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要充分發(fā)揮數(shù)控車床加工的作用,關(guān)鍵是編程,即根據(jù)被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和精度要求,編制合理、高效的加工程序,常用的數(shù)控編程方法有手工編程和自動編程兩種,手工編程是指從零件圖工藝分析、數(shù)據(jù)計(jì)算、編制程序、輸入程序等步驟主要由人工完成的編程過程。它適用于幾何形狀不太復(fù)雜、計(jì)算較簡單的零件加工,自動編程主要是借助繪圖編程軟件針對幾何形狀復(fù)雜、數(shù)據(jù)難以計(jì)算、程序量很大的零件進(jìn)行自動出程序加工,本文就數(shù)控車床加工中的手工編程進(jìn)行探討。筆者根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn),總結(jié)了以下數(shù)控車床編程中的技巧性問題和編程策略。
1 合理選擇編程原點(diǎn)
數(shù)控車床編程時,首先要選擇零件上的一點(diǎn)作為數(shù)控程序的編程原點(diǎn),并以此點(diǎn)建立編程坐標(biāo)系,一般來說,編程原點(diǎn)的選擇要盡量滿足程序編制簡單、尺寸換算少、計(jì)算簡單、引起的加工誤差小等條件,通常將編程原點(diǎn)設(shè)定在工件的前端面或后端面中心上。
2 巧用編程模板
數(shù)控車床加工程序雖然對每一種零件都不盡相同,但也有規(guī)律可行,筆者總結(jié)了基于華中世紀(jì)星系統(tǒng)的數(shù)控車床編程模板,適用于大多數(shù)軸類零件的數(shù)控車削編程,大大提高了編程效率。
%0001 ;程序頭
Txxxx ;選擇外圓刀具并建立刀偏
M41/M42 ;確定主軸低\高速檔位
M03Sxxx ;主軸正轉(zhuǎn),同時確定轉(zhuǎn)速
G00 X_ Z_ ;刀具快速靠近到零件附近
G71U_ R_ P1 Q2 X_ Z_ F_ ;粗加工循環(huán)
N1G00/G01……………… ;精加工程序
N2 G00/G01…
G00X100 ;退刀
Z100
…
…
M05 ;主軸停止
M30 ;程序結(jié)束并復(fù)位
3 理解X、Z坐標(biāo)含義
兩軸聯(lián)動的數(shù)控車床一般只有X、Z軸運(yùn)動,Y軸為虛軸,故參與編程的為X、Z軸,一般情況下X軸表示直徑方向尺寸,且為正值;Z軸表示長度方向尺寸,若編程原點(diǎn)設(shè)定在前端面中心,則多為負(fù)值;若編程原點(diǎn)設(shè)定在后端面中心,則為正值
4 編程時合理選擇進(jìn)給路線
進(jìn)給路線是刀具在加工過程中的運(yùn)動軌跡,即刀具從對刀點(diǎn)開始進(jìn)給運(yùn)動起,直到結(jié)束加工程序后退刀返回該點(diǎn)及所經(jīng)過的路徑,是編寫程序的重要依據(jù)之一。合理地選擇進(jìn)給路線對于數(shù)控加工是很重要的。應(yīng)考慮以下幾個方面:
(1)盡量縮短進(jìn)給路線,減少空走刀行程,提高生產(chǎn)效率。
巧用起刀點(diǎn)。如在循環(huán)加工中,根據(jù)工件的實(shí)際加工情況,將起刀點(diǎn)與對刀點(diǎn)分離,在確保安全和滿足換刀需要的前提條件下,使起刀點(diǎn)盡量靠近工件,減少空走刀行程,縮短進(jìn)給路線,節(jié)省在加工過程中的執(zhí)行時間。同時多把刀具加工時,務(wù)必在安全位置執(zhí)行換刀。
(2)盡量減少程序段數(shù)目
在實(shí)際的生產(chǎn)操作中,經(jīng)常會碰到某一固定的加工操作重復(fù)出現(xiàn),可以把這部分操作編寫成子程序,事先存入到存儲器中,根據(jù)需要隨時調(diào)用,使程序編寫變得簡單快捷。對那些圖形一樣、尺寸不同或工藝路徑一樣、只是位置數(shù)據(jù)不同或含有二次曲線型面系列的零件編程,可以采用宏指令編程,達(dá)到減少乃至免除編程時進(jìn)行煩瑣的數(shù)值計(jì)算,精簡程序量。
5 結(jié)束語
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)控車床在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛,為了充分發(fā)揮數(shù)控車床的作用,而手動編程目前是數(shù)控車床編程的主流模式,我們需要在編程中掌握一定的編程技巧,編制出合理、高效的加工程序,保證加工出符合圖紙要求的合格工件,同時能使數(shù)控車床的功能得到合理的應(yīng)用與充分的發(fā)揮,使數(shù)控車床能安全、可靠、高效地工作。
關(guān)鍵詞:數(shù)控機(jī)床;數(shù)控編程;后置處理
目前的數(shù)控機(jī)床自帶有編程程序,可是有時自帶的編程程序不能滿足復(fù)雜的編程需求,這就要求編程人員對數(shù)控編程作后置處理并傳輸。
1 基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)控編程需要處理的參數(shù)
要用網(wǎng)絡(luò)的數(shù)控方式編程,先需了解數(shù)控機(jī)床編程需要處理的對象。
數(shù)控編程要應(yīng)用多軸加工的方式處理對象。過去,機(jī)床會應(yīng)用兩軸加工的方法,即Z軸固定,X與Y軸為可變座標(biāo)軸,這種加工的方式過于粗放。目前人們應(yīng)用了五軸機(jī)床三軸聯(lián)動加工的方式。數(shù)控編程的編程對象即為五軸。數(shù)控編程的加工原理為右手笛卡爾坐標(biāo)系為標(biāo)準(zhǔn)加工;標(biāo)準(zhǔn)座標(biāo)軸原點(diǎn)為基礎(chǔ),該參數(shù)不可變,其余參數(shù)可變,數(shù)控編程需用程序控制可控參數(shù);數(shù)控編程要用程序描述的方式控制刀具行動。數(shù)控編程具體的處理對象為刀位軌跡、切削工具、加工方式這三項(xiàng)內(nèi)容。
數(shù)控編程人員要針對作業(yè)的需要了解編程后置處理的范圍,給出編程的方案、調(diào)整編程的參數(shù)、在計(jì)算機(jī)上做好編程模擬實(shí)驗(yàn),待編程模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果滿足數(shù)控機(jī)床加工的需求后,方可將上傳數(shù)控機(jī)床加工的程序,讓數(shù)控機(jī)床以此程序?yàn)橐罁?jù)開展生產(chǎn)作業(yè)。
2 基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)控編程需要應(yīng)用的平臺
構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)平臺――要做好數(shù)控機(jī)床的后置處理與傳輸,需要網(wǎng)絡(luò)的支持。比如數(shù)控機(jī)床需要下載配套的后置配程軟件或者與之相關(guān)的插件等?,F(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床都自帶有連接網(wǎng)絡(luò)的串行通信插口,在開展數(shù)控后置處理時,需讓數(shù)控機(jī)床連上網(wǎng)絡(luò)。
構(gòu)建硬件平臺――數(shù)控機(jī)床本身即為一個硬件系統(tǒng),只要數(shù)控機(jī)床編程人員仔細(xì)閱讀數(shù)控機(jī)床的說明書,就能掌握數(shù)控機(jī)床的硬件操作要點(diǎn)。比如RS-232串行口的數(shù)控機(jī)床可應(yīng)用摭展卡與數(shù)聯(lián)網(wǎng)連接。此時擴(kuò)展卡可將數(shù)控機(jī)床的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)的通信協(xié)議,讓數(shù)控機(jī)床可以接受互聯(lián)網(wǎng)中的信息。如果數(shù)控機(jī)床自帶有DNC智能插口,那么數(shù)控機(jī)床可以直接接受互聯(lián)網(wǎng)的信息。
構(gòu)建軟件平臺――要完成數(shù)控機(jī)床的后置處理工作,就需要給數(shù)控機(jī)床一個后續(xù)編程的環(huán)境。為數(shù)控機(jī)床提供網(wǎng)絡(luò)環(huán)境與硬件環(huán)境的目的,實(shí)際上就是為了讓數(shù)控機(jī)床能夠下載DNC集成系統(tǒng),數(shù)控編程人員需在該集成系統(tǒng)中完成數(shù)控編程后置處理工作。如果數(shù)控機(jī)床沒有DNC集成系統(tǒng),就需下載該系統(tǒng);如果數(shù)控系統(tǒng)自帶DNC集成卡,則可僅需完成DNC集成系統(tǒng)的升級。
3 基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)控編程后置處理的方法
