王 輝
(吉林工商學(xué)院,吉林 長春 130507)
數(shù)控車工實(shí)習(xí)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)的一門實(shí)踐課程,在上學(xué)期學(xué)生已經(jīng)學(xué)完了《數(shù)控加工技術(shù)》這門理論課程,基本掌握了一些常用的數(shù)控編程指令,然后通過一周的數(shù)控車工實(shí)習(xí),把所學(xué)的理論知識用于生產(chǎn)實(shí)踐,把知識和勞動變成實(shí)際產(chǎn)品,讓他們能學(xué)到真正的數(shù)控加工技能,學(xué)有所成。本人根據(jù)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)和實(shí)習(xí)時間,初步摸索出一套模塊化任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)法,運(yùn)用這種教學(xué)方法來提高數(shù)控車工實(shí)習(xí)教學(xué)質(zhì)量。經(jīng)過幾次的實(shí)際運(yùn)用和調(diào)整,證明此教學(xué)方法適用于應(yīng)用技術(shù)型本科院校和符合學(xué)生的現(xiàn)有水平,教學(xué)效果的滿意度達(dá)到100%。
模塊化任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)方法就是把課程里的內(nèi)容分成幾個模塊,在每個模塊中制定教學(xué)內(nèi)容和要求,然后為學(xué)生講解相關(guān)的理論知識,最后給他們分配與之相關(guān)的實(shí)習(xí)任務(wù),通過學(xué)生的不斷練習(xí)和老師的現(xiàn)場指導(dǎo),使他們能在規(guī)定時間內(nèi)圓滿地完成實(shí)習(xí)任務(wù)。數(shù)控車工實(shí)習(xí)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,必須采用一體化教學(xué),即老師講授理論知識,學(xué)生動手實(shí)際加工,老師現(xiàn)場巡視指導(dǎo)等都必須在車間現(xiàn)場完成,避免了分散教學(xué),這樣才能達(dá)到良好的教學(xué)效果。模塊化任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)方法就是一體化教學(xué)的體現(xiàn)。
數(shù)控車工實(shí)習(xí)開始之前,老師需要準(zhǔn)備好以下四項(xiàng)工作:①分組實(shí)習(xí)。老師根據(jù)本校的數(shù)控車床數(shù)量,把一個班級的學(xué)生分成若干小組,每小組的成員是3或4人,每臺車床分配的學(xué)生數(shù)量要合適,這樣才能保證每名學(xué)生都有充分的時間操作機(jī)床和練習(xí)加工。②制定模塊數(shù)量及內(nèi)容。根據(jù)《數(shù)控加工技術(shù)》理論課程的內(nèi)容和實(shí)習(xí)時間,確定劃分模塊數(shù)量及每個模塊中的理論知識,做到數(shù)量和難度適中,實(shí)習(xí)進(jìn)度緊湊,訓(xùn)練節(jié)奏有條不紊,最終使學(xué)生能夠完成數(shù)控車工實(shí)習(xí)教學(xué)計(jì)劃規(guī)定的全部內(nèi)容。如表1所示。③分配實(shí)習(xí)任務(wù)。針對每個模塊中的編程指令,老師繪制相應(yīng)的零件圖和編寫工藝卡,然后把圖紙分發(fā)給學(xué)生,學(xué)生通過加工這些零件,就可以理解和掌握老師講過的指令和工藝知識。④實(shí)施任務(wù)。老師為學(xué)生講解零件圖、工藝卡、典型例題,然后播放零件的加工過程視頻,同時著重強(qiáng)調(diào)一下需要注意的安全和技術(shù)問題。老師要規(guī)定每名學(xué)生編寫程序、工藝卡和加工零件的時間,督促他們都要按時完成任務(wù)。
