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数控技术发展迅速,生产数控系统的厂家众多,而不同厂家生产的数控系统在编程与操作上又有较大的差别。各学校因办学条件的差异,配置的数控机床及设备也有所不同,所以需要的相关教材也会有所差别。例如常见的数控系统有日本的FANUC系统、德国的SIEMENS系统、国产的华中系统、广数系统等,这些数控系统在编程与操作上都有所不同。各学校因各种条件限制,不可能把所有的数控系统及各种型号的数控设备都配齐。而现在出版的数控机床编程与操作教材,所讲述的数控系统或设备型号和各学校现有的数控设备都会有所差别,教材上有些内容也不太实用,给学校的教学工作带来很多不便。例如现在出版的很多教材普遍以日本的FANUC和德国的SIEMENS两大数控系统作为典型案例进行讲述,而现在各学校主要配置的国产华中数控系统,在教材上都没有相应的内容。再如现在各学校普遍采用的投入少、效果显著的数控仿真系统教学软件,在很多教材上也很少出现。所以,只有各学校开发校本教材才可以解决以上问题。在编写校本教材时,可以立足于校情,根据学校现有的数控仿真系统教学软件及数控设备的配置情况,并结合校企合作企业的生产情况,参考机床厂家的编程与操作说明书,选择两大数控系统的编程与操作作为重点,进行全面的讲述,对其他数控系统的不同之处也要有所介绍。所以,有针对性地开发具有本校特色,实用性强的数控机床编程与操作校本教材很有必要。
二、《数控机床编程与操作》校本教材开发的基本要求
《数控机床编程与操作》校本教材的开发要以就业为导向,以企业用人标准为依据,以培养学生的操作技能为主。根据本校学生的实际情况,理论知识应以必需、够用、实用为原则,技能操作要以实践为主线,对课程内容进行创新整合,充分体现“教、学、做合一”的教学思想,可操作性要强,要让学生真正能够在“做中学,学中做”。教材的编写上要参考相应的国家职业资格标准,理论教学要与实训教学一体化,实训教学要与企业生产一体化。例如:在数控编程与操作的例题设计上,就可以根据学校的实际情况,合理设计加工图纸,灵活选择材料。原来教材上的一些例题零件图的加工材料要求就不合理,都是一些金属材料,如果都用金属材料进行实训,效果虽然较好,但是材料及刀具的损耗很大,加工出来的产品又没有实用价值,浪费很大,并且学生在刚开始操作时很容易发生安全事故。校本教材可要求学生在初期进行数控实训时,在数控车床上用硬圆木棒或尼龙棒来代替金属材料进行加工,数控铣床上用石蜡或硬塑料板来代替金属材料进行加工;实训的中期,可用铝或铜材料进行加工;实训的后期,可按校企合作企业的产品要求进行正规的产品加工。这样既可以节约材料,提高设备及刀具的使用寿命,也利于保证设备及学生的人身安全,循序渐进地提高学生的技能水平,让学生到企业工作时能够快速地从学校学生转换为企业工人。
三、《数控机床编程与操作》校本教材开发时要注意的事项
校本教材的开发是因为现有的教材编写不合理,所以,在开发校本教材时,在参考其他的教材及机床厂家的编程与操作说明书时,要避免照搬照套现象的出现,不能盲目跟风、追求数量及眼前功利,为完成任务或个人私利而开发教材。参加编写校本教材的老师应该是既掌握了扎实的数控专业及相关专业的理论知识,又具有熟练的数控机床编程与操作技能,更要有丰富的教学经验,能把理论知识与实践结合起来的“双师型”教师。在进行校本教材开发前,编写人员应在校内外进行大量的调查研究工作,明确学校在该专业的培养目标,了解学生将来的就业方向,要深入企业,及时掌握企业生产岗位对人才在知识、技能等方面的要求。要把企业的一些典型零件加工案例、新工艺、新技术纳入到教材中。
关键词:数控机床编程课程 教学改革 理论与实践 教学探索
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2016)06(a)-0130-02
数控机床编程课程是机械制造专业的基础性课程,对于学生未来不论是专业课学习还是数控机床的操作实践以及工作都会产生重要的影响。传统的教学模式只注重对于知识的灌输,而不注重对于学生实践能力以及问题解决能力的思考,这就造成教学质量的每况愈下。该文结合当前的教学改革工作以及社会发展对于技能型人才的要求,对于编程课程这门课程的教学改革工作做了一些探索。
1 传统教学模式的不适应性
随着社会的发展,传统的教学模式已经不再适应社会的发展要求。现代社会的发展对于技能型人才要求既要有一定的理论知识,同时也应该具有很强的动手能力和实践能力,便于在实际工作当中发现问题解决问题。但传统的教学模式更侧重于对知识的灌输以及对考试成绩的要求,而忽略了对于学生理论知识之外的能力培养。比如分析思考问题的能力、解决问题的能力等。这造成学生完成对于理论的知识学习之后仍然对于数控机床的操作与实践不熟悉,不具备实践操作的能力。所以随着当今社会的发展,对于人才提出了新的标准,这也造成传统的教学模式已经不再适用于数控机床的编程课程教学模式。在进行的教学改革工作中,应该在向学生教授理论知识的同时,更侧重于对学生进行实践能力和动手操作能力的培养。
2 教学改革工作内容分析
2.1 理论教学改革工作分析
2.1.1 改变传统的理论教学模式
在编程课程的理论教学改革工作中,应该针对传统的课堂教学模式进行改革,将理论知识的学习与动手实践能力融为一体,让学生在实践中学习理论知识,而在理论知识的学习中获得实践的知识。要在理论教学过程中加强对于学生对知识点的理解,可以通过创建不同教学情境的方式帮助学生提高对于理论知识的掌握和理解。比如在讲解到编程知识中的外圆柱零面加工、以及锥面加工、以及螺纹加工时,可以根据不同的零件加工特点给学生讲解一些有趣的小故事,从而帮助学生提高对不同零件加工特点的理解和掌握。
另外,为了让理论知识更加接近数控机床的操作实践,教学组可以根据多年的教学工作经验自编教材。传统的数控机床教材的编纂过于理论性,而且随着社会技术的发展,很多内容都已经与数控机床技术脱节。自编教材对于教学工作更加具有灵活性,可以随时根据实际的数控机床编程工作进行更改,更有利于学生的学习以及未来的工作。
2.1.2 借助多媒体教学,丰富教学形式
在课堂教学过程中,采用任务驱动的方式驱动学生进行自主学习与操作。同时结合现代化的教学手段,丰富课堂教学内容和形式。数控机床这门课程本身就是实践性课程,通过实践提高学生的操作能力以及对于设备原理的理论知识的学习,效果要好于单纯地进行理论讲解。随着计算机技术的应用,多媒体教学的形式已经在课堂上得到了比较普遍的应用。所以教师可以在课堂教学活动中通过借助这种教学模式将课堂教学内容以一种更加丰富多彩的方式展示出来。一方面可以提高学生的兴趣,让学生主动性的学习;另一方面通过多媒体技术,课堂内容将会变得更加形象,更容易让学生进行学习。