數(shù)控機(jī)床一般自帶有簡易編程的功能,只是人們應(yīng)用數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)復(fù)雜的機(jī)械時,可能現(xiàn)有的數(shù)控編程命令不能滿足人們特殊的生產(chǎn)需求,此時人們就要應(yīng)用編程后置處理的方法完善這類程序,這個過程,就要依靠數(shù)控機(jī)床的后處理器完成。數(shù)控機(jī)床的后處理器就是要把人們下達(dá)的特殊指令轉(zhuǎn)達(dá)為數(shù)控機(jī)床能夠理解的命令。數(shù)控機(jī)床的后處理器具有接口功能、NC程序生成功能、專家系統(tǒng)功能、反向仿真功能,應(yīng)用后置處理器,人們可以了解下達(dá)的指令是否可以滿足數(shù)控生產(chǎn)的需要。
當(dāng)人們設(shè)置好數(shù)控編程平臺以后,人們要用編程的方式完成數(shù)控機(jī)床的后置處理。過去,人們要應(yīng)用G語言為數(shù)控機(jī)床編程,這種編程方式不夠直觀,若未受過專業(yè)編程訓(xùn)練的工作人員可能不能完成編程操作?,F(xiàn)在人們設(shè)計(jì)了一套宏命令指令串,這些指令串中自帶有數(shù)控操作命令,人們?nèi)绻瓿蓴?shù)控編程的后置處理工作,只需要給將這些宏命令串組合成程序指令,就可完成編程操作。以CAXA-ME軟件為例,該軟件自帶的宏命令串共計(jì)有35個:01――當(dāng)前后置文件名POST-NAME;02――當(dāng)前日期POST-DATE;03――當(dāng)前時間POST-TIME;(下略)……
數(shù)控機(jī)床編程人員只需要向宏字符串下達(dá)程序操作指令,編寫程序頭,下達(dá)換刀指令,即可應(yīng)用編程的方式完成特殊的數(shù)控操作。在這個過程中,編程人員需要通過編程的方式控制文件的長度、控置行號、控制編程的方法、數(shù)值的格式、圓弧的控制、做好文件擴(kuò)展名的設(shè)置。
以編程人員要編寫一個程序名為test1的文件,它的文件序號為1234為例,該程序的開始編號為100,而增量為2,刀具號為01號,主軸的轉(zhuǎn)速設(shè)置為每秒1500r,該程序的后置步驟可描述為表2:
數(shù)控編程人員處理完程序以后,可傳輸編寫的程序,該程序通過后置處理器的驗(yàn)證以后,若證實(shí)該程序能滿足數(shù)控生產(chǎn)的需求,該程序即可被應(yīng)用。
4 總結(jié)
數(shù)控編程人員以此方法可對數(shù)控機(jī)床的程序作后置處理與傳輸,應(yīng)用此方法,數(shù)控編程人員可編寫出較為復(fù)雜的數(shù)控生產(chǎn)程序。
參考文獻(xiàn):
[1]范興柱,王金偉,棟,樓佩煌,葉文華,戴勇.集成制造車間生產(chǎn)控制的小型DNC系統(tǒng)技術(shù)研究[J].機(jī)械制造與自動化,2001(05).
關(guān)鍵詞:教學(xué)改革 項(xiàng)目化教學(xué) 數(shù)控編程與加工 教學(xué)設(shè)計(jì)
數(shù)控專業(yè)及機(jī)電專業(yè)部分課程開展項(xiàng)目化教學(xué)后積累了一些經(jīng)驗(yàn),現(xiàn)將數(shù)控編程與加工課程項(xiàng)目化教學(xué)實(shí)施過程與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下:
一、 “項(xiàng)目化教學(xué)”的解讀
所謂項(xiàng)目化教學(xué)法就是以所制作的項(xiàng)目為載體,教師帶領(lǐng)學(xué)生對實(shí)際生產(chǎn)項(xiàng)目進(jìn)行分析、研究、開發(fā)和制作。項(xiàng)目化教學(xué)也是師生共同學(xué)習(xí)、探討的過程。最后通過師生的共同努力完成項(xiàng)目的制作。
我們認(rèn)為,必須摒棄“填鴨式”教學(xué),充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性,由 “被學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”。教師已經(jīng)不再是教學(xué)過程單一的講授者,而應(yīng)成為學(xué)生項(xiàng)目制作的引導(dǎo)者。
二、數(shù)控編程與加工課程培養(yǎng)目標(biāo)與內(nèi)容
通過學(xué)習(xí)本課程,要求學(xué)生掌握數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)方法:熟悉并掌握數(shù)控編程方法及其操作;教學(xué)過程中采用多媒體和現(xiàn)場教學(xué)相結(jié)合方式,采用實(shí)踐性教學(xué),讓學(xué)生自己分析圖紙,確定工藝路線,編寫加工程序并在機(jī)床上完成加工,使學(xué)生具有獨(dú)立使用數(shù)控機(jī)床并進(jìn)行加工的工作能力。
該課程主要講授數(shù)控機(jī)床的工作原理、組成及其分類;數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)方法;數(shù)控程序的編制、數(shù)控編程中的數(shù)值計(jì)算、刀具補(bǔ)償概念和編程技巧;數(shù)控車床、數(shù)控銑床及加工中心的編程方法和編程實(shí)例。
三、數(shù)控編程與加工課程特點(diǎn)與要求
本課程屬機(jī)械制造領(lǐng)域?qū)I(yè)課,以技術(shù)應(yīng)用為主,理論知識較少,實(shí)踐性很強(qiáng)。本該課程要求學(xué)生具備以下能力:(1)工藝分析及手動編程能力;(2)實(shí)際操作能力;(3)數(shù)控機(jī)床維護(hù)維修能力;(4)自動編程能力;(5)仿真加工能力;(6)創(chuàng)新研究能力。
四、實(shí)施方法
數(shù)控編程與加工設(shè)置為兩種工種,分為“數(shù)控車削與加工”和“數(shù)控銑削與加工”。數(shù)控車削與加工主要集中培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)控車床實(shí)操能力,數(shù)控銑削與加工主要是加強(qiáng)學(xué)生數(shù)控銑床和加工中心的實(shí)際操作能力,這樣設(shè)置是為了更好教學(xué)。每周6學(xué)時,因難度和實(shí)際情況,理論指導(dǎo)2~4學(xué)時,實(shí)踐指導(dǎo)2~4學(xué)時。劃分知識模塊,每個模塊由若干課題組成,每個課題為一個教學(xué)項(xiàng)目。以車削軸為例:
1.確立項(xiàng)目
學(xué)生選擇感興趣的零件圖紙用作車削加工,例如 “子彈”“陀螺”等,也可以由教師依據(jù)學(xué)校教學(xué)資源提出若干個項(xiàng)目,再由學(xué)生選擇其中之一。所選項(xiàng)目最好是來源于生產(chǎn)一線的,有實(shí)際應(yīng)用價值的。對學(xué)生今后的實(shí)踐和崗位培訓(xùn)要有一定幫助,本節(jié)課學(xué)生最后選的項(xiàng)目是軸的加工。 如下圖示:
教師對學(xué)生提出要求:這個零件加工所需要的時間4課時,項(xiàng)目結(jié)束后,學(xué)生必須上交零件和自評報告。教師做出成績評定,作為平時成績,記入期末總評。
2.教師和學(xué)生的準(zhǔn)備
教師在項(xiàng)目制作之前要準(zhǔn)備好課件、實(shí)施提綱、仿真軟件、項(xiàng)目制作的工具和材料,以及該項(xiàng)目化教學(xué)周工作配檔,還要根據(jù)所選的項(xiàng)目確定數(shù)控系統(tǒng)。
數(shù)控系統(tǒng)可選擇范圍相對較小。目前主流的數(shù)控系統(tǒng)以西門子、法那克、法歌等為主。國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)以華中數(shù)控、廣州數(shù)控等為代表。西門子數(shù)控系統(tǒng)價格昂貴,往往占機(jī)床價格一半以上,也因數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床硬件不匹配造成浪費(fèi)。法那克數(shù)控系統(tǒng)在我國市場占有率很高,多數(shù)企業(yè)在使用,價格高于國內(nèi)系統(tǒng),精度控制較好。國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)能滿足一般生產(chǎn)加工需要,且價格也能接受。華中數(shù)控系統(tǒng)從低端至多軸控制的高端系統(tǒng)都有,在各大高校應(yīng)用較廣,所以選用華中數(shù)控系統(tǒng)。
把學(xué)生按數(shù)控實(shí)訓(xùn)車床數(shù),分為15個教學(xué)組。指導(dǎo)教師將項(xiàng)目的目標(biāo)、任務(wù)、要求提供給每個學(xué)生或小組。學(xué)生之間相互討論,初步確定各自的加工方案(包括項(xiàng)目工作計(jì)劃、項(xiàng)目實(shí)施步驟和程序等),目的是使學(xué)生熟悉實(shí)際生產(chǎn)工藝過程,讓學(xué)生獨(dú)立思考,對知識點(diǎn)進(jìn)行理解,探索工程中解決要點(diǎn)。
