蔡 干 周新平 何守信/河南工業(yè)大學(xué)工程訓(xùn)練中心

數(shù)控實(shí)踐教學(xué)的改革與創(chuàng)新

蔡 干 周新平 何守信/河南工業(yè)大學(xué)工程訓(xùn)練中心

在數(shù)控實(shí)踐教學(xué)中，采用常規(guī)的教學(xué)方法，使同學(xué)們常常忽略精度的概念，根據(jù)中心的具體情況，把理論教學(xué)與實(shí)際有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，探索了一套編程的有效教學(xué)方法，充分發(fā)掘同學(xué)們的潛能，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

數(shù)控；實(shí)踐教學(xué)； 編程； 改革；創(chuàng)新

一、編程方法講解

數(shù)控加工主要有兩種編程方法：手工編程與自動(dòng)編程。

手工編程是指編制零件數(shù)控加工程序的各個(gè)步驟均由人工完成，即從零件圖紙分析、確定加工工藝路線、數(shù)值計(jì)算、編寫(xiě)零件加工程序單直至程序校驗(yàn)都是由人工完成。對(duì)于幾何形狀不太復(fù)雜、計(jì)算量小、程序段不多的零件，常采用手工編程，即經(jīng)濟(jì)又及時(shí)。手工編程在數(shù)控車削加工中廣泛應(yīng)用。

自動(dòng)編程是利用計(jì)算機(jī)軟件編制數(shù)控加工程序的過(guò)程，又稱計(jì)算機(jī)輔助編程。編程人員只需根據(jù)零件圖樣的要求，使用數(shù)控語(yǔ)言由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地進(jìn)行數(shù)值計(jì)算及后置處理，編寫(xiě)出零件加工程序單，通過(guò)直接通信的方式將加工程序送入數(shù)控機(jī)床，指揮機(jī)床工作。自動(dòng)編程準(zhǔn)確性高，使得一些計(jì)算繁鎖、手工編程困難或無(wú)法編出的程序能夠順利的完成。自動(dòng)編程廣泛應(yīng)用于復(fù)雜零件的程序編制。

二、編程的內(nèi)容及步驟講解

數(shù)控車削編程步驟：加工工藝分析→選擇加工方案→數(shù)值計(jì)算→編寫(xiě)程序清單→制備控制介質(zhì)→程序校對(duì)→首件試切。

（1）加工工藝分析 編程人員根據(jù)零件圖樣的技術(shù)特性、幾何形狀、尺寸、精度及工藝要求等，進(jìn)行加工工藝分析。

（2）選擇加工方案 合理地選擇加工方案，確定加工順序、加工路線、裝夾方式、刀具及切削參數(shù)等；同時(shí)還要考慮所用數(shù)控機(jī)床的指令功能，充分發(fā)揮機(jī)床的效能；加工路線要短，正確選擇對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)，減少換刀次數(shù)。

（3）數(shù)值計(jì)算 根據(jù)零件圖的幾何尺寸確定工藝路線及設(shè)定坐標(biāo)系，計(jì)算零件粗、精加工運(yùn)動(dòng)的軌跡，得到刀位數(shù)據(jù)。對(duì)于形狀簡(jiǎn)單零件的輪廓加工，要計(jì)算出幾何元素的起點(diǎn)、終點(diǎn)、圓弧的圓心、兩幾何元素的交點(diǎn)或切點(diǎn)的坐標(biāo)值，有的還要計(jì)算刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡坐標(biāo)值。對(duì)于形狀比較復(fù)雜的零件，需要用直線段或圓弧段逼近，根據(jù)加工精度的要求計(jì)算出節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)值，以這些坐標(biāo)值作為編程的尺寸。這一步驟通常稱為數(shù)值計(jì)算。

（4）編寫(xiě)程序清單 工藝路線、切削參數(shù)及刀位數(shù)據(jù)確定后，編程人員根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的程序段格式和功能指令代碼，編寫(xiě)加工程序單。

（5）制備控制介質(zhì) 把編寫(xiě)好的加工程序單上的內(nèi)容記錄在控制介質(zhì)上，作為數(shù)控裝置的輸入信息。通過(guò)程序的手工輸入或通信傳輸送入數(shù)控系統(tǒng)。