比如可以在多媒体教学中应用视频教学。通过视频,同时将机床设备的操控过程进行展示。这样学生在学习课堂理论知识的同时也会对于机床设备的操作进行进一步了解,更利于后期学生的实践以及工作。可以将常见的、先进的机床设备,比如:多轴联动数控机床、高速切削数控机床以及多功能复合机床等的加工操作方式让学生进行观看和学习。由于条件限制学生可能无法在教学实践中接触到这里先进机床,通过观看视频可以让学生对这类机床设备做一些初步的了解,以备不时之需。
所以,通过对理论教学工作进行改革,弥补了传统的课堂教学的不足和缺陷。尤其是借助计算机技术,通过多媒体教学,借助课件、视频、图片、音频等多种形式以一种更加丰富多彩的形式对课堂内容进行讲解,更有助于学生的理解和学习。而且通过自编教材、教案等,上课形式更加灵活多样,课堂内容也更加与生活实际相联系,可以有效提高学生的学习效果。
2.2 仿真教学模式的应用分析
2.2.1 仿真教学在理论教学中的应用分析
当前,随着教学手段的不断丰富,仿真教学模式正在教学工作中得到普遍的应用。仿真教学是指借助计算机软件对于数控机床的加工进行零件编程进行模拟教学的一种教学方法。通常在教学工作中主要有两种软件可以选用:一种是数控加工的模拟软件;另一种是专业性更强的CAM软件。这种软件的主要功能就是实现对于一些复杂零件的编程。一般对于复杂的零件,通过手工编程的方式很难实现对其操作。所以可以先通过CAM软件进行建模,CAM会根据建的模型设计数控加工程序,然后就可以通过仿真软件对零件进行加工。
在数控机床的编程教学工作中,应用模拟教学软件可以大大提高课堂教学效果。一般教师在讲述某一种教学方法的时候,如果学生理解了之后提出一种更为简便的编程方式,由于无法进行实践操作不能检验这种编程方式的正确性,大家都不知道对不对。通过应用仿真软件则解决了这一问题,教师与学生可以根据模拟系统对编程程序进行验证,如果能通过仿真软件顺利的加工出零件则证明这种编程方法是正确的,如果不能加工出来,那么说明在编程过程中肯定出现了一些错误。这时可以根据当初的图纸设计以及编程设计寻找原因,可以与教师和同学一起交流思考,相互讨论,找出问题的原因所在。通过这一过程,不仅仅是锻炼了学生的专业编程能力,同时对于学生解决问题的能力以及他人沟通表达的能力都有非常大的帮助作用,其效果要远远超出传统的课堂教学模式的效果。
2.2.2 仿真教学对实践教学的帮助
现在的学生在进行专业知识学习之前都没有接触过数控机床,所以,如果直接让他们通过理论学习的编程知识对数控机床进行编程学生难免会有恐惧心理。尤其是当在编程过程中出现某些问题的时候,由于没有经验,学生会非常紧张害怕。通过仿真教学这种模式,可以实现学生在平常的课堂学习过程中的编程操作,进而提高学生对于数控机床的操作实践能力。对于数控机床操作中的基本界面,以及对程序的调用、运行等基本操作进行熟悉。传统的教学模式只侧重于理论知识点的灌输,学生一个学期可能都不会见到数控机床设备,更不会去动手实践操作。通过仿真教学的模拟软件,可以在进行理论知识讲解的同时向学生演示操作方法,更具有实践性。学生也在这一过程中学习到了理论知识和操作方式,而且还可以亲自动手进行操作,对于数控机床的一些程序的调用执行进行熟悉,为以后的工作打下良好的基础。
3 编程教学的实践教学改革
数控机床的编程课程是一门实践课程,学生学习的目的最终是为了能够对数控机床进行操作,走上数控机床的操作岗位进行零件的加工与生产。所以在对学生进行教学的时候应该侧重于对学生实践教学的设计与改革,要让学生将学习到的知识真正地学以致用,在数控机床的实践中加深对知识的理解,并融会贯通对知识点进行创新。所以必须要加强学生在学习过程中进行上级操作,同时也要进行零件加工工作,尤其是对于一些切削等技术的锻炼学习和掌握。通过让学生进行数控机床岗位实践的另一个原因是受现在大环境的影响,学生普遍的都沾染了一些不良的习气,这些习惯对于学生未来的工作非常不利,通过提前让学生进行岗位实践锻炼,可以让学生提前适应未来的岗位生活,有利于培养学生认真工作的态度以及提高对数控机床的操控能力。
而且为了提高实践效果,有条件的学校应该在学生的实践教学过程中与企业进行合作,让学生进行项目实训。这样学生就会以一种更加积极的态度投入到实践项目中,对于在实践过程中经常遇到的问题会主动进行探索与学习,直至解决问题。这样既提高了学生的动手实践能力,同时也拓展了学生的知识应用能力以及独立思考解决问题的能力,教学效果会得到极大改善。
4 结语
随着当今社会的发展,对于数控机床的教学工作提出了更高的要求。所以为了提高教学质量,针对数控机床的编程课程进行教学改革是一种必然趋势。在教学改革工作中,应该讲理论知识与实践能力相并重,将理论教学、仿真教学和实践教学这三种教学模式结合起来,既要提高学生对于理论知识的掌握理解,同时也要提高学生的实践操作能力,培养学生对数控机床的操作技能,让学生提前体验数控机床岗位工作,不断在学习中完善自己,为将来的就业工作打下良好的基础。
参考文献
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【关键词】机械加工;机床;精度
数控机床精密度高,生产速度快等众多优点,受到机械生产行业的青睐,数控机床也在不断的完善和改革中,其中包括对机床零件和组成部分的改进,数控中心软件编程的设计等,但是随着人们对构建精度要求越来越高,数控机床的精度必须不断的提高,文章就如何提高数控机床精度措施作出分析和探究。
一、数控机床的组成及工作原理
数控机床一般由控制介质、数控系统、伺服系统和机床本体共四部分组成
(一)控制介质。就是人与数控机床之间联系的中间媒介物质,反映了数控加工时的全部信息,以前是用纸条来输入各种信息的,不过随着计算机技术的发展,现在的输入一般可以由各种终端来完成。
(二)数控系统。数控系统是整个数控机床的核心部分,是机床实现自动加工的中心,也是整个数控机床的灵魂所在。主要有输入装置、监视器、主控制系统、可编程控制器、各类输入、输出接口等组成。主控制系统主要由CPU、存储器、控制器等组成。数控系统的主要控制对象是位置、角度、速度等机械量,以及温度、压力、流量等物理量,其控制方式又可分为数据运算处理控制和时序逻辑控制两大类。
(三)伺服系统。伺服系统是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节,主要由伺服电动机、驱动控制系统和位置检测与反馈等组成。伺服电动机是系统的执行文件,驱动控制系统则是伺服电动机的动力源。
(四)机床本体。数控机床的本体指其机械结构本体,它与传统的普通机床相比较,同样由机械传动机构、工作台、床身以及立柱等部分组成,但数控机床的整体布局、外观造型、传动机械、工具系统及操作机构等方面都发生了很大变化。
二、机床加工的影响因素及控制措施
实际加工中影响数控加工精度的因素很多,如编程工艺、设备条件、操作者技术水平等。下面从几个方面进行介绍:
(一)数控编程对加工精度的影响