學(xué)生應(yīng)該提前查閱項(xiàng)目相關(guān)資料,做好預(yù)習(xí),為項(xiàng)目研究和生產(chǎn)做好準(zhǔn)備。
3.項(xiàng)目實(shí)施階段
(1)知識銜接
在項(xiàng)目正式進(jìn)行前,教師要完成學(xué)生知識銜接的任務(wù),教師有必要說明加工這個零件的工藝基礎(chǔ),如裝夾方式、加工工藝、刀具選擇、切削用量、程序編制和數(shù)控系統(tǒng)選擇等等。
(2)分組討論
15個組,每個小組選出一名負(fù)責(zé)人,在小組中組織同學(xué)討論,每個小組自行討論,研究制作方案,同時寫出項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃,計(jì)劃中應(yīng)包括零件圖分析、所需材料的測算、工藝分析、程序的編制、相關(guān)技術(shù)參數(shù)確定等內(nèi)容。
(3)計(jì)劃實(shí)施
計(jì)劃實(shí)施是項(xiàng)目化教學(xué)關(guān)鍵的一環(huán),學(xué)生在小組討論后歸納出實(shí)施計(jì)劃,教師指導(dǎo)學(xué)生對該計(jì)劃進(jìn)行修正,然后按形成的最終方案實(shí)施計(jì)劃。
五、教學(xué)總結(jié)
在嘗試項(xiàng)目化教學(xué)法近半年的過程中,我們認(rèn)為項(xiàng)目化教學(xué)法的優(yōu)勢在于,改變了單調(diào)枯燥的課堂教學(xué),理論與實(shí)際相互融合,是“產(chǎn)學(xué)教”濃縮版,有利于培養(yǎng)學(xué)生的多種能力,學(xué)生專業(yè)素質(zhì)也有很大提高。評價系統(tǒng)注重過程,不再單單看學(xué)生的理論課成績,而是采用理論和實(shí)操相結(jié)合的方式進(jìn)行考評,更能全面地評價學(xué)生。
項(xiàng)目化教學(xué),適合應(yīng)用類學(xué)科的教學(xué),應(yīng)該普遍推廣。
參考文獻(xiàn):
[1]王愛玲.現(xiàn)代數(shù)控原理及控制系統(tǒng).國防工業(yè)出版社,2002
關(guān)鍵詞: 《數(shù)控編程》 教學(xué)模式和方法 技能培養(yǎng) 技能學(xué)習(xí)
《數(shù)控編程》是數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)和機(jī)械類相關(guān)專業(yè)的一門主干專業(yè)課,它以培養(yǎng)學(xué)生熟練掌握基本編程技能并能根據(jù)實(shí)際數(shù)控設(shè)備合理編制程序的能力為目標(biāo)。同時它是對學(xué)生科學(xué)思維能力要求較強(qiáng),實(shí)踐性要求較高的一門課程。因此,教師應(yīng)轉(zhuǎn)變常規(guī)教學(xué)模式和方法,以使中職學(xué)生學(xué)習(xí)它,并學(xué)好它。針對于此,我主要作了以下幾個方面的探索。
1.上好第一堂課,開啟學(xué)習(xí)數(shù)控的大門
數(shù)控技術(shù)是什么樣的技術(shù),數(shù)控編程是怎樣一個過程,老師在課堂上講了半天,學(xué)生都似懂非懂,因?yàn)楸旧硎莿偨佑|,還沒有建立起來這個概念,而又只是理論性地介紹,肯定感覺很抽象。并且這時學(xué)生有很強(qiáng)的好奇心理和求知欲望。因此,在第一堂課時教師就要抓住學(xué)生的心理,吸引其眼球,適時地安排一次數(shù)控實(shí)習(xí)現(xiàn)場觀摩課就會收到意想不到的效果。在實(shí)習(xí)現(xiàn)場對數(shù)控機(jī)床的機(jī)床結(jié)構(gòu)、編程的步驟、加工操作的順序等都可以一并作介紹,然后示范加工一個零件,讓學(xué)生盡可能參與進(jìn)來,既是觀摩又是實(shí)驗(yàn)。這種先入為主的實(shí)踐活動能夠讓學(xué)生很好地對這門課程的學(xué)習(xí)產(chǎn)生極大的興趣。興趣是最好的老師,帶著興趣學(xué)習(xí)能夠充分激發(fā)潛能,起到事半功倍的作用。
2.重拾信心,培養(yǎng)興趣
對于中職學(xué)生來說,基礎(chǔ)知識差,而基礎(chǔ)知識差又主要反映在數(shù)學(xué)和英語上。學(xué)生的畏難情緒會反映到后面的學(xué)習(xí)中,并且很多學(xué)生想當(dāng)然地認(rèn)為數(shù)控能否學(xué)好取決于數(shù)學(xué)水平的高低。況且一聽說是編程就覺得肯定比較高深,都抱著“我肯定學(xué)不會”的心理。正是這些因素使然,大部分學(xué)生還沒有正式學(xué)習(xí),已經(jīng)從精氣神上垮掉了一大半。因而在上課之初教師還有一個很重要的過程,就是幫助學(xué)生重拾學(xué)好這門課程的信心和培養(yǎng)學(xué)習(xí)編程的興趣。首先要讓學(xué)生明確和認(rèn)識數(shù)學(xué)與數(shù)控不能直接劃等號,數(shù)學(xué)沒有學(xué)好不一定數(shù)控就學(xué)不好;其次數(shù)控編程與計(jì)算機(jī)編程也不能等同,數(shù)控編程只是按照代碼格式要求再填寫一些坐標(biāo)即可;最后還可以在上課之初用一些簡單的程序去車間試制工件,讓學(xué)生看到程序在整個數(shù)控實(shí)習(xí)操作中的作用,同時又覺得數(shù)控機(jī)床的神秘,從而激發(fā)對數(shù)控學(xué)習(xí)的渴望。
3.充分利用數(shù)控仿真和多媒體技術(shù)
數(shù)控仿真教學(xué)是數(shù)控編程課教學(xué)很好的補(bǔ)充,利用數(shù)控仿真操作可以讓學(xué)生在“玩中學(xué)”,自己編程的程序,通過仿真加工看到了真真切切的效果和模擬加工過程,能極大地調(diào)動其編程和操作的積極性,同時也可以在此來檢查和校驗(yàn)編寫程序的正確性,避免了程序人工檢查繁瑣的弊病和在實(shí)習(xí)操作中因程序錯誤而造成的撞機(jī)撞刀事故。并且改變傳統(tǒng)教學(xué)方法和思路,在教學(xué)活動中充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)和多媒體技術(shù),能增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和樂趣。
4.細(xì)化知識點(diǎn),變專業(yè)為通俗
數(shù)控學(xué)習(xí)不難,因?yàn)閿?shù)控技術(shù)其實(shí)是利用數(shù)字化信號來進(jìn)行控制的一門技術(shù),而數(shù)字化信號即為0、1、2、3、4、5、6等數(shù)字和G、M、F、S、X等字母。數(shù)控編程就更簡單,就是把確定好的坐標(biāo)填入規(guī)定的代碼里即可。同時把編程代碼介紹進(jìn)行細(xì)化,加入實(shí)例,使學(xué)生能夠從實(shí)例中先進(jìn)行模仿達(dá)到學(xué)會編程的目的,變專業(yè)的數(shù)控編程為簡單的填寫坐標(biāo)。下面是我以G01為例進(jìn)行的代碼介紹和編程:
G01――直線插補(bǔ)
格式:G01XxxZxxFxx
說明:G01指令刀具以指定的進(jìn)給速度移動到指定的坐標(biāo)值。用于對工件進(jìn)行切削加工。首次使用軸插補(bǔ)指令時需指定進(jìn)給量的值。
2.找出所需點(diǎn)的坐標(biāo)值:A(20,0),B(20,-25),C(30,-25),D(30,-35)。
3.填寫程序段:G01 X20 Z-25 F10;AB
G01 X30 Z-25 F10;BC
G01 X30 Z-35 F10;CD
相關(guān)知識:進(jìn)給速度字F的單位可以是mm/min或mm/r。進(jìn)給速度單位使用mm/r時,若主軸不轉(zhuǎn)動,則軸插補(bǔ)指令沒有意義。
在這個實(shí)例中,通過建立工件坐標(biāo)系、找出所需點(diǎn)的坐標(biāo)、填寫程序段三個簡單的步驟,就把G01指令的使用轉(zhuǎn)變成只需找出幾個坐標(biāo)就可輕松填寫出的程序段或程序。
5.指令學(xué)習(xí)要注重層次性
數(shù)控指令總結(jié)起來主要有G、M、F、S、T等幾大功能指令,而這當(dāng)中又以準(zhǔn)備功能G指令需要重點(diǎn)學(xué)習(xí)和掌握。G指令可以分為基本指令(如G00、G01、G02、G03、G32等)、循環(huán)指令(簡單循環(huán)和復(fù)合循環(huán))及其它功能的指令(如G04、G28、G96等)。因此在教學(xué)過程中M、F、S、T等代碼含義和使用比較簡單,只需記住并能平常作業(yè)中穿插練習(xí),G代碼則不行。這就要按照一定的層次性來學(xué)習(xí),先重點(diǎn)介紹幾個最常用的基本指令,等能夠熟練應(yīng)用G00、G01、G02、G03等幾個指令,可以考慮引入簡單循環(huán)指令,再慢慢進(jìn)入復(fù)合循環(huán)指令,最后把其它功能指令添加進(jìn)來即可。
6.重視工藝方案的培養(yǎng)
