢測(cè)。為了適應(yīng)當(dāng)代數(shù)控加工的需要，同時(shí)也為提高同學(xué)們對(duì)機(jī)械加工精度及形位公差測(cè)量的認(rèn)識(shí)，開(kāi)展在線測(cè)量實(shí)驗(yàn)。

在線測(cè)量實(shí)驗(yàn)以數(shù)控編程加工好的葉輪為測(cè)量對(duì)象，運(yùn)用雷尼紹MP60測(cè)頭組件作為測(cè)量硬件，運(yùn)用Delcam Powerinspect軟件[15-16]編制測(cè)量路徑和生成數(shù)控程序，進(jìn)行在線測(cè)量并反饋測(cè)量值來(lái)判斷零件是否合格。在線測(cè)量數(shù)控程序生成過(guò)程如圖4所示。

加工過(guò)程在線檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，首先需要將葉輪模型導(dǎo)入Powerinspect軟件，選擇與真實(shí)測(cè)量一致的測(cè)頭和機(jī)床模型，機(jī)床模型可以自己制作，以保證測(cè)量時(shí)不發(fā)生干涉，之后建立測(cè)量坐標(biāo)系和將測(cè)量工件與機(jī)床對(duì)齊定位，這是進(jìn)行在線測(cè)量編程的通用步驟。接下來(lái)設(shè)定檢測(cè)組，Powerinspect軟件有多軸聯(lián)動(dòng)檢測(cè)功能，可以實(shí)現(xiàn)曲面檢測(cè)，檢測(cè)點(diǎn)可以自動(dòng)生成也可以手動(dòng)定義，實(shí)驗(yàn)采用選擇曲面設(shè)定間距的方法自動(dòng)生成測(cè)量點(diǎn)，并通過(guò)手動(dòng)方式修正干涉點(diǎn)。由于測(cè)量多個(gè)曲面，測(cè)量完一個(gè)曲面測(cè)量下一個(gè)曲面時(shí)，設(shè)定中間路徑，避免干涉。測(cè)量點(diǎn)設(shè)定好后就可以進(jìn)行模擬，無(wú)干涉后通過(guò)后置處理即可得到數(shù)控程序，進(jìn)行在線測(cè)量。數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)G31[17]指令將測(cè)量數(shù)據(jù)反饋給測(cè)量軟件，測(cè)量軟件可以讀取測(cè)量數(shù)據(jù)并以報(bào)表形式展現(xiàn)測(cè)量結(jié)果。圖5所示為葉輪曲面測(cè)量路徑以及生成的數(shù)控程序。

圖4 葉輪在線檢測(cè)程序操作流程

(a)葉輪葉片背面測(cè)量路徑(b)葉輪流道測(cè)量路徑

(c)葉輪葉片正面測(cè)量路徑(d)葉輪測(cè)量數(shù)控程序

圖5 在線測(cè)量路徑、程序

通過(guò)在線測(cè)量實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展，同學(xué)們對(duì)零件的尺寸和形位公差定義和測(cè)量方法了解更深刻，掌握零件在線檢測(cè)與檢測(cè)路徑規(guī)劃方法，為提高零件加工精度和速度提供保障。

4 結(jié) 語(yǔ)

自2014年起，以該實(shí)驗(yàn)體系為基礎(chǔ)專(zhuān)門(mén)為本科生開(kāi)設(shè)《數(shù)控綜合實(shí)驗(yàn)》課程，經(jīng)過(guò)兩屆學(xué)生的檢驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)體系運(yùn)行效果顯著。該實(shí)驗(yàn)體系的建立以《數(shù)控技術(shù)》《現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)》《公差與測(cè)量技術(shù)》《機(jī)械制造工程學(xué)》《故障診斷與信號(hào)處理》等相關(guān)課程為背景，以企業(yè)需求為導(dǎo)向，以卓越工程師培養(yǎng)為目標(biāo)，形成了完整的數(shù)控綜合實(shí)驗(yàn)體系，以數(shù)控機(jī)床故障診斷維護(hù)、多軸加工自動(dòng)編程、在線測(cè)量三大模塊為依托，實(shí)現(xiàn)面向企業(yè)、面向社會(huì)的卓越工程師培養(yǎng)。經(jīng)過(guò)兩屆600多名學(xué)生的實(shí)踐和與企業(yè)交流，該數(shù)控綜合實(shí)驗(yàn)體系覆蓋制造業(yè)數(shù)控技術(shù)的各方面，該實(shí)驗(yàn)體系行之有效，效果顯著。

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The Comprehensive Experimental Reform on Numerical Control for Excellent Engineer Training

HEJun，DENGChengjun

(School of Manufacturing Science and Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065，China)

The numerical control integrated experimental system was established for excellent engineer training and enterprise talents demands. The experiment system contained CNC system fault diagnosis and maintenance, complex parts multi axis programming and online detection based on analysis of numerical control experimental teaching. The mainstream FANUC and SIEMENS CNC system was used as the object in this system, the fault diagnosis of control system and mechanical system for CNC system, the accuracy of the machine debugging experiment were developed. The UG software and CNC machine were used for integral impeller four axis computer programming and machining experiment. The Powerinspect software was used for online automatic detection procedures, the machining quality inspection could be tested through impeller head. Through the experimental system, the fault diagnosis of CNC machine tool maintenance, computer multi axis NC programming, on-line detection were developed for students experiment. Students' ability of using the numerical control technology increased, and the good effect in experimental teaching in view of the current excellent engineer training and enterprise talent demand was achieved.

numerical control technology; fault diagnosis and maintenance; CNC programming; on-line inspection

2016-04-18

何 俊(1984-)，男，四川西昌人，碩士，工程師，現(xiàn)主要從事數(shù)控技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)及研究工作。

Tel：13808049945； E-mail：hejun0201102@126.com

鄧成軍(1983-)，男，四川南充人，工程師，實(shí)驗(yàn)員，主要從事數(shù)控技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)及研究工作。

Tel：13683450821; E-mail：pzhxydcj@126.com

TH 164

A

1006-7167(2017)03-0221-05