数控编程对加工精度的影响主要来自编程原点的确定、数据处理、轨迹拟合、加工路线选择等方面
1、编程原点选择对加工精度的影响。数控编程首先遇到的问题就是确定编程原点,编程坐标系一般是编程人员根据零件加工特点和零件图纸确定的。编程原点的选择直接影响零件的加工精度,确定编程坐标系最根本的原则是编程基准、设计基准、工艺基准统一,这样可最大限度地减少尺寸公差换算所引起的误差,
下面是确定编程坐标系的一些具体建议:①编程原点尽可能与图纸上尺寸基准重合、工件设计时有设计基准,加工时有工艺基准,编程原点应尽可能与上述基准重合。②使数值计算尽可能简单,尽量避免尺寸链换算。③尽量选在精度较高的工件表面上便于加工过程中尺寸测量。
2、编程时数据处理对加工精度的影响
数控编程时的数据处理对轮廓轨迹的加工精度有直接影响,其中比较重要的因素是未知编程节点的计算以及编程尺寸公差带的换算。
有的数控系统可根据已知轮廓几何条件自动计算节点坐标,但有的数控系统必须手工计算。手工计算未知节点坐标值时遇到的最大问题是计算精度,经过大量验证发现,有时手工计算结果与计算机辅助查询结果会相差0.03mm为提高手工计算精度,这里建议:手工计算的中间数据(包括角度值)应保留4位以上小数;若使用计算器计算,应尽量保留全部小数。编程尺寸圆整要依据数控机床的脉冲当量。脉冲当量是指数控系统发出一个指令脉冲所对应的机床移动部件的移动量,它是数控机床的最小设定单位,也是数控机床的最小控制单位。例如数控机床的脉冲当量为0.001mm,则最终的计算结果应保留3位小数。
(二)加工路线对加工精度的影响
加工路线是编程的重要内容之一,加工路线对加工精度及加工效率影响很大。确定加工路线时主要应考虑以下几方面:
进、退刀方式对轮廓加工质量影响较大。若刀具在内、外轮廓的连续表面直接下刀或抬刀,会因刀具直径、机床运动误差、进给速度突变等原因在加工表面形成小凹痕,所以精加工时下刀或抬刀最好离开加工表面。若必须从加工表面进刀或退刀,则尽可能采用圆弧切入或切出,切入或切出圆弧半径应大于刀具半径。另外,对位置精度要求不高的孔系加工可遵循加工路线最短原则。
三、改善数控机床精度措施
数控机床在设计时要充分考虑到其工作性质、运行震动和摩擦状况和实用寿命等这些基础因素之外,还要格外的针对数控机床精度问题进行探讨,通过改造某些部位或者排除一些影响机床精度的因素等提高其精度。
(一)提高高速主轴的稳定性,减小其震动,使数控机床精度更高
在数控机床工作过程中震动不可避免,但是震动对于其自身的精度来说是有很大影响的,尤其是其内部主要构件运行时震动对精度的影响,高速主轴就是一个非常重要的方面,因为高速主轴是机床运作的主要构件,通常能够通过提高高速主轴稳定性和平衡性来减小其运行过程中产生的震动,进而减少机床运行的震动。高速主轴的组成部分为轴壳、轴承、转轴、定子和转子。轴壳的设计要求有很高的精密度,它的尺寸和大小直接影响着其他几部分的工作,而且在主轴高速旋转的过程中会产生一定量的位移,所以轴壳的仿真平衡测试要做到精益求精的地步,通常对高速主轴的改进体现在其设计前期仿真技术的应用,运用模型来模仿真实的过程,以达到对模仿对象现实工作状态和性质的认识,在模仿过程中能够对模型的参数和性能进行修改,使模型的性能达到最好,工作效果达到最佳状态,仿真过程中,理想的模型设计和修正完毕后,再进行真实的构件生产。通常这个仿真过程是在ADAMS仿真软件(机械系统仿真软件)基础之上完成的,在计算机中建立一个相当高固有频率的柔性杆。然后再添加仿真的环境和条件,在ADAMS中进行真实模拟,通过这个过程对高速主轴的不断调整和改进,能够有效提高其工作稳定性和精确度,震动最小,提高数控机床的精确度。
(二)加强数控机床精确度检测,定期检修
关键词:数控机床 实践教学 理念创新 策略分析
中图分类号:G420 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)05(a)-0138-01
纵观现代制造技术的发展,集成科技对于数控技术的推动作用不容忽视。无论是微电子技术还是自控监测技术都对数控机床的发展产生了积极而深远的影响,这对国内机械制造业的整体水平提升意义重大。机械制造作为国民经济的支撑产业,与当前国防建设领域休戚相关,数控技术人才的培养更是从实用性角度提升了人才的市场竞争优势。由此可见,关于数控机床的实践教学开设是极为重要且有必要的。学生在数控技术方面实际操作水平的提高依赖于实践课程的开展,同时实践教学过程也能够让学生更好地接触到数控机床的实训内容,为今后的岗位工作打下扎实的实践基础。实践教学同时也需要理论教学作为支撑,这一点也应当引起实践教学人员的足够重视。
1 我国数控机床实践教学的主要内容与实施现状
实践教学内容在我国数控教育领域的渗透无疑是对机械控制技术的有效补充,这对今后数控技术的发展影响深远。伴随当前数控机床实践教学课程的深入开展,必将为我国数控技术领域储备和输送更多的专业型技术人才,进而推动国内机械制造水平的不断提升。人才进步与科技创新密切相关,实践技能的提升必定能够推动数控产业朝着更加高速发展的方向迈进。实践教学至关重要,然而当前我国数控机床在实践教学过程中涌现出的一系列问题也是不容忽视的。
1.1 数控机床实践教学的主要内容
关于数控机床的实践教学主要是培养学生基本的调适与应用能力,能够在基础操作中理解必要的数控机床管理与维护知识,并且在此基础之上利用各种调适技术来实现对模拟编程信息的有效分析。一般实践教学课程由数控机床操作和仿真实验两部分组成,其中以实验课作为实践教学的核心内容。具体教学内容方面,实践课程大致涵盖了三个方面的主要内容:(1)数控机床的基本操作原理与组成结构;(2)数控机床的具体操作步骤;(3)数控机床的编程与实践操作环节。
1.2 实践教学中存在的问题分析
数控机床实践教学过程中存在的问题主要表现为四大方面:其一,实践教学硬件设施不够到位。数控机床实训基地的建设需要大量的资金和技术投入,无论是其中的教学设备还是基础设施建设都与成本密切相关。然而出于经济目的考虑不少学校在实训建设领域仅仅依靠一些陈旧的数控设备,自然影响到实践教学质量的提高。其二,实际操作过程失误频频发生。学生对于实践教学充满好奇心,因此在操作过程中并没有认真听取教师建议,导致设备事故频发。其三,安全问题令人揪心。不少学生在实践教学过程中擅自将身体置于防护栏之外,严重忽视了实践教学中最为重要的安全问题。其四,不够规范的实践操作和设备应用。数控机床的操作及编程问题需要严格遵守必要的程式化规定,这也是当前实践教学过程中所缺少的。
2 优化数控机床实践教学效果的策略探讨