數(shù)控編程的學(xué)習(xí)不僅是數(shù)控指令的學(xué)習(xí)和使用,而且是工藝方案的綜合考量。手工編程的基本原則就是工藝路線最短、程序段最少。因此工藝方案的培養(yǎng)應(yīng)貫穿數(shù)控編程學(xué)習(xí)的始終。從基本G代碼指令G00到螺紋切削復(fù)合循環(huán)指令G76中的每一個刀具移動或切削指令都有走刀路線的合理安排與應(yīng)用,而同一工件可以用多種工藝方法加工出來。如在錐度零件加工時,就有如下三種工藝方案:
錐度粗車方案:(圖示說明)
這樣在學(xué)習(xí)編程時就可以調(diào)動學(xué)生的主動性和積極性,每個人都使用不同的工藝方案來解決同一問題,最后評講哪種方案較為合理。
總之,數(shù)控編程課的實(shí)踐性較強(qiáng),同時可操作性也較強(qiáng),因此只要教師在教學(xué)過程中多與技能培養(yǎng)相結(jié)合,充分與技能學(xué)習(xí)相融合,定能搞好數(shù)控編程課的教學(xué)。
參考文獻(xiàn):
[1]顧力平.數(shù)控機(jī)床編程與操作(第二版 數(shù)控車床分冊).勞動和社會保障出版社,2005.
[2]李彩麗.淺談數(shù)控編程教學(xué).現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息,2009,(6).
關(guān)鍵詞:Mastercam 加工模型 教學(xué)
數(shù)控加工中自動編程軟件使編程的效率和準(zhǔn)確性大大提高,成為數(shù)控加工中不可缺少的工具。以加工模型的形式讓學(xué)生學(xué)習(xí)軟件的使用,可以在實(shí)例中掌握規(guī)律、靈活運(yùn)用,提高學(xué)習(xí)效果,也使教學(xué)過程更加有針對性。
1 Mastercam在數(shù)控加工中的使用
Mastercam是基于PC平臺的CAD/CAM(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/制造)數(shù)控編程軟件,能進(jìn)行圖形設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)數(shù)控車床、數(shù)控銑床、線切割、雕刻等復(fù)雜加工的自動編程,尤其在數(shù)控銑床和加工中心的數(shù)控編程中使用最多。由于數(shù)控機(jī)床的大量使用和自動編程軟件的不可或缺性,使其成為高校機(jī)械類學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握先進(jìn)加工技術(shù)、提高加工技能的有效工具。
2 軟件編程加工的優(yōu)點(diǎn)
2.1 方法靈活
對于數(shù)控編程軟件來說,通過繪制加工圖形、選擇相應(yīng)的加工方式和設(shè)置合理的加工參數(shù)就可以通過軟件轉(zhuǎn)換成數(shù)控加工代碼,避免了手工計(jì)算坐標(biāo)和編寫加工代碼易出現(xiàn)的錯誤,編程效率大大提高。對于學(xué)習(xí)過AutoCAD制圖軟件的學(xué)生,繪制加工圖形時使用Mastercam的CAD模塊繪圖功能與AutoCAD沒有太大區(qū)別,可以很快掌握。通過構(gòu)圖面切換,能夠用簡單方法繪制出二維或三維的圖形用于加工,而且對于不同的加工可以選用不同的切削方式進(jìn)行,以便更有效地切除材料、縮短加工時間、提高加工效率。
2.2 直觀準(zhǔn)確
軟件具有模擬加工功能,可以在很短的時間內(nèi)完成模擬加工,準(zhǔn)確展現(xiàn)零件完整的加工過程和最終結(jié)果。如果加工參數(shù)設(shè)置有誤或模擬加工中出現(xiàn)非正常碰撞,可以回到參數(shù)設(shè)置界面重新設(shè)置或修改圖形,重新計(jì)算后即可完成加工過程的調(diào)整,增加了實(shí)際加工時的安全性,把出現(xiàn)事故的概率降到最低。
3 加工模型在數(shù)控銑床教學(xué)中的應(yīng)用
軟件教學(xué)中準(zhǔn)確地讓學(xué)生理解和熟悉軟件常用功能的使用和參數(shù)設(shè)置,是掌握軟件編程和安全加工的先決條件。以Mastercam的數(shù)控銑床模塊為例,利用加工模型并在教學(xué)中針對不同的加工形式使用不同的參數(shù)設(shè)置和加工方法,以點(diǎn)帶面、由淺入深,可以使學(xué)生更快地掌握所學(xué)內(nèi)容并靈活運(yùn)用,使軟件的特有功能得以體現(xiàn)。這一過程的實(shí)現(xiàn)應(yīng)該以實(shí)際的加工模型為主導(dǎo)運(yùn)用實(shí)例加練習(xí)的方式,其教學(xué)效果比單一講述軟件功能有很大提高。
3.2 對CAM模塊中加工參數(shù)的設(shè)置
CAM模塊是通過設(shè)置定位坐標(biāo)、加工參數(shù)、加工方式和補(bǔ)償來確定數(shù)控機(jī)床在加工時的加工方式和軌跡。在此設(shè)置過程中,要將零件的特點(diǎn)和加工工藝進(jìn)行綜合考慮,以合理的設(shè)置完成編程,使其達(dá)到最佳的加工效果,滿足加工尺寸、形位公差、粗糙度等要求。
3.3 對典型零件的加工
加工方式的選擇是非常靈活的,可以反映出加工者對零件加工、工藝、軟件使用的熟練程度,用不同的加工形式對應(yīng)不同的加工可以更準(zhǔn)確高效地完成任務(wù),這也是軟件教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容。
工經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生來說是必不可少的學(xué)習(xí)內(nèi)容,而對典型零件加工模型的分析使整個加工成為連貫的過程,每一步合理的選擇和設(shè)置都為之后的加工提供了保障。
3.4 綜合運(yùn)用各項(xiàng)功能完成學(xué)習(xí)實(shí)踐
教學(xué)內(nèi)容的規(guī)劃要以學(xué)生為出發(fā)點(diǎn),教師要善于總結(jié)和歸納而不是生搬硬套書本知識,盡量使學(xué)習(xí)內(nèi)容之間都有關(guān)聯(lián),并結(jié)合加工實(shí)踐從多方面多角度進(jìn)行以啟發(fā)式教學(xué),使學(xué)生可以更快地進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài),學(xué)習(xí)的針對性更強(qiáng)。軟件教學(xué)模型的使用,不但使該軟件的使用特點(diǎn)和常見問題得以顯現(xiàn),更重要的是讓學(xué)生在后續(xù)實(shí)踐中靈活運(yùn)用學(xué)到的知識,不斷提高對數(shù)控機(jī)床加工和軟件編程的認(rèn)知,使學(xué)到的知識能夠運(yùn)用到實(shí)際加工中,高質(zhì)量地完成學(xué)習(xí)和實(shí)踐。
4 軟件教學(xué)對學(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)
軟件教學(xué)不同于書本的理論教學(xué),把最簡便的功能和最靈活的方法教授給學(xué)生是提高軟件使用效率的初衷。通過Mastercam數(shù)控編程軟件的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握了一種高效的數(shù)控編程方法。更重要的是,在這個過程中,可以把之前學(xué)到的一些課程內(nèi)容進(jìn)行綜合,將制圖、機(jī)械原理、工藝等課程內(nèi)容融合到零件的編程和加工中去,提高了學(xué)生的工程意識。同時,結(jié)合編程軟件對不同的加工方式進(jìn)行驗(yàn)證,合理靈活地選擇加工形式對不同的零件進(jìn)行精確加工,最終熟悉數(shù)控加工的全過程。這也是完善教學(xué)內(nèi)容、提高學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量的方法之一。
5 結(jié)束語
Mastercam數(shù)控編程軟件加工模型在教學(xué)中的應(yīng)用,可以突出重點(diǎn),將軟件中最實(shí)用的功能教給學(xué)生,并通過總結(jié)、歸納和對比提高學(xué)生的認(rèn)識,避免編程中出現(xiàn)錯誤而在加工中引發(fā)事故。同時,加工模型的應(yīng)用更加貼近加工實(shí)際,通過典型案例的分析和驗(yàn)證,能夠使學(xué)生更快地掌握編程技巧并在實(shí)踐中靈活地加以運(yùn)用。
參考文獻(xiàn)
摘 要:結(jié)合數(shù)控技術(shù)課程內(nèi)容,確定數(shù)控技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo),分析了數(shù)控技術(shù)課程基本實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置及教學(xué)方法,介紹了實(shí)驗(yàn)考核方式。
關(guān)鍵詞:數(shù)控技術(shù)課程 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)方法