筆者為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)學(xué)生制定了以下四個數(shù)控車工實(shí)習(xí)模塊及任務(wù)。
表1 數(shù)控車工實(shí)習(xí)的四個模塊
模塊3應(yīng)用圓弧插補(bǔ)指令G02,G03,軸向粗車循環(huán)指令G71,仿形粗車循環(huán)指令G73,精車指令G70,編寫蠟臺的加工程序和工藝卡。任務(wù)3動手實(shí)踐車削蠟臺模塊4應(yīng)用刀尖圓弧半徑補(bǔ)償指令G41,G42,G40和刀具磨損補(bǔ)償,編寫臺階軸加工程序和工藝卡。任務(wù)4動手實(shí)踐車削臺階軸
學(xué)生通過練習(xí)基本操作和試切對刀,可以熟悉機(jī)床操作面板的功能區(qū),編輯區(qū),顯示區(qū),狀態(tài)區(qū)上的所有按鍵,學(xué)會了開關(guān)機(jī)床;回機(jī)床參考點(diǎn);手動控制刀架運(yùn)動;在MDI模式下輸入單段程序控制主軸正反轉(zhuǎn)和停止;在編輯模式下輸入、編輯和修改程序;在自動模式下按下機(jī)床鎖、輔助鎖、空運(yùn)行來模擬加工過程;換刀和對刀,掌握了如何建立工件坐標(biāo)系;在刀具偏置磨損參數(shù)窗口中輸入刀偏值等基本操作,為后續(xù)的實(shí)際加工打下基礎(chǔ)。
此模塊設(shè)計(jì)了圓錐零件,目的是使學(xué)生初步了解加工程序輸入數(shù)控系統(tǒng)并執(zhí)行程序以后,車床是如何運(yùn)動的,同時觀察G90指令程序段執(zhí)行過程中車刀的走刀路線(簡稱刀路)。學(xué)會數(shù)控車床編程的關(guān)鍵就是看懂刀路,只有看懂了刀路,才能真正理解加工程序,做到知其然知其所以然。學(xué)生完成了這部分任務(wù)后,頭腦中就能形成數(shù)控車床編程的思維模式。
圓錐零件圖如圖1所示。圓錐加工程序及程序注釋如下:
O0001(程序名)
G00X100 Z100 M03 S400 T0101 G99;
G00 X43 Z10;(快速定位到循環(huán)起刀點(diǎn))
G90 X41 Z-50 F0.3;(切削 φ36外圓)
X39;(第二次循環(huán)加工)
X37;(第三次循環(huán)加工)
X36;(第四次循環(huán)加工)
G90 X34 Z-35 F0.3;(切削 φ28外圓)
X32;
X30;
X28;
G00 X43 Z2;(快速定位到圓錐的循環(huán)起刀點(diǎn))
G90 X28 Z-20 R-2 F0.3;(切削圓錐)
R-4;
R-6;
R-7.3;
G00 X100 Z100 T0202;(換 2號切斷刀)
X43 Z-54 S300;(刀片寬 4mm)
G01 X0 W0 F0.05;(切斷工件)
G00 X100 Z100;(快速返回至換刀點(diǎn))
M05;(主軸停止)
M30;(程序結(jié)束并復(fù)位)
圖1 圓錐零件圖
此模塊設(shè)計(jì)了蠟臺零件,目的是使學(xué)生掌握在數(shù)控車床編程中應(yīng)用最廣泛的G71指令,觀察G71指令程序段執(zhí)行過程中的刀路,比較它與G90指令的不同之處和復(fù)雜程度。用蠟臺零件作為加工實(shí)例,可以提高學(xué)生的工藝知識水平,也提高了車外圓,平端面,運(yùn)用G02和G03指令加工弧面,倒角,切斷等工序加工的編程水平。
蠟臺零件圖如圖2所示。蠟臺加工程序及程序注釋如下:
O0002(程序名)
G00 X100 Z100 M03 S400 T0101 G99;
G00 X43 Z10;(快速定位到循環(huán)起刀點(diǎn))
G71 U1 R0.5 F0.3;(背吃刀量1mm,退刀量0.5mm。)
G71 P1 Q2 U0.5 W0;(軸向粗車復(fù)合循環(huán))
N1 G00 X0 W0 S800;
G01 Z0 F0.1;(精加工起點(diǎn))
G02 X16 Z-10 R20;(精加工輪廓)
G01 X20;
X22 Z-11;