从当前数控机床实践教学过程中存在的诸多问题我们不难分析,提升实践教学课程的实施效果不仅需要从实训基地的建设角度出发,更需要在实验课中积极培养学生的编程操作能力以及数控机床相关的保养维护能力,以此来提升实践课程的教学效率与实施效果。随着现代机械制造业的发展传统手工制造业正逐渐被完全取代,以机电一体化为主要特征的数控技术发展备受关注,这不仅由于它集结了计算机技术、程序编纂技术以及数控网络技术等多方面内容,同时这些技术本身也象征着社会的进步和科技的发展。针对当前数控机床实践教学中存在的种种弊端,笔者认为可从以下几方面加以改善:
第一,注重数控机床实训基地的建设,加大资金投入,定期对实训设备进行必要保养与维护。实践教学的环境建设尤为重要,这不仅是数控机床实践教学效果的重要保证,同时也是培养学生实践创新意识的关键路径。
第二,重视理论知识与实践技能的共同提升,力求最大程度降低实践教学过程中意外事故的发生概率。数控机床实践教学其目的旨在让学生直接接触到现代机械制造业的发展水平,能够通过实践操作过程来提升自身对于数控领域的了解,进而积累必要的数控实训知识。
第三,重视数控机床实践教学过程中的安全意识引导。实践教学应从基本的实验室规章制度出发,引导学生积极遵守必要的设备操作规范,坚持做到紧跟教学思维,不做与实践教学无关的事情。此外,坚决不可将身体部位置于机床范围之内,检查自我防护眼镜佩戴情况,重视自我人身安全的保护。
第四,从理念创新角度提升实践教学的效果。数控机床的实践教学不应仅仅被约束在学校教学范围之内,而应让学生在深入企业实际了解的同时提升自我实践认知,甚至让学生在实际岗位操作中加深对实训内容的理解。值得注意的是,严格遵守必要的实践操作规定是体现实践教学宗旨的根本前提。
3 结语
在当前生产现代化手段的辅助下,数控技术的发展基本实现了生产过程的自动化,然后目前国内关于数控机床专职管理和控制的人才数量却远远难以满足市场的实际发展需求,具备实践创新能力的数控技术人才成为了打开当前市场就业缺口的有效途径。数控机床实践教学从学生现有的理论知识出发,注重对学生实际动手能力和合作探究能力的培养,这不仅夯实了学生既有的数控知识结构,从就业发展角度来看也与今后的数控方向人才发展需求相吻合。实践教学课程以实验课为主,侧重学生操作技能与编程能力的发展,然而由于设备资金消耗过高,因此各级院校在实践教学成本投入方面还有待加强。此外,还应重视实践知识的分层灌输,考虑到学生的实际接受能力,能够切实让学生感受到实践教学的乐趣,达到最佳的实践教学效果。最后,数控机床实践教学基地建设也至关重要,它是实践课程教学质量的重要保障。
参考文献
[1] 楼锡银.XKA5032A型数控铣床的编程方法[J].机电一体化,2002(1).
【关键词】数控技术;教学;实验;方法;考核
一、结合课程教学内容,明确实验教学目标
数控技术课程内容通常以数控机床为中心进行展开。数控机床作为典型的机电一体化产品,总体包含机械系统、电气控制系统两大部分,即分别为被控对象和控制系统两部分。按照控制理论的基本思想,数控机床控制系统又可以分为输入系统、控制系统、驱动系统、执行系统和检测系统等五大部分。数控技术课程内容按照程序编制、插补算法与CNC系统、驱动放大电路、伺服电机、检测装置等部分进行设置即采用了这一分类方法。从数控技术课程内容的规划中可以明确,数控技术实验教学目标应该包含对数控机床控制思想的总体认识、对数控机床操作的实践技能培养和对数控技术原理的基本认识,从而通过实践教学实现对课堂理论教学内容的深化理解。
二、根据实验条件,确定实验教学内容及教学方法
目前的数控技术实验教学中大多只注重数控编程部分的实践,而数控技术作为一门专业方向课程,可以供学生选择的方向除了数控加工技术外还应包含数字控制技术。因此,实验内容的选择不应只局限于编程,还应注重于机床的数字控制原理,该部分内容几乎涉及到除数控编程外的所有数控技术课堂教学内容。
数控实验室现有数控车床、数控铣床、立式加工中心、数控线切割、数控电火花、宇龙仿真软件及机电一体化实验台等设备,每个学校的设备虽然不同,但都属于典型的机电一体化产品,具有相同的控制思想。因此,在数控编程课堂教学内容开始前,进行的数控机床基本操作实验中,首先通过各个机床的加工演示和讲解,让学生对机床的结构组成、工作原理、控制思想、操作方法进行初步认识,加深对数控机床原理的理解。然后,以数控机床的基本操作为重点,通过对机床操作面板的使用,让学生熟悉机床的基本操作方法。最后,通过简单实例,从零件图、程序组成结构、程序输入、调用、材料装夹、对刀、模拟、加工,介绍数控编程加工的总体实现过程。在数控编程课程结束后进行的数控机床编程加工实验中,由教师给定题目或学生自拟的方式,根据零件图纸,学生通过仿真软件编制程序,最后经教师审核后在机床上加工。
在课堂教学后期进行的数控机床控制原理实验中,首先通过机电一体化实验台,演示对数控机床工作台的控制,介绍机床控制系统中的PLC、继电器、接触器、环形分配器、驱动器等关键部件,然后,通过结合机床操作面板、控制程序让学生观察电气控制柜和数控系统软件界面中的PLC输入输出信号的变化,让学生理解数控机床中信息的传递与驱动、反馈控制原理。
三、做好实验准备,提高实验效率
数控机床是一种高技术含量、高精度、高性能的设备,设备造价比较高,受客观因素的影响,实验设备少,学生人数多,要使学生在短时间的实验教学课时限制下尽可能多的理解和掌握数控机床编程及其技术原理的众多知识,实验前的准备工作极为重要。开学后,实验教师应与理论课教师充分沟通,协调一致,制定好理论教学与实验教学的教学计划;实验课程开始前,实验教师应充分了解学生的理论课程进展情况,从而根据学生实际情况,制定实验教学方案,并事先准备好刀具、材料、程序,并试运行,防止因疏忽造成实验过程中的时间浪费。数控技术涉及理论广泛,学生的疑问也较多,因此,实验教师要不断提高自身理论知识,充分理解实验中涉及到的理论原理,明确实验过程,从而使整个实验过程系统化,并能及时准确、简洁明了的解答学生的提问,从而提高实验效率。
四、注重知识应用,提升综合素质
单一的数控机床编程操作实验,简单的通过加工演示、简单实例,很难达到对学生综合实践能力的锻炼,因此,应有针对性地开发综合类的实验项目。如:利用加工中心,设置刀具长度补偿和半径补偿,采用多种刀具完成零件的钻孔、平面轮廓铣削加工、圆及圆弧等的加工;利用数控车床多刀加工,完成回转零件的内外圆柱面、端面、切槽、螺纹的加工;通过对操作面板的操作,观察数控系统PLC状态图的变化,结合电气控制柜中的继电器、接触器的动作,绘制机床的电气控制原理图;通过机电一体化实验台,编制PLC梯形图,实现对机床工作台的运动控制;采用自动编程软件,完成零件的自动编程。与此同时,鼓励学生在掌握基础知识的情况下,根据实验室条件,结合自身兴趣和方向、科研经验,自主设计实验内容,或在教师指导下参与共同设计新的实验,从而充分调动学生的积极性和主动性。
五、完善实验考核方式