中圖分類號:G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
中圖分類號:G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1673-9795(2014)01(b)-0000-00
數(shù)控機(jī)床作為典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品,在現(xiàn)代制造業(yè)中的應(yīng)用日趨廣泛。數(shù)控機(jī)床中綜合運(yùn)用了計(jì)算機(jī)、自動控制、自動檢測、精密機(jī)械等多學(xué)科知識,是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)中知識應(yīng)用的綜合體現(xiàn)。本文根據(jù)作者多年教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),就數(shù)控技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置與教學(xué)方法的應(yīng)用進(jìn)行簡要分析和探討。
1 結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容,明確實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)
數(shù)控技術(shù)課程內(nèi)容[1,2]通常以數(shù)控機(jī)床為中心進(jìn)行展開。數(shù)控機(jī)床作為典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品,總體包含機(jī)械系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)兩大部分,即分別為被控對象和控制系統(tǒng)兩部分。按照控制理論的基本思想,數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)又可以分為輸入系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)等五大部分。數(shù)控技術(shù)課程內(nèi)容按照程序編制、插補(bǔ)算法與CNC系統(tǒng)、驅(qū)動放大電路、伺服電機(jī)、檢測裝置等部分進(jìn)行設(shè)置即采用了這一分類方法。
從數(shù)控技術(shù)課程內(nèi)容的規(guī)劃中可以明確,數(shù)控技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)應(yīng)該包含對數(shù)控機(jī)床控制思想的總體認(rèn)識、對數(shù)控機(jī)床操作的實(shí)踐技能培養(yǎng)和對數(shù)控技術(shù)原理的基本認(rèn)識,從而通過實(shí)踐教學(xué)實(shí)現(xiàn)對課堂理論教學(xué)內(nèi)容的深化理解。
2 根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件,確定實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法
目前的數(shù)控技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中大多只注重數(shù)控編程部分的實(shí)踐,而數(shù)控技術(shù)作為一門專業(yè)方向課程,可以供學(xué)生選擇的方向除了數(shù)控加工技術(shù)外還應(yīng)包含數(shù)字控制技術(shù)。因此,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇不應(yīng)只局限于編程,還應(yīng)注重于機(jī)床的數(shù)字控制原理,該部分內(nèi)容幾乎涉及到除數(shù)控編程外的所有數(shù)控技術(shù)課堂教學(xué)內(nèi)容。
我校數(shù)控實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有數(shù)控車床、數(shù)控仿形銑床、立式加工中心、數(shù)控線切割、數(shù)控雕刻機(jī)、宇龍仿真軟件及機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)臺等設(shè)備,設(shè)備雖然不同,但都屬于典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品,具有相同的控制思想。因此,在數(shù)控編程課堂教學(xué)內(nèi)容開始前,進(jìn)行的數(shù)控機(jī)床基本操作實(shí)驗(yàn)中,首先通過各個機(jī)床的加工演示和講解,讓學(xué)生對機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、控制思想、操作方法進(jìn)行初步認(rèn)識,加深對數(shù)控機(jī)床原理的理解。然后,以數(shù)控機(jī)床的基本操作為重點(diǎn),通過對機(jī)床操作面板的使用,讓學(xué)生熟悉機(jī)床的基本操作方法。最后,通過簡單實(shí)例,從零件圖、程序組成結(jié)構(gòu)、程序輸入、調(diào)用、材料裝夾、對刀、模擬、加工,介紹數(shù)控編程加工的總體實(shí)現(xiàn)過程。
在數(shù)控編程課程結(jié)束后進(jìn)行的數(shù)控機(jī)床編程加工實(shí)驗(yàn)中,由教師給定題目或?qū)W生自擬的方式,根據(jù)零件圖紙,學(xué)生通過仿真軟件編制程序,最后經(jīng)教師審核后在機(jī)床上加工。
在課堂教學(xué)后期進(jìn)行的數(shù)控機(jī)床控制原理實(shí)驗(yàn)中,首先通過機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)臺,演示對數(shù)控機(jī)床工作臺的控制,介紹機(jī)床控制系統(tǒng)中的PLC、繼電器、接觸器、環(huán)形分配器、驅(qū)動器等關(guān)鍵部件,然后,通過結(jié)合機(jī)床操作面板、控制程序讓學(xué)生觀察電氣控制柜和數(shù)控系統(tǒng)軟件界面中的PLC輸入輸出信號的變化,讓學(xué)生理解數(shù)控機(jī)床中信息的傳遞與驅(qū)動、反饋控制原理。
3 做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備,提高實(shí)驗(yàn)效率
數(shù)控機(jī)床是一種高技術(shù)含量、高精度、高性能的設(shè)備,設(shè)備造價比較高,受客觀因素的影響,實(shí)驗(yàn)設(shè)備少,學(xué)生人數(shù)多,要使學(xué)生在短時間的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時限制下盡可能多的理解和掌握數(shù)控機(jī)床編程及其技術(shù)原理的眾多知識,實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作極為重要。開學(xué)后,實(shí)驗(yàn)教師應(yīng)與理論課教師充分溝通,協(xié)調(diào)一致,制定好理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)計(jì)劃;實(shí)驗(yàn)課程開始前,實(shí)驗(yàn)教師應(yīng)充分了解學(xué)生的理論課程進(jìn)展情況,從而根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況,制定實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案,并事先準(zhǔn)備好刀具、材料、程序,并試運(yùn)行,防止因疏忽造成實(shí)驗(yàn)過程中的時間浪費(fèi)。數(shù)控技術(shù)涉及理論廣泛,學(xué)生的疑問也較多,因此,實(shí)驗(yàn)教師要不斷提高自身理論知識,充分理解實(shí)驗(yàn)中涉及到的理論原理,明確實(shí)驗(yàn)過程,從而使整個實(shí)驗(yàn)過程系統(tǒng)化,并能及時準(zhǔn)確、簡潔明了的解答學(xué)生的提問,從而提高實(shí)驗(yàn)效率。
4 注重知識應(yīng)用,提升綜合素質(zhì)