（6）程序校對(duì)與首件試切 編寫(xiě)好的加工程序單和制備好的控制介質(zhì)，必須經(jīng)過(guò)校驗(yàn)與試切才能正式使用。校驗(yàn)的方法是直接將控制介質(zhì)上的內(nèi)容輸入到數(shù)控裝置中，讓機(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)，以檢查機(jī)床的運(yùn)動(dòng)規(guī)跡是否正確。

在具有圖形模擬顯示功能的數(shù)控機(jī)床上，可通過(guò)顯示走刀軌跡或模擬刀具對(duì)工件的切削過(guò)程，對(duì)程序進(jìn)行檢查。對(duì)于形狀復(fù)雜和要求高的零件，也可采用鋁件、塑料或石蠟等易切材料進(jìn)行試切來(lái)檢驗(yàn)程序。通過(guò)檢查試件，不僅可確認(rèn)程序是否正確，還可知道加工精度是否符合要求。若能采用與被加工零件材料相同的材料進(jìn)行試切，則更能反映實(shí)際加工效果，當(dāng)發(fā)現(xiàn)加工的零件不符合加工技術(shù)要求時(shí)，可修改程序或采取尺寸補(bǔ)償?shù)却胧?/p>

三、實(shí)例加工講解

如圖所示工件，毛坯為Ф18mm×550mm棒材，材料為45鋼，數(shù)控車削端面、外圓。

1、工藝分析

（1）零件圖工藝分析 從圖中可以看出，該零件為一臺(tái)階軸。材料為45鋼，切削加工性能較好。

該零件主要由同心度為0.01mm的兩外圓柱面組成，表面粗糙度要求為Ra1.6μm。外圓柱面尺寸公差為IT7級(jí)。因此可采用粗車→精車加工方案。

（2）加工工藝的確定 根據(jù)圖紙要求和毛坯情況，確定工藝方案和加工路線。

1）裝夾定位的確定。對(duì)于軸類零件，軸心線為工藝基準(zhǔn)。用三爪卡盤(pán)夾緊定位，并使工件前端面距離卡爪端面為100mm。一次裝夾完成粗、精加工。

2）加工路線的確定。以（18,0）點(diǎn)為起點(diǎn)，按照粗精加工分開(kāi)的原則，從右至左車削外輪廓面。其路線為：車端面→粗車Ф12 mm外圓→粗車Ф16mm外圓→倒右端1×45°角→精車Ф12 mm外圓→精車Ф16mm外圓→倒左端1×45°角→切斷。

粗加工進(jìn)給量1.5mm左右，精加工進(jìn)給量0.3mm。

（3）選擇機(jī)床設(shè)備 根據(jù)零件圖樣要求，選用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床即可達(dá)到要求。故選用華中世紀(jì)星臥式數(shù)控車床。

（4）刀具選擇 根據(jù)加工要求，選用三把刀具，T01為45°端面車刀，材料為YT15；T02為90°外圓車刀，材料為YT15；T03為切斷刀，材料為YT5。

（5）切削用量選擇 根據(jù)加工要求，粗車外圓、精車外圓、切斷分別選用切削用量，主軸轉(zhuǎn)速分別為600、1000、400r/min；進(jìn)給量分別為0.17、0.08、0.03mm/r；被吃刀量分別為1.5、0.3mm。

2、主要操作步驟及程序

接通電源，進(jìn)入操作系統(tǒng)→回參考點(diǎn)→安裝零件→安裝車刀（將車刀裝入刀架，注意各車刀在刀架中的位置）→建立坐標(biāo)系→設(shè)置刀具補(bǔ)償值→程序輸入。

加工程序單

通過(guò)以上講解，不僅使同學(xué)們學(xué)會(huì)了編程，也使同學(xué)們懂得了編程應(yīng)考慮那些問(wèn)題。通過(guò)理論與實(shí)際相結(jié)合的鍛煉，使同學(xué)們大大提高了分析問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。今后我們還將繼續(xù)探索更新更有效的教學(xué)方法，進(jìn)行更多實(shí)踐教學(xué)的改革與創(chuàng)新。