数控技术课程作为一门专业方向课,相比于大多数课程,实践应用能力更为重要,因此,应加大实验内容所占比重。考核形式采用基本理论、软件仿真、基本操作、综合实践四个方面进行考核。其中基本理论涉及机床结构、控制原理、程序代码等;软件仿真涉及材料、刀具、工艺及程序等;基本操作包括图纸、编程、对刀、加工等实践操作;综合实践由教师拟定综合实例,由学生选题或自主选择工程科研实际问题,拟定加工工艺完成操作加工。
六、结语
实践是创新的源泉,学生通过动手实践,加深对理论的理解,从而更好的实现知识的应用,进而实现对知识的综合和创新思维的产生。数控技术课程实验是学生通过实践理解和深化认识数控技术理论的关键,同时也是对知识综合应用能力培养的关键。数控技术实验课程的特点,要求教师要在教学过程中不断总结和完善,丰富教学手段和教学方法,优化教学内容,提升自身理论与实践能力,从而确保教学效果。
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关键词:数控加工;工艺设计;编程
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.031
1 数控机床概述
1.1 数控机床工作原理
在利用数控机床进行工件加工时,首先利用编程软件将工件的轮廓尺寸以及加工步骤、顺序用编程语言描述出来,然后通过程序输入界面将程序语言输入到数控装置,数控装置将程序语言转换成数控机床能够识别的加工信息,然后按照加工信息驱动各坐标轴运动,并且在控制中进行实时反馈,使得数控机床的刀具能够严格按照预定程序运动,准确地加工出工件的外部轮廓形状。在数控机床工作中,刀具按照控制程序运动,其相对于各坐标轴的运动单位是通过脉冲当量计算的。当刀具走刀路线为圆弧或者曲线时,数控装置是通过识别加工起点与加工终点的位置,然后在两点之间进行数据点密化处理,将圆弧或者曲线用一段段小直线代替。在加工过程中判断走刀点位于加工曲面内侧还是外侧,进而调整数控机床刀具的运动方向,从而保证被加工工件表面轮廓尺寸的精度。由于数控机床刀具走刀不可能完全沿着曲线表面运行,通过“数据点的密化”对加工段进行插补,在保证工件精度要求的前提下,尽可能实现走刀路线与曲面外形的拟合。
1.2 数控机床的特点
现代数控机床集高效率、高精度、高柔性于一身,具有许多普通机床无法实现的特殊功能,它具有如下特点。
通用性强。在数控机床上加工工件时,一般不需要复杂的工艺装备,生产准备简单。当工件改变时,只需更换控制介质或手工输入加工程序。因此解决了机械加工单件、小批生产的柔性自动化问题,可显著缩短生产周期,提高劳动生产率。
加工精度高、质量稳定。数控机床上综合应用了保证加工精度、提高质量稳定性的各种技术措施。因此控制精度高;机床零部件及整体结构的刚度高,抗振性能好;自动化加工,很少需要人工干预,消除了操作者的人为误差和技术水平高低的影响;在自动换刀数控机床上可以实现一次装夹、多面和多工序加工,可以减小安装误差等。
生产效率高。数控机床结构刚性良好,可进行强力切削,有效地节省机动时间,还具有自动变速、自动换刀、自动交换工件和其他辅助操作自动化等功能,使辅助时间缩短,而且无需工序间的检测和测量。生产效率比一般普通机床高得多。
自动化程度高。除装卸零件、安装穿孔带或操作键盘、观察机床运行之外,其他的机床动作直至加工完毕,都是自动连续完成。可大大减轻操作者的劳动强度和紧张程度,改善劳动条件,减少操作人员的人数。
经济效益好。数控机床的加工精度稳定,减少了废品率,使生产成本进一步下降。
2 数控数控加工工艺设计
2.1 划分数控加工工序
在数控机床设备条件允许的情况下尽可能选择集中工序加工,这样不仅可以有效降低工件的装夹次数,提高加工效率。但是考虑到工序过于集中会增加设备的负担,同时加工工序过长,加工出错率也会增加,因此需要根据实际情况酌情确定加工工序的集中与分散程度。同时将粗、精工件加工分开,对较易产生变形的工件粗加工后进行修正以及残余应力的消除,以保证精加工质量。
2.2 合理安排工序的先后顺序
①先安排加工精度低的工件,在安排加工精度高的工件;②考虑加工中工件会发生形变,应该将加工后形变大的工件安排在后面的工序;③要求各工序加工之间能够互不干涉,即要求上道工序不能够影响下道工序的加工以及夹具的安装定位;④尽可能较少加工工序的数量、夹具的装夹次数以及刀具的更换,尽可能采用一次工序、一次工装、一把刀具完成最多的加工流程,从而有效提升数控机床的加工效率,降低无用加工工序;⑤对于有特殊要求的工件要进行单独工序安排,如经过渗氮处理、热处理的工件;⑥加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况,以及定位安装与夹紧的重要性来考虑,重点在于工件的刚性不被破坏,以保证整体零件的加工精度。
3 数控加工的工序设计
对于数控加工工序设计来说,其主要任务是进一步细化各道工序的加工内容、刀具的运动轨迹、工件的装夹与固定方式以及工件的切削量等内容,进而为编制加工程序做好准备。
3.1 确定走刀路线和安排工步顺序
数控机床的走刀路线是工件加工过程中,刀具按照预定的编程程序运动的空间轨迹。走刀路线不仅反映了工步的内容,也反映出工步顺序,因此走刀路线对于数控加工工艺设计来说具有重要的意义。为了保证设计的走刀路线与实际走刀路线的契合度,在确定走刀路线时应该作出工序简图,将走刀的进刀及退刀方向、距离进行清晰的标注。在确定刀具的走刀路线时应该考虑以下几点:①在保证工件能够加工完成的基础上,尽可能选择最短的走刀路线,以降低刀具的走刀时间,从而在最短时间内加工出最多的工件;②在选择走刀路线时,尽可能选择对于工件形变影响较小的路线,从而有效降低加工中工件的形变程度;③在刀具起刀、抬刀时应该避免在工件轮廓表面上直接进行,应该避开工件的轮廓面,从而有效降低刀具对工件表面造成的划伤;
3.2 夹具的确定
在进行工件夹具确定时应该坚持以下原则:①力求夹具设计、工艺与编程计算的基准统一,提高工艺方案的执行效率;②尽可能做到一次装夹进行相关工序的加工,尽可能保证最少的装夹完成工件轮廓表面的加工。尽可能将相同工装的尽量减少装夹次数,尽可能一次装夹加工出全部待加工表面,对于相同工装的夹具应该安排在一起进行;③保证夹具的坐标方向与机床坐标方向相对固定,能协调零件与机床坐标系的尺寸,避免加工过程中因夹具坐标方向与机床坐标方向变化而造成的尺寸误差;④夹具要开敞,不能够与刀具的运动轨迹相干涉;⑤当零件加工批量小时,尽量采用组合夹具、可调式夹具及其它通用夹具,尽量避免采用专用夹具;⑥当工件需要进行中批或大批生产需要时,才考虑采用专用夹具,为了降低夹具成本,应该尽可能采用结构简单的夹具。⑦当工件批量较大,有条件时,应采用气动、液压夹具及多工位等高效夹具,以提升机床的加工效率。
3.3 刀具的选择
①刀具的类型应与加工的表面相适应,数控机床、刀具、辅具(刀柄、刀套、夹头)要配套;②刀具的几何参数应力求合理,要有较高而且较为一致的刀具耐用度,以及足够的刚性。刀具规格、专用刀具代号和该刀具所要加工的内
容应列表记录下来,供编程时使用.