單一的數(shù)控機(jī)床編程操作實(shí)驗(yàn),簡單的通過加工演示、簡單實(shí)例,很難達(dá)到對學(xué)生綜合實(shí)踐能力的鍛煉,因此,應(yīng)有針對性地開發(fā)綜合類的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。如:利用加工中心,設(shè)置刀具長度補(bǔ)償和半徑補(bǔ)償,采用多種刀具完成零件的鉆孔、平面輪廓銑削加工、圓及圓弧等的加工;利用數(shù)控車床多刀加工,完成回轉(zhuǎn)零件的內(nèi)外圓柱面、端面、切槽、螺紋的加工;通過對操作面板的操作,觀察數(shù)控系統(tǒng)PLC狀態(tài)圖的變化,結(jié)合電氣控制柜中的繼電器、接觸器的動作,繪制機(jī)床的電氣控制原理圖;通過機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)臺,編制PLC梯形圖,實(shí)現(xiàn)對機(jī)床工作臺的運(yùn)動控制;采用自動編程軟件,完成零件的自動編程。與此同時,鼓勵學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識的情況下,根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件,結(jié)合自身興趣和方向、科研經(jīng)驗(yàn),自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,或在教師指導(dǎo)下參與共同設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn),從而充分調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性, 提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力,有利于學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)與提高,從而達(dá)到培養(yǎng)具有綜合能力和創(chuàng)新能力人才的目的。
5 完善實(shí)驗(yàn)考核方式
數(shù)控技術(shù)課程作為一門專業(yè)方向課,相比于大多數(shù)課程,實(shí)踐應(yīng)用能力更為重要,因此,應(yīng)加大實(shí)驗(yàn)內(nèi)容所占比重??己诵问讲捎没纠碚?、軟件仿真、基本操作、綜合實(shí)踐四個方面進(jìn)行考核。其中基本理論涉及機(jī)床結(jié)構(gòu)、控制原理、程序代碼等;軟件仿真涉及材料、刀具、工藝及程序等;基本操作包括圖紙、編程、對刀、加工等實(shí)踐操作;綜合實(shí)踐由教師擬定綜合實(shí)例,由學(xué)生選題或自主選擇工程科研實(shí)際問題,擬定加工工藝完成操作加工。
6 結(jié)語
實(shí)踐是創(chuàng)新的源泉,學(xué)生通過動手實(shí)踐,加深對理論的理解,從而更好的實(shí)現(xiàn)知識的應(yīng)用,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對知識的綜合和創(chuàng)新思維的產(chǎn)生。數(shù)控技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)是學(xué)生通過實(shí)踐理解和深化認(rèn)識數(shù)控技術(shù)理論的關(guān)鍵,同時也是對知識綜合應(yīng)用能力培養(yǎng)的關(guān)鍵。數(shù)控技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn),要求教師要在教學(xué)過程中不斷總結(jié)和完善,豐富教學(xué)手段和教學(xué)方法,優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,提升自身理論與實(shí)踐能力,從而確保教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn)
本文由數(shù)控編程教學(xué)過程中學(xué)生應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償編程是出現(xiàn)的錯誤問題出發(fā),探討了刀具半徑補(bǔ)償功能應(yīng)用中的錯誤分析,力求通過錯誤分析找出問題所在,讓學(xué)生能夠準(zhǔn)確應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償功能,保證零件加工精度。
【關(guān)鍵詞】數(shù)控編程 數(shù)控加工 刀具半徑補(bǔ)償
數(shù)控加工具有加工精度高、效率高、質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn),而合理掌握刀具補(bǔ)償方法,靈活應(yīng)用刀具補(bǔ)償功能,合理設(shè)置刀具半徑補(bǔ)償值,是保證精度和質(zhì)量穩(wěn)定的重要因素,在數(shù)控編程的教學(xué)過程中,學(xué)生經(jīng)常的出現(xiàn)一些刀具半徑補(bǔ)償功能應(yīng)用上的錯誤,因此,有必要對數(shù)控加工的刀具半徑補(bǔ)償方法進(jìn)行探討。
1 刀具半徑補(bǔ)償原理
數(shù)控機(jī)床在加工過程中,它所控制的是刀具中心的軌跡,在數(shù)控編程時,可以根據(jù)刀具中心的軌跡進(jìn)行編程,這種編程方法稱為刀具中心編程,粗加工中由于留有余量對零件的尺寸精度影響不大,對簡單圖形可采用刀具中心軌跡編程。而當(dāng)零件加工部分形狀較為復(fù)雜時,如果選用刀具中心編程會給計(jì)算關(guān)鍵點(diǎn)帶來很多工作量,而且往往造成由于關(guān)鍵點(diǎn)計(jì)算誤差影響機(jī)床的插補(bǔ)運(yùn)算,進(jìn)而產(chǎn)生報警,使加工無法正常進(jìn)行,那么我們可以利用理論輪廓編程,即按圖形的實(shí)際輪廓進(jìn)行編程。
采用理論輪廊編程,在系統(tǒng)中預(yù)先設(shè)定偏置參數(shù),數(shù)控系統(tǒng)就會自動計(jì)算刀具中心軌跡,使刀具偏離工作輪廓一個刀具半徑值,從而使得刀具加工到實(shí)際輪廊,這種功能即為刀具補(bǔ)償功能。
2 刀具補(bǔ)償?shù)倪^程
數(shù)控系統(tǒng)的刀具補(bǔ)償是將計(jì)算刀具中心軌跡的過程交由CNC系統(tǒng)執(zhí)行,編程時不考慮刀具半徑,直接根據(jù)零件的辦廓形狀進(jìn)行編程,而實(shí)際的刀具半徑則放在一個可編程刀具半徑的偏置寄存器中,在加工過程中,CNC系統(tǒng)根據(jù)零件程序和刀具偏置寄存器中的刀具半徑自動計(jì)算刀具中心軌跡,完成對零件的加工,當(dāng)?shù)毒甙霃桨l(fā)生變化時,不需要修改零件程序,只需修改刀具半徑寄存器中的刀具直徑值。
現(xiàn)代CNC系統(tǒng)一般都設(shè)有16,32,64或更多個可編程刀具偏置寄存器,并對刀具進(jìn)行編號,專供刀具補(bǔ)償之用,進(jìn)行數(shù)控編程時,只需調(diào)用刀具補(bǔ)償參數(shù)所對應(yīng)的寄存器編號即可加工,在加工時,CNC系統(tǒng)將該編號對應(yīng)的刀具半徑值從寄存器中取出,對刀具中心軌跡進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算,生成實(shí)際的刀具中心軌跡,刀補(bǔ)執(zhí)行時,采用交點(diǎn)運(yùn)算方式,即每段開始前先行讀入兩段,計(jì)算其交點(diǎn),自動按啟動階段的矢量作出每個前進(jìn)方向的左側(cè)或右側(cè)加上刀補(bǔ)矢量路徑。
3 具半徑補(bǔ)償在應(yīng)用中的錯誤分析
(1)刀具半徑建立指令的正確使用方法。
建立刀具補(bǔ)償指令用G41或G42,取消刀具補(bǔ)償指令用G40
其中G41為左刀補(bǔ),在加工外輪廓時為順時針加工,內(nèi)輪廓時相反;G42為右刀補(bǔ),在加工外輪廓時為逆時針加工,內(nèi)輪廓時相反。
首先應(yīng)指明補(bǔ)償平面,數(shù)控系統(tǒng)一般默認(rèn)為G17,可省略,若要在YZ,XZ平面進(jìn)行補(bǔ)償時需指明,不可省略,而且刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕⑴c取消只能用G00或G01。
(2)刀具補(bǔ)償撤消時同樣存在不能用G02或G03取消刀具補(bǔ)償,如程序%1234中N70段改為N70 G40 G00 X0 Y0 M5時,程序執(zhí)行到此條時仍然報警。
(3)空運(yùn)行到刀具補(bǔ)償時注意進(jìn)刀位置。從加工直線邊切入工件,刀具補(bǔ)償指令中終點(diǎn)坐標(biāo)應(yīng)和被加工段位于同一直線上,以避免過切現(xiàn)象而報警,所謂過切是指刀具空行程運(yùn)行中,系統(tǒng)認(rèn)為切削內(nèi)輪廓產(chǎn)生刀具干涉現(xiàn)象。
(4)加工內(nèi)輪廓時,內(nèi)輪廓兩直線夾角小于90度,采用半徑補(bǔ)償指令手工編程,會產(chǎn)生過切。
(5)加工內(nèi)圓輪廓時,設(shè)定刀具半徑不應(yīng)大于工作輪廓中的半么,否則系統(tǒng)將提示“過切或有碰撞危險,刀具干涉等。
4 實(shí)例分析
毛坯為120mm×60mm× 10mm板材,5mm深的外輪廓已粗加工過。雙邊留2余量,要求加工出如圖4所示的輪廓及20mm的也,工件為鋁(在此只以加工輪廓為例),如圖1所示。
5 結(jié)論