Z-16;
X16 Z-23;
X22 Z-30;
Z-37;
X26;
G03 X30 Z-39 R2;
G01 Z-45;
G02 X30 Z-65 R15;
G01 X34;
X36 Z-66;
Z-71;
N2 X45;
G70 P1 Q2;(精加工循環(huán)指令)
G00 X100 Z100 T0202;(換 2號切斷刀)
X43 Z-74 S300;(刀片寬 4mm)
G01 X0 W0 F0.05;(切斷工件)
G00 X100 Z100(快速返回至換刀點(diǎn))
M05;(主軸停止)
M30;(程序結(jié)束并復(fù)位)
圖2 蠟臺零件圖
此模塊設(shè)計(jì)了臺階軸零件,目的是使學(xué)生掌握刀補(bǔ)的建立,進(jìn)行,取消過程,而且必須在空走刀時,只能用移動指令G00或G01建立或取消刀補(bǔ)。學(xué)生要知道如何判斷左刀補(bǔ)和右刀補(bǔ),了解數(shù)控機(jī)床自動刀補(bǔ)原理和實(shí)現(xiàn)過程。同時學(xué)會修改刀具磨損補(bǔ)償值,在刀具偏置磨損參數(shù)窗口中輸入刀尖圓弧半徑R0.4,刀尖方位號T3,刀具磨損補(bǔ)償值U-△d,W-△w等操作。要最終保證零件的尺寸精度,必須進(jìn)行刀補(bǔ)和修改磨損值這兩項(xiàng)工作。
刀具用久后會發(fā)生自然磨損,使產(chǎn)品尺寸產(chǎn)生誤差,因此需要對刀具進(jìn)行磨損量補(bǔ)償,才能達(dá)到圖紙尺寸要求。
例如:圖紙尺寸要求Φ16±0.05,粗加工理論余量是Φ16.5-Φ16=0.5,如果測量后的粗加工實(shí)際余量是Φ16.6-Φ16=0.6,那么,理論余量-實(shí)際余量=0.5-0.6=-0.1,所以,刀具的 X方向磨損量為0.1mm,則在刀具磨損參數(shù)中輸入X方向磨損量:U-0.1。同理,測量長度尺寸,然后輸入Z方向磨損量:W-△w。注意:磨損量都是輸入負(fù)值。
臺階軸零件圖如圖3所示。臺階軸加工程序及程序注釋如下:
圖3 臺階軸零件圖
O0003
G00 X100 Z100 M03 S400 T0101 G99;
G00 X43 Z2;
G71 U1 R0.5 F0.3;
G71 P1 Q2 U0.5 W0.5;
N1 G42 G00 X16 W0;(空走刀時建立刀補(bǔ))
G01 X20 W-2;
W-23;
X26;
X28 W-1;
W-14;
X36 W-5;
W-10;
G02 X36 Z-72 R10;
W-11;
N2 G01 X43;
G40 G00 X100 Z100 M05;(空走刀時取消刀補(bǔ))
M00;(程序暫停,檢測工件尺寸。)
G00 X43 Z2;(定位到循環(huán)起點(diǎn))
G70 P1 Q2 M03 S800 F0.1;
G40 G00 X100 Z100 T0202;(空走刀時取消刀補(bǔ))
X30 Z-25 S300;(刀片寬 4mm)
G01 X16.4 W0 F0.05;(切槽)
G04 U5.0;(延遲 5秒)
G01 X43 W0;(退刀)
G00 X43 Z-86;
G01 X0 W0;(切斷工件)
G00 X100 Z100(快速返回至換刀點(diǎn))
M05;
M30;
筆者在數(shù)控車工實(shí)習(xí)教學(xué)中采用模塊化任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)方法,在實(shí)踐教學(xué)中調(diào)動了學(xué)生的積極性,提高了學(xué)生對數(shù)控車床編程的興趣,使學(xué)生的編程水平提到了一個新高度。老師利用這種教學(xué)方法,層層推進(jìn),有的放矢,事半功倍,取得了很好的教學(xué)效果,使數(shù)控車工實(shí)習(xí)中的模塊化任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)方法得到進(jìn)一步優(yōu)化與完善,為應(yīng)用型本科院校培養(yǎng)出更多、更優(yōu)秀的應(yīng)用型技術(shù)人才。