3.4 确定对刀点与换刀点
对刀点就是刀具相对工件运动的起点,常常把对刀点称为程序原点,其选择原则如下:①找正容易;②编程方便;③对刀误差小;④加工时检查方便、可靠。为防止换刀时碰伤零件或夹具,换刀点常常设置在被加工零件的外面,并要有一定的安全量。
3.5 确定切削用量
切削用量的合理选择对提高生产效率和加工质量有直接影响,应根据数控机床使用说明书和切削用量选择原则,结合实际加工经验来确定。最好能作出切削用量表,以方便编程。
4 数控加工工艺编程的内容和步骤
4.1 设计出正确的加工方案
工艺编程人员要认真分析待加工工件图纸,综合考虑待加工工件的轮廓尺寸、精度要求、材料性质、原材料的热处理要求等工艺要求,从而确定出最佳的工艺加工方案。同时在加工方案确定过程中,要结合数控机床的加工精度、尺寸范围、刀具硬度、夹具工装等要求,以保障加工方案能够实现。
4.2 工艺处理
在进行工艺处理时,要准确找出刀具的对刀点、起刀点,并且根据工件的加工路线和待加工工件的进刀量,以保障数控机床能够快速高效完成加工任务。在综合考虑现有工艺技术要求的基础上,进行工艺编程。
4.3 数学处理
主要任务是根据图纸数据求出编程所需的数据,一般多采用专门的编程软件进行数据编程,或者是将二维或者三维数据通过软件转化为加工程序。
4.4 编写程序清单
数控机床编程人员要结合数控机床的编程形式,不同的数控机床其编程指令编写以及程序格式不相同,如德国西门子系统的数控机床与日本三菱机床其编程方式就不相同。编程人员根据被加工工件的加工要求进行编程语言的编写,并且在程序语言编写完成后认真检查程序指令、格式是否存在错误,及时检查出错误并进行修改,避免因为编程问题对于数控机床加工造成的不利影响。
5 结语
数控机床自动化程度高,但其适应能力较差,在数控编程完成并且输入较难进行调整,因此其没有通用机床的灵活度与自由度高。因此为了保证数控机床的正常工作,就需要从工件加工的每一个环节入手,真正将工艺方案做精做细,从而使得数控机床能够按照预定的程序工作,进而提升工件的加工质量与效率。
参考文献:
[1]孙福勋,孙守田.CAM数控加工工艺浅析[J].山东煤炭科技,2009(01):20-21.
近年来,随着计算机技术的发展,数字控制技术(既数控技术)已经广泛应用于工业控制的各个领域,尤其是机械制造业中,普通机械正逐渐被高效率、高精度、高自动化的数控机械所代替,范文之调查报告:数控专业社会调查报告。 目前国外机械设备的数控化率已达到85%以上,而我国的机械设备的数控化率不足20%,随着我国机制行业新技术的应用,我国世界制造业加工中心地位形成, 数控机床的使用、维修、维护人员在全国各工业城市都非常紧缺,再加上数控技术人员从业面非常广,可在现代制造业的模具、钟表业、五金行业、中小制造业、从事相应公司企业的电脑绘图、数控编程设计、加工中心操作、模具设计与制造、电火花及线切割工作,所以目前现有的数控技术人才无法满足制造业的需求,而且人才市场上的这类人才储备并不大,企业要在人才市场上寻觅合适的人才显得比较困难,以至于导致模具设计、CAD/CAM工程师、数控编程、数控加工等已成为我国各人才市场招聘频率最高的职位之一。数控专业就业前景看好!二、数控专业调查内容:
(一)数控技术人才的需求分析
装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度,当今世界各国制造业广泛采用数控等现代制造技术,以提高制造能力和水平,提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。改革、开放的中国正逐渐成为世界制造业中心,重庆市在十中也明确规划:将把重庆市建成国际制造业基地,走新型工业化道路,这些新形势对技术技能型、知识技能型、复合技能型等新型的数控类人才在数量与质量上提出了新的要求。同时,劳动力市场也呈现出数控类人才的大量短缺现象。
(二)数控人才的知识结构
现在处于生产一线的各种数控人才主要有二个来源:一是大学、高职和中职的机电一体化或数控技术应用等专业的毕业生,他们都很年轻,具有不同程度的英语、计算机应用、机械和电气基础理论知识和一定的动手能力,容易接受新工作岗位的挑战。他们最大的缺陷就是学校难以提供的工艺经验,同时,由于学校教育的专业课程分工过窄,仍然难以满足某些企业对加工和维修一体化的复合型人才的要求。
另一个来源就是从企业现有员工中挑选人员参加不同层次的数控技术中、短期培训,以适应企业对数控人才的急需。这些人员一般具有企业所需的工艺背景、比较丰富的实践经验,但是他们大部分是传统的机类或电类专业的各级毕业生,知识面较窄,特别是对计算机应用技术和计算机数控系统不太了解。
对于数控人才,有以下三个需求层次,所需掌握的知识结构也各不同:
1.蓝领层
数控操作技工:精通机械加工和数控加工工艺知识,熟练掌握数控机床的操作和手工编程,了解自动编程和数控机床的简单维护维修。适合中职学校组织培养。此类人员市场需求量大,适合作为车间的数控机床操作技工。但由于其知识较单一,其工资待遇不会大高。
2.灰领层
(1)数控编程员:掌握数控加工工艺知识和数控机床的操作,掌握复杂模具的设计和制造专业知识,熟练掌握三维CAD/CAM软件,如uc、ProE等;熟练掌握数控手工和自动编程技术;适合高职、本科学校组织培养。适合作为工厂设计处和工艺处的数控编程员。此类人员需求量大,尤其在模具行业非常受欢迎;待遇也较高。
(2)数控机床维护、维修人员:掌握数控机床的机械结构和机电联调,掌握数控机床的操作与编程,熟悉各种数控系统的特点、软硬件结构、PLC和参数 设置。精通数控机床的机械和电气的调试和维修。适合高职学校组织培养。适合作为工厂设备处工程技术人员。此类人员需求量相对少一些,但培养此类人员非常不易,知识结构要求很广,适应与数控相关的工作能力强,需要大量实际经验的积累,目前非常缺乏,其待遇也较高。
3.金领层
[关键词]数控机床编程 理论教学 仿真教学 实践教学 教学改革
[作者简介]孙芹(1979- ),女,山东威海人,山东英才学院机械学院,讲师,硕士,研究方向为机械制造及其自动化、数控技术。(山东 济南 250104)
[中图分类号]G642.3 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985(2013)18-0127-01