(1)采用刀半徑補(bǔ)償便于控控制零件精度,當(dāng)發(fā)現(xiàn)零件尺寸產(chǎn)生過切或不足時,只需修改刀具寄存器地址中刀具半徑數(shù)值,方便控制尺寸精度。(2)采用刀具半徑補(bǔ)償便于簡化編程,直接采用理論輪廊,特別是對于復(fù)雜內(nèi)外輪廓編程會大大簡化計(jì)算。(3)利用刀補(bǔ)指令使粗、精加工程序簡化,刀補(bǔ)數(shù)值的大小取決于刀補(bǔ)寄存器地址數(shù)值,利用刀補(bǔ)指令編程后,可采用同一程序,同一把刀具,完成不同的切削余量加工,也就是說采用同一把刀具完成粗、精加工時,不修改程序,不編寫新程序,就可以完成全部加工。
6 結(jié)束語
刀肯半徑補(bǔ)償指令是數(shù)控編程中應(yīng)用最廣最重要的指令,正確應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償對雜零件簡化編程計(jì)算和提高零件精度具有舉足輕重的作用。本文根據(jù)教學(xué)過程中學(xué)生出現(xiàn)的問題及應(yīng)用的技巧,對刀具半徑補(bǔ)償用法作出總結(jié),供廣大數(shù)控加工編程人員參考,從而更好地應(yīng)用刀具補(bǔ)償編程,優(yōu)化程序,提高編程效率和零件加工精度。
[關(guān)鍵詞] G02G03
數(shù)控機(jī)床編程分為手工編程和自動編程兩種,除一些復(fù)雜模具加工采用自動編程,工件的生產(chǎn)通常都是采用手工編程,特別是數(shù)控車床的編程編制絕大部份都是采用手工編程。利用手工編程要求編程者對編程指令功能理解得非常清楚才不會出錯。
在數(shù)控車床手工編程中,圓弧編程指令順時針G02插補(bǔ)/逆時針G03插補(bǔ),對于初學(xué)者而言常常因理解錯誤,導(dǎo)致所編程序的加工路線與實(shí)際加工路線相反。如圖(1)所示:
第一種按A路徑進(jìn)行編程得到圓弧部份編程為:
G03 U24 W-24 R15
G02 X26 Z-31 R5
第二種按B路徑進(jìn)行編程得到圓弧部份編程為:
G02 U24 W-24 R15
G03 X26 Z-31 R5
在實(shí)際加工過程中,從操作者的角度來看給人感覺來看刀具應(yīng)該是按照B路徑來進(jìn)行加工的,因此很多人編程采用的就是第二種編程格式,恰恰第二種編程方法是錯誤的。因?yàn)樵谒麄兛磥?,圖中同一圓弧從上半部份看是逆時針方向用G03,從下半部份看圓弧是逆時針方向用G02,確實(shí)讓人有點(diǎn)糊涂。那怎樣才能又快又正確的判定出用G02還是G03呢?根據(jù)多年教學(xué)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出三種快速判定G02/G03命令方法:
一、通過機(jī)床坐標(biāo)系來判定
首先我們從數(shù)控原理上來進(jìn)行分析,普通數(shù)控車床都是兩軸數(shù)控機(jī)床,即刀具只能在X軸和Z軸兩個方向上運(yùn)動。按照數(shù)控原理判別XZ平面內(nèi)的刀具運(yùn)動軌跡應(yīng)從第三軸Y軸方向來觀察。標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系采用右手直角笛卡兒坐標(biāo),規(guī)定空間直角坐標(biāo)系 X、Y、Z三者的關(guān)系及其方向由右手定則判定,X、Y、Z各軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動及其正方向+A、+B、+C分別用右手螺旋法則判定。工件固定,刀具移動時采用上面規(guī)定的法則;如果工件移動,刀具固定時,工件移動的正方向與+X、+Y、…+C相反,其正方向用帶“`”的+Y`、+X`、…C`表示。如圖(2)所示
觀察者讓Y軸的正向指向自己(即沿Y軸的負(fù)方向看去),站在這樣的位置上就可正確判定X-Z平面上圓弧的順逆時針,如圖(3)所示:
刀具位于人和工件之間則Y軸正向指向上,用上面A圖來判定G02和G03。工件位于人和刀具之間則Y軸正向指向下,用上面B圖來判定G02和G03。
二、通過觀察零件圖中圓弧形狀來判定
通過觀看圓弧形狀來判斷,如果刀具從右往左加工,圖(1)中圓弧形狀是凸圓弧就用G03,凹圓弧就用G02。刀具如果從左往右加工圓弧形狀是凸圓弧就用G02,如果是凹圓弧就用G03。
三、按照零件圖上半部分的軌跡來編程
車床加工的零件都是回轉(zhuǎn)體,如圖(1)中所示,編程軌跡沿著對稱軸上半部份軌跡運(yùn)動來編程。不論刀具從左往右還是從右往左加工,圓弧方向是順時針就用G02,逆時針就用G03。
以上三種判定圓弧編程中順時針G02插補(bǔ)與逆時針G03插補(bǔ)的方法,編程者可以跟據(jù)自己理解靈活運(yùn)用,選擇圓弧插補(bǔ)指令,編寫出正確的零件加工程序。
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】 機(jī)床數(shù)控技術(shù);案例教學(xué);數(shù)控編程;數(shù)控操作;能力;素質(zhì)
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)及生產(chǎn)組織形式對高等教育要求的不斷提高,人們更多地傾向于采用案例教學(xué)法來培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力、社會能力及其他關(guān)鍵能力。隨著高等教育的學(xué)校院校學(xué)生人數(shù)的逐年增加和企業(yè)職工培訓(xùn)的需要,如何有效利用實(shí)驗(yàn)設(shè)備,讓學(xué)生能在職業(yè)能力上有顯著的提高,是教師們探索的目標(biāo)和努力的方向。
在本文中,筆者就在本人擔(dān)任的《機(jī)床數(shù)控技術(shù)》課程中如何使用案例教學(xué)來提高授課質(zhì)量和學(xué)生的綜合素質(zhì)作了研究和嘗試。
一、課程分析
案例式教學(xué),是師生通過共同實(shí)施一個完整的項(xiàng)目工作而進(jìn)行的教學(xué)活動。主要通過案例完成的整個工作過程讓學(xué)生學(xué)習(xí)一定的教學(xué)內(nèi)容,并能將教學(xué)課題的理論知識和實(shí)際技能結(jié)合起來,使學(xué)生具有獨(dú)立制定計(jì)劃并實(shí)施的機(jī)會。學(xué)生在一定時間范圍內(nèi)可以自行組織、安排自己的學(xué)習(xí)行為,培養(yǎng)自主行為能力,最后有明確而具體的成果展示。在這一過程教學(xué)中盡量讓學(xué)生自己克服困難、處理在項(xiàng)目工作中出現(xiàn)的問題,綜合應(yīng)用學(xué)習(xí)知識。
隨著現(xiàn)代加工技術(shù)的發(fā)展,《機(jī)床數(shù)控技術(shù)》已經(jīng)成為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,其任務(wù)是在培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)知識的前提下,使學(xué)生具備對數(shù)控機(jī)床程序編制和加工調(diào)試能力,為提高學(xué)生專業(yè)技能,形成良好的綜合能力做好準(zhǔn)備。
從課程設(shè)置體系看,本門課程學(xué)習(xí)之前需要學(xué)習(xí)機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、公差與配合、金屬切削原理與刀具等課程,與本課程同時開設(shè)的有PLC原理與應(yīng)用、三維實(shí)體設(shè)計(jì)等,后續(xù)相關(guān)課程還有先進(jìn)制造技術(shù)、模具設(shè)計(jì)與制造等,可見本課程在教學(xué)中起到承前啟后的作用。
從課程的內(nèi)容來分析,本門課程既有機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)組成、工作原理、加工工藝分析等理論知識,又有數(shù)控車編程、數(shù)控銑編程、數(shù)控機(jī)床操作等內(nèi)容,可以說本門課程即重視理論知識的學(xué)習(xí),又強(qiáng)調(diào)實(shí)際操作的動手能力。
所以,本門《機(jī)床數(shù)控技術(shù)》課程比較適合使用案例教學(xué)法,學(xué)生通過完成案例零件的加工過程分析和制作,在仿真平臺上進(jìn)行加工,以及最終在數(shù)控機(jī)床上加工出真實(shí)的零件,既綜合應(yīng)用了數(shù)控工藝和編程等理論知識,又培養(yǎng)了實(shí)踐動手能力。
二、案例的設(shè)置
《機(jī)床數(shù)控技術(shù)》課程大綱要求54學(xué)時完成教學(xué)任務(wù),教學(xué)目標(biāo)為使學(xué)生理解數(shù)控機(jī)床的工作原理,具備典型零件的加工工藝分析、數(shù)控加工程序編制的能力,并能夠在數(shù)控機(jī)床上將所需要的零件加工出來,即:通過本學(xué)期的理論學(xué)習(xí)和仿真操作,學(xué)生能夠在模擬的環(huán)境下完成零件加工的全部過程。課程的編程系統(tǒng)主要是數(shù)控車編程和數(shù)控銑編程,編程案例的選取好壞與否直接影響到了教學(xué)水平的好壞,本文主要分析車床的編程案例選取。
1、案例的標(biāo)準(zhǔn)
在設(shè)置案例時,應(yīng)該充分考慮案例(零件)的典型性,即所設(shè)置的案例應(yīng)該包括數(shù)控車床加工中常見大多數(shù)類型的表面,且加工精度、表面粗糙度也應(yīng)符合實(shí)際生產(chǎn)要求。
綜上,在設(shè)置案例時,我們選用了中級數(shù)控車床操作工應(yīng)會題庫中的實(shí)作題,并根據(jù)學(xué)生目前的知識結(jié)構(gòu)和技能稍加改動,形成了如圖1所示的案例。該案例包含了數(shù)控車床加工中常見的圓柱、端面、圓弧、槽、球面等等,根據(jù)學(xué)生領(lǐng)悟能力和實(shí)際情況,還可以單獨(dú)增加螺紋、內(nèi)孔等難度稍高的型面。
為培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神,也為提高學(xué)生的交流能力,采取以小組形式完成項(xiàng)目,以3人為一組。
2、案例的分解
在總體目標(biāo)確定的情況下,還根據(jù)學(xué)生現(xiàn)有的技能狀況和循序漸進(jìn)的原則,將總體目標(biāo)進(jìn)行分解,為每一次課制定一個子案例。子案例可以是將圖中的某些型面單獨(dú)列出進(jìn)行加工分析和編程講解。也可以是將整個工藝過程中的某個工序(或工步)進(jìn)行分析和講解。但子案例的設(shè)置必須符合總體目標(biāo)的要求,即將所有的子案例綜合在一起必定是圖1中的圖形。具體教學(xué)設(shè)計(jì)如下:
圖1. 總案例
在課程的開始,就將本學(xué)期的任務(wù)告訴給同學(xué)們,讓大家對總體目標(biāo)有所認(rèn)識,也讓好學(xué)的學(xué)生有自學(xué)的方向。在數(shù)控車床的熟悉環(huán)節(jié),就讓學(xué)生利用手動的方式加工圖1的左端面和外圓(此時,學(xué)生尚未學(xué)習(xí)編程指令),完成該案例后,可以達(dá)到以下的目的:
(1)了解數(shù)控車床的基本操作;
(2)了解數(shù)控車床與普通車床的區(qū)別,善于思考的同學(xué)就會想知道數(shù)控車床怎么實(shí)現(xiàn)自動加工,激發(fā)了他們學(xué)習(xí)下一堂課的興趣;
(3)了解數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系、編程坐標(biāo)系、加工坐標(biāo)系,為后續(xù)的操作加工打下了基礎(chǔ)。
在講授常用編程指令時,就以切削圖1的表面為目標(biāo),將G01、G02等指令的講授融入到了完成本堂課的目標(biāo)中,學(xué)生為了完成本次設(shè)置的案例,學(xué)生就會主動學(xué)習(xí)或討論,在不知不覺中就學(xué)會了常用指令的用法,而且,在模擬過程中遇到問題時通過自己努力去解決,還是鍛煉了學(xué)生的分析能力,而且在以后的真實(shí)生產(chǎn)過程中學(xué)生就會牢記這些失誤。最后,通過教師再用很短的時間總結(jié),就使學(xué)生掌握常用的指令。
按照這樣的原則,筆者為每一次課都設(shè)置好子案例。
3、考核方式
根據(jù)教學(xué)安排,理論和仿真加工穿行。每次仿真加工實(shí)訓(xùn)課程是一個人人參與的創(chuàng)新實(shí)踐活動。學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)踐過程中,理解和把握課程要求的知識和技能,體驗(yàn)創(chuàng)新的艱辛與樂趣,培養(yǎng)分析問題和解決問題的思想和方法。
根據(jù)課程的目標(biāo),考核方式也應(yīng)該是理論和實(shí)際操作并重。故將最后的考核模式定為由三部分構(gòu)成:平時成績,理論考試,仿真加工。具體要求為:平時成績考核學(xué)生的平時出勤情況,作業(yè)完成情況,上課表現(xiàn)等;理論考試主要考核學(xué)生對本門課程基本概念的掌握程度;數(shù)控加工操作仿真考試題目從中級數(shù)控機(jī)床操作工應(yīng)會題目中選取,由學(xué)生自行確定加工參數(shù)、走刀路線,編制加工程序,并完成程序輸入,加工坐標(biāo)系設(shè)定,零件加工等全部工作。考核標(biāo)準(zhǔn)參照中級數(shù)控機(jī)床操作工考核標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,由任課老師設(shè)定每個考核點(diǎn)的精度要求,評分標(biāo)準(zhǔn),由仿真系統(tǒng)自動對每名參加考試的學(xué)生進(jìn)行評分。
將以上三項(xiàng)成績平時成績占20%,理論考試占40%,仿真加工占40%折算后,即為學(xué)生本學(xué)期的最終成績。
三、實(shí)施過程應(yīng)注意的問題
案例教學(xué)的目的是否達(dá)到,依賴于兩方面:一是教師作用的發(fā)揮;二是學(xué)生的總體與個體狀況。而教師作用的發(fā)揮,需要依據(jù)學(xué)生的狀況,有針對性地發(fā)揮作用。在校學(xué)生在基礎(chǔ)理論知識與素質(zhì)能力上均有所欠缺,這種欠缺使案例教學(xué)必須有其特殊性。因此,筆者認(rèn)為,在進(jìn)行案例設(shè)計(jì)及教學(xué)的過程中時,需要注意以下的幾個方面:
1、案例的設(shè)計(jì)要符合高校學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)
首先緊扣主題,符合教學(xué)目標(biāo)要求,與主要教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān);其次應(yīng)該注意難度,因?yàn)榘咐y度超出學(xué)生知識水平和理解能力,會打擊他們學(xué)習(xí)的積極性,導(dǎo)致很多學(xué)生會因?yàn)閷W(xué)不懂而放棄,故在設(shè)計(jì)案例時,應(yīng)選擇敘述簡潔條理清晰、明白易懂的案例,或者對難懂案例改造。
2、在實(shí)施過程中充分發(fā)揮學(xué)生的能動性,并給予正確的引導(dǎo)
將要解決的問題化整為零,逐步深入,將大問題化小,由復(fù)雜問題變簡單。學(xué)生會在分析小的問題的過程中,逐漸加深對案例的理解。由依賴教材理論知識解釋問題,到最后依據(jù)自己的理解得出自己的結(jié)論。同時,正確度引導(dǎo)還能使老師更好的控制課堂教學(xué)的時間,提高授課的效率。
3、每次課后要進(jìn)行概括總結(jié)
總結(jié)的目的有兩個:一是肯定那有創(chuàng)造性的見解和符合邏輯的分析,并從理論上講明,從而鼓勵他們參與課堂討論的積極性;二是再次強(qiáng)調(diào)本次課所涉及的知識要點(diǎn),以便學(xué)生的課后復(fù)習(xí),使理論知識更加系統(tǒng)。
四、實(shí)施的效果
通過案例教學(xué),使理論教學(xué)走向更深的層面,使教師的教育理念、學(xué)生的學(xué)習(xí)心境、課堂氛圍發(fā)生了根本的變化,對教材建設(shè)、教學(xué)方式、學(xué)習(xí)方式也提出了更高的的要求。
從筆者所擔(dān)任班級的課堂狀況來看,學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性明顯提高,學(xué)生積極思考,踴躍回答問題,缺席、打瞌睡的同學(xué)明顯減少。課后,很多同學(xué)還自發(fā)的組成興趣小組,自己聯(lián)系機(jī)房,將所學(xué)的知識進(jìn)行遷移,用于其他零件的加工。
通過實(shí)施案例教學(xué)體,較好地彌補(bǔ)了教育理論與教育實(shí)踐之間的脫節(jié),將很多專業(yè)課的知識較好的融合到了一起,更加貼近實(shí)際工作。重視受教育者的主觀能動性,體現(xiàn)了以學(xué)生為的主體的教育宗旨。發(fā)展了學(xué)生綜合運(yùn)用知識和解決實(shí)際問題的能力,以及搜集、處理、利用信息的能力,提高了學(xué)生的人際交往能力,以及適應(yīng)社會的能力。體現(xiàn)了目前我國“以素質(zhì)教育為基礎(chǔ),以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為核心”的本科校院人才培養(yǎng)模式。較好的實(shí)現(xiàn)了“授之以漁”的教學(xué)目標(biāo)。
五、結(jié)語
高等院校是培養(yǎng)適應(yīng)社會需要的各類應(yīng)用型高級技術(shù)人才的重要場所,隨著數(shù)控技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)的各個行業(yè)中的廣泛應(yīng)用,我們培養(yǎng)的應(yīng)用型人才應(yīng)能夠熟練掌握數(shù)控機(jī)床編程與操作的基礎(chǔ)知識,具有解決實(shí)際問題的能力。
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