数控机床编程课程是机械制造类专业的主干专业课程,是学生毕业后从事数控加工岗位必须掌握的专业知识。按照传统的教学模式进行授课,很多学生觉得枯燥无味而且很难掌握。为使学生更好地学习现代数控技术,以适应社会对机械制造类专业人才的需求,数控机床编程课程教学方式的改革势在必行。
一、传统教学方法存在的弊端
传统的数控机床编程教学模式一般是先进行理论的讲解,沿用“以教师为中心”的注入式教学模式,学生“被动”学习数控机床的各种编程指令、编程方法;然后集中进行实践性环节教学。
传统教学方法使学生在理论知识学习时,由于没有感性认识,理解较困难,学习进度缓慢,而在集中实训时,又忘记了上课学习的指令和编程方法,实训老师还需要花时间再次讲解已经学过的理论知识,这样不仅占用了实训学时,造成学生实际机床操作练习时间减少,事倍功半,同时,也很难达到预期的教学效果。
因此,我们进行了改革与探索,一是改善实践教学条件;二是对传统教学模式进行改革。
二、教学模式的改革
(一)理论教学
1.采用任务驱动法项目化教学。改革传统教学模式,采用教学做一体化教学模式,以“任务”的形式带着学生真实地进入到学习情境,如在讲解数控车床编程时,按照外圆柱面零件加工、锥面零件加工、带螺纹零件加工、综合轴类零件加工等不同项目进行授课。授课过程中,注重工作过程的完整,并有针对性地进行讲解,大大提高了学生的学习兴趣,学生在“学中做、做中学”中完成“任务”,教学效果有了明显的提高。
2.自编教材。目前可以选择教材多数都是按照章节顺序编写,没有体现企业真实产品的生产过程,从而无法满足任务驱动法项目化教学方法的需求。不同学校对于数控人才培养目标的定位有所侧重,并且具体的教学条件、实训设施也不尽相同。因此,我们对数控机床编程课程的教材进行了重新编写,以数控机床加工过程的不同项目将内容进行了重新组合,编写出符合任务驱动法项目化教学方法需要的“数控机床编程”教材。
3.采用现代化教学手段。数控机床编程课程的实践性较强,可在教学过程中加入结合生产实际的例子,通过多媒体把生产加工过程展示给学生,培养学生解决实际问题的能力。
同时,我们通过视频,向同学们展示先进数控机床和它们的加工过程,安排学生观看多轴联动数控机床、高速切削数控机床、多功能复合机床和各种新型机床,扩大学生的视野。
为了弥补理论教学学时的不足,充分发挥网络视频教学的作用,将上课课件、教案、自制视频、课后自测题答案、试题库、互动邮箱、数控网站集锦等放在学校网站上,学生可以充分利用网络资源,根据个人的兴趣和需求自主学习,达到因材施教。
(二)仿真教学
所谓仿真教学是指采用仿真软件在计算机上进行数控加工零件编程与模拟运行加工的教学方法。数控机床编程仿真软件的主要作用分两种,第一种是数控加工仿真软件,主要实现手工编程程序的运行;第二种是对学生要求更高的CAM软件,主要是用来加工形状复杂的零件,手工编程难以实现,通过CAM软件首先进行建模,然后生成数控加工程序,可以在数控加工仿真软件或机床上实现零件的加工。
1.仿真软件在理论教学中的作用。老师在理论教学的过程中,一般只能讲一种主要的编程方法,学生们若是有其他的编程思路,编完程序也不知道对不对,但是如果有仿真软件,就可以把自己编写的程序在软件上进行模拟加工。若是能加工出想要的零件,那程序肯定没有问题,若是不能运行,或程序能够运行,但所加工出的零件不是图纸要求的零件,同学们可以自己分析错误的原因,学会自主思考,学生之间可以相互讨论,实在无法解决的问题,再询问老师。这样,课堂教学真的是学生为主导,不再是老师讲,学生被动地去听,被动地去接受各种指令,学生的学习积极性大大提高。
2.对实践教学的帮助。学生都是首次接触数控机床编程课程,如果编完程序直接在机床上加工零件,肯定会有一种恐惧心理,机床操作没遇到问题还好,一旦遇到问题,很多学生就不愿意主动去练习,轻则影响该课程的学习,重则影响将来的就业。
因此,在学生首次接触编程课时,通过仿真教学,使学生掌握对机床的操作界面、对刀、调用程序、运行程序等操作,这样可以大大节省上实训课时老师的讲授时间,无形中增加了实践教学的课时。而且仿真软件操作没有危险性,不存在实际机床上撞刀等危险操作,因此同学们可以“大胆随意”地操作仿真机床,把课堂上所学的知识尽情充分地发挥,课堂气氛活跃,学生学习热情高涨,教学效果良好。
(三)实践教学
机械制造类专业的学生最终要走上工作岗位,从事真实的生产加工工作,因此要让学生真正掌握数控加工技术,不能仅通过仿真软件进行模拟加工,必须进行真实的机床操作,进行零件的切削加工,否则很难胜任数控机床加工岗位(群)工作,而且会把模拟仿真当中的一些毛病带入工作当中去。因此,必须进行实际机床实训锻炼,提高学生的机床操作能力,使其在实践中总结经验,把理论知识和实际操作有机地结合起来。
为了提高学生的岗位适应能力,工作后能尽快融入企业环境中,部分实训内容来自企业的真实项目,同学们上课要完成的实训内容,就是工作以后可能要完成的零件,因此,通过实践课的锻炼,大部分同学能掌握从图纸到合格零件加工的全过程内容,教学效果明显。
理论教学、仿真教学和实践教学三个方面不是独立的,而是理论、仿真、实训并行并重。每周学生既有理论课,也有仿真和实训课,理论课的内容可以通过仿真课进一步理解,而通过实训课又知道如何在真实的机床上实现零件的加工,仿真和实训课都是以学生主导,整个过程都是学生自己完成,在仿真和实训课遇到的问题,又会在理论课上找到答案,这样学生在听课时,会带着问题听课。
三、编程课程与职业资格证书、各种大赛相结合
目前,我国机床的数控率仍然较低,数控机床操作工紧缺。因此,为了提高学生的就业竞争力,除上述理论、仿真、实训教学外,该课程后续还有5周的集中实训。该集中实训环节仍然是强化数控机床操作,集中实训的主要内容:数控机床手工编程与加工;NX6.0三维软件自动编程;数控机床自动编程与加工。但最终学生必须考取数控机床(车床或铣床)职业资格证书。
三维软件操作熟练的同学,鼓励参加3D大赛,学生的建模水平将得到进一步的提高。集中实训过程中成绩优异的学生,可以再进行强化训练,参加山东省数控技术大赛,参加大赛的学生进入工作岗位后,简单培训后就可以胜任工作,很受企业欢迎,很快成为企业的骨干力量。
四、结束语
数控机床编程课程的教学是适应未来先进制造业发展的教育实践,课程改革后注重理论、仿真、实训的有机结合,并把职业资格证书的取得作为该课程必须完成的内容,学生的机床操作能力明显提高,学生的综合素质和就业竞争力显著提高,踏入社会后能够尽快融入社会,适应未来社会发展的需求。
[参考文献]
[1]王林龙.浅谈数控编程课程的改革[J].西南科技大学高教研究,2009(2).
[2]颜国霖.浅谈任务驱动教学法在数控编程与操作教学中的应用[J].哈尔滨职业技术学院学报,2010(6).
关键词:数控机床;加工制造;加工程序
中图分类号:TP202 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2011) 09-0000-01
Technology Analysis of the Machines
Producing Process
Lv Zeng1,Chang Rui2
(1.Shenyang Machine Tool Group Sheetmetal and Wielding Branch,Shenyang110142,China;2.Shenyang Machine Tool Set Equipment Co.ltd,Shenyang110142,China)
Abstract:The paper pus emphasis on the cause the producing logic of machine tool and explains some high tech and producing programmes and its development.
Keywords:CNC Machine tool;Producing;Programmes
数控机床是数字控制机床的简称,是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序,并将其译码,从而使机床动作并加工零件。数控机床的控制单元,数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成,它是数控机床的大脑。与普通机床相比,数控机床有如下特点:加工精度高,具有稳定的加工质量;可进行多坐标的联动,能加工形状复杂的零件;加工零件改变时,一般只需要更改数控程序,可节省生产准备时间;机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量,生产率高(一般为普通机床的3~5倍);机床自动化程度高,可以减轻劳动强度;对操作人员的素质要求较高,对维修人员的技术要求更高。
一、数控车床加工过程
(一)编制加工程序。编制数控机床的程序过程主要包括分析零件图样、制定加工工艺、数值计算、编制加工程序及程序较验等。分析零件图样并制定加工工艺。根据图样对零件的几何形状尺寸、技术要求进行分析,明确加工的内容及要求,决定加工方案确定加工顺序,设计夹具,选择刀具,确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等。正确选择对刀点、切入方式,尽量减少诸如换刀、转位等辅助时间。数值计算。编程前,根据零件的几何特征,先建立一个工件坐标系,根据零件图样的要求,制定加工路线,计算出刀具运动时的各节点坐标。如直线和圆弧组成的零件,要计算出各几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两几何元素的交点或切点的坐标值。编制加工程序。加工路线和工艺参数确定以后,根据数控系统规定的程序段格式,编写零件加工程序。程序输入及校验。将编制好的加工程序输入到数控车床中后,要通过数控车床的作图功能对加工程序进行校正。
(二)零件的加工。热模锻仍然是汽车齿轮件广泛使用的毛坯锻造工艺,特别适合为比较复杂的阶梯轴类制坯,它不仅精度较高、后序加工余量小而且生产效率高。正火工艺的目的是获得适合后序齿轮切削加工的硬度和为最终热处理做组织准备,以有效地减少热处理变形。一般的正火由于受人员、设备和环境的影响比较大,使得工件冷却速度和冷却的均匀性难以控制,造成硬度散差大,金相组织不均匀,直接影响机加工和最终热处理;使得热变形大而无规律,零件质量无法控制。为此,采用等温正火工艺。实践证明,采用这种等温正火有效地改变了一般正火的弊端,产品质量稳定可靠。车加工是为了满足高精度齿轮加工的定位要求,齿坯的加工全部采用数控车床,使用机械夹固不重磨车刀,实现了在一次装夹下孔径、端面及外径加工同步完成,既保证了内孔与端面的垂直度要求,又保证了大批量齿坯生产的尺寸离散小。从而提高了齿坯精度,确保了后序齿轮的加工质量。另外,数控车床加工的高效率还大大减少了设备数量,经济性好。
二、数控车床编程方法
数控车床编程根据问题复杂程度的不同,数控加工程序可以分为手工编程和自动编程。手工编程是指从零件图样的分析、工艺处理、数值计算、编制程序和程序检验等都是由人工来完成,它要求编程人员不仅要熟悉数控机床的性能、数控指令及编程规则,而且要具备数控车床加工工艺和一定的计算能力。目前,在数控车床加工中手工编程是一种普遍的编程方法,它广泛用于零件轮廓不太复杂、工作量不是很大的场合。自动编程解决了手工编程难以解决的复杂零件的编程问题,减轻了编程人员的劳动强度又提高了效率和准确性,在数控加工中应用日益广泛。自动编程辅助软件如Mastercam、UG、Pro/E、CAXA等,这些软件对零件造型后,设置各项参数,通过软件后置处理生成数控加工程序,传输到数控车床后就可加工零件了。
三、数控加工技术的发展
数控机床非常适合那些形状复杂、精密和批量小的零件加工,而一般的普通机床根本无法满足这个要求,就连仿形机床和组合机床也解决不了高精度与小批量这个矛盾。零件加工面临的一个主要问题是产品的高精度、多样性和批量小的矛盾。这就要求从机床到数控都需要柔性,数控系统采用软件控制,具有了很大的柔性。数控机床突出的优点是可以进行高精度加工和多样化加工。由于数控机床是按照预定的程序自动加工,加工过程不需要人工干预,加工精度还可以通过软件进行校正及补偿,因此可以提高零件的加工精度,稳定产品的质量。
另外,采用数控机床可以提高生产率,一般可以提高生产效率2-3倍,对于某些复杂零件的加工精度,生产率可提高1O倍,甚至更高。一些数控机床,具有多工序、自动换刀装置,因此可以实现一机多用,不但提高了生产效率,也能节省厂房面积。数控机床的指标中最重要的是可靠性,一般用平均无故障时间(MTBF,单位为小时)和故障率(单位为次/月•台)来描述。数控机床的无故障时间一般为500h,这就要求数控系统的无故障时间大于它。现在国内数控系统的无故障时间可以达到5000~10000h,甚至更高,国外为10000h以上。日益增多的复杂形状零件和高精、高效的加工对数控编程技术提出了越来越高的要求。CAM技术的发展在数控加工中得到了广泛的应用,对于制造业,尤其是对于模具加工业来说,就是要在保证模具加工精度的前提下,充分利用数控机床的性能,提高加工效率,缩短加工时间,保证产品及时上市。在现代社会生产领域中,计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助分析(CAE)、计算机辅助质量管理(CAQ)以及将它们有机集成起来的计算机集成制造系统(ClMS)已经成为企业科技进步和实现现代化的标志。
参考文献: