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关键词 数控;坐标系;对刀方法;注意事项
中图分类号TH18 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2011)44-0175-01
在数控加工时,要根据零件的图纸进行工艺分析,同时要确定工件的编程原点和加工元件,方便建立工件坐标系,编程者从方便取值的角度出发,其程序的编制并不是建立在机床坐标系上,当把工件装夹到机床上时,数控机床也就是数控系统并不知道工件在什么位置,要想完成零件加工,就必须把所在的位置告诉数控机床也就是数控系统,即建立机床坐标系和工件之间的联系,我们称这一过程为对刀。对刀是数控机床在加工零件前的准备工作,其精度的好坏将直接影响到工件加工的准确性和可靠性,对数控加工效率有着很重要的影响。
1 概述
实际生产过程中,零件的数控加工编程和机床加工时分开进行,数控编程人员要根据零件设计图纸,选定一个方便的坐标系和原点,在选择机床坐标系时要注意选择合适的参考点作为原点。建立合适的坐标系是为了对数控机床进行位置检测、控制、显示等工作,即当数控程序执行命令时,要根据机床的坐标系中的坐标值为标准。但是在数控加工过程中,所加工的零件都具有一定的形状和尺寸,就只需要在工件上建立一个工件坐标系,其中工件坐标系的原点都选择在工件右端面的中点,在编制加工程序时,就可以以工件坐标系为基准进行编制。当数控机床在执行命令时,系统可以读取机床的参考坐标系中的坐标值,然后根据程序中的工件坐标数据进行工件的加工;但是在实际加工过程中,会出现各种各样的问题,如工件夹装到卡盘上时,系统无法知道工件原点在什么位置,只有通过试切对刀操作,并经过系统计算,才能确定工件坐标系的原点在机床坐标系中的地址。
2 数控车床的坐标系统
对于数控机床的对刀,可以分为机床坐标系和工件坐标系,这两个坐标系有着一定的区别和联系,在数控加工过程中,首先要确定坐标系原点的位置,然后根据原点的位置确定所需要的坐标系。
2.1 机床坐标系
在数控机床上,以机床原点作为坐标原点建立起来的X、Y轴直角坐标系,称为机床坐标系。对于机床坐标系的原点在机床装配调试阶段就已经去顶,是数控机床进行加工运动的基础参考点,为便于机床使用者操作,机床参考点和机械原点的位置关系是固定的,一般设置在道具运动的X、Z正向最大极限位置。当机床通电开始工作时,首先必须进行机床回零操作,让道具运动到机床的参考点,这个位置一般由机械挡块确定,有的系统可以由参考设置。通过机床回零,可以准确的确立机床坐标系。为了保证机床坐标系的准确性,在出厂前,安装调试人员就以确定了机床参考点和机械原点的位置,不允许用户随意变动。
2.2 工件坐标系
为了测量工件坐标系原点与机床在参考点上时的刀具基准点之间的距离,就需要设置工件坐标系,与机床坐标系一样,首先要确定参考原点,一般选择与编程原点重合,建立了工件坐标系就设定了工件坐标原点和机床坐标系原点之间的距离关系,有时为了编程和计算方便,我们可以把工件坐标系的原点设立在工件的左端面或右端面,如果再考虑对刀和安全退刀等问题,可以将程序中的零点设置在工件右端面的回转中心上,这样,在程序中只要Z>0,就能保证刀尖位于工件之外,可以保证刀具的安全退出;从理论上讲,将编程原点设置在任何位置都是合适的,但是在实际操作中,为了操作方便,减少工艺标准与设计标准之间的误差,尽量将工件原点选择在设计基准点上。
2.3 机床坐标系和工件坐标系之间的关系
机床坐标系是机床唯一的基准,我们只需要确定随编程而变化的工件坐标系的程序原点在唯一的机械坐标系中的位置,获得基准刀程序起点的机械坐标和确定非基准刀的刀偏值就可以顺利加工了,这通常在接下来的对刀过程中完成。
3 常见的对刀方法
在数控机床加工生产中,对刀的方法有很多种,归纳起来有3类:
1)找正法对刀。这种方法是采用通用量具通过直接或间接的方法来找到刀具相对工件的正确位置。实践中具体方法有多种:(1)可以通过如游标卡尺等量具直接测量刀具与工件定位基准点之间的距离,去顶刀具相对工件的位置,这种方法操作简单,容易理解但是对刀的精度较差;(2)也可以将刀具刀位点与夹具至对刀尺寸,其对刀精度直接取决于刀位点与工件定位基准对齐的精度;也可将工件加工面先试切一刀,测出工件尺寸,间接算出对刀尺寸,然后刀具移至对刀尺寸位置,这种方法对刀精度相对较高。
2)专用对刀仪对刀。这种方法是借助专门的对刀仪器来找准刀具刀位点相对工件的位置,这种方法需配置对刀仪等辅助设备,成本较高,装卸刀具比较费力,但是可以提高对刀的效率和对刀的精度,一般用于精度要求较高的数控机床对刀。
3)自动对刀。这种方法是利用CNC装置的刀具进行功能检测,自动精确的检测出刀具在各个坐标方向的长度,并自动修正刀具补偿值,采用这种方法进行对刀,可以提高对刀的效率和精度,安装自动对刀系统,一般成本较高,并且CNC装置应具有刀具自动检测辅助功能,一般只用于高档型数控机床的对刀。
4 结论
对刀是数控车床加工零件前必做的准备工作,因此对刀时应高度重视,按照操作步骤严格进行,谨慎操作。再加上数控车床所用刀具种类繁多,各种刀具尺寸不同,在对刀时还应根据实际加工情况选择合适的对刀方法,设置好对刀参数,确定程序指令,以准确把握车削精度,加工出高质量的产品。
参考文献
[1]付承云.数控车床编程与操作应知应会[M].机械工业出版社,2007.
关键词:数控机床;理实一体化;学生
中图分类号:G642.3 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)34-0225-02
一、课程概述
《数控机床编程与操作》课程是高职院校数控专业的一门核心课程,也是一门实践性较强的课程。该课程要求学生通过学习,掌握一定的编程知识及操作数控机床的能力。因高职学生对理论学习的兴趣一般都不高,先理论后实践的教学模式往往会造成学生在实践的时候什么也不会,使教学陷入困难的境地。《数控机床编程与操作》课程主要内容包括:数控机床基本知识、数控车床编程与操作、数控铣床编程与操作、加工中心编程与操作、数控线切割机床的编程与操作、自动编程软件的应用等。这些内容实践性强,需要将理论上所学的各种数控机床的编程及加工知识运用到实际的机床上去。这样才能让学生真正掌握正确合理的编程方法和机床的操作技能。
二、理实一体化教学基本理念
理实一体化教学法即理论实践一体化教学法。突破以往理论与实践相脱节的现象,教学环节相对集中。它强调充分发挥教师的主导作用,通过设定教学任务和教学目标,让师生双方边教、边学、边做,全程构建素质和技能培养框架,丰富课堂教学和实践教学环节,提高教学质量。在整个教学环节中,理论和实践交替进行,直观和抽象交错出现,没有固定的先实后理或先理后实,而理中有实,实中有理。突出学生动手能力和专业技能的培养,充分调动和激发学生学习兴趣的一种教学方法。
三、合理选择教材
理实一体化教学要有与专业相配套的教材。传统的教材一般都强调理论的全面性和系统性,不能适应理实一体化教学的需要。理实一体化教材要摒弃传统的专业教学课程方案,根据教学目标和任务,将各个知识点分解实践训练任务,有计划地开展技能训练。在训练中让学生知其然。教师将学生实践中出现的问题,用专业理论知识来加以解释,使学生知其所以然,从而实现理论与实践的有机结合。《数控机床编程与操作》课程教材应根据高职院校对技术应用型人才的专业技术能力培养要求编写。在内容组织上,注意以社会需求为目标,以技术应用能力为主线,注重理论联系实际,并以够用为度;编程与应用部分应注重实用性、先进性和可操作性。
四、《数控机床编程与操作》课程理实一体化教学的实施
1.课堂讲授加仿真演示相结合。课堂上讲授数控机床的编程与操作,首先通过仿真软件将一台仿真机床展示在学生面前,让他们认识数控机床的基本结构和操作方法。在接下来的授课过程中会接触数控机床的编程,数控机床的程序由各种功能指令组成,一次讲解很难让学生理解指令的用法及编程规则,所以老师在讲授过程中可以通过数控机床仿真软件演示每一个指令的用法,这样不仅加深学生对编程指令的理解,同时也熟悉数控机床的基本操作。例如,数控车床的编程与操作这部分内容的学习,首先通过仿真软件让学生对数控车床的基本结构,操作方法及注意事项有感性的认识。接下来是数控车床编程的基本指令的学习,每个指令的学习又可以通过仿真软件进行演示,让学生真正理解每个指令的用法。最后,对车削加工零件进行编程及仿真加工,为实际操作数控车床加工做好准备。传统课堂讲授模式一般是先介绍编程指令的功能、编程格式等,很难让学生学会指令的实际用法,课堂讲授的同时加入仿真演示很好的解决了这一问题。
2.实训车间操作示范。经过课堂上的理论学习及仿真演示,学生还没有达到可以独自操作数控机床的程度,因为操作仿真软件和操作实际机床还有很大的区别,学生即使对数控机床的编程很熟悉,对仿真机床的操作也很熟练,但面对实际机床也会存在畏惧心理,这时要求授课教师进行操作示范。操作示范场所安排在实训车间,操作示范的内容包括:机床的操作流程、数控加工程序的输入、加工工件装夹、刀具的安装、工件的加工过程、加工结果的分析。操作示范完成后,学生对数控机床加工的整个过程有了基本的了解,对课堂上所学理论知识有了更深刻的理解,为下一步的实践打下了基础。操作示范要求示范教师要一边示范,一边将理论知识应用在操作示范过程中,让学生不仅学习了数控机床的操作,也理解了课堂上所讲的理论知识。
3.学生练习加教师指导。有了前期学习的基础,学生可以开始实际加工练习。加工练习场所是实训车间,教师进行现场指导。这一阶段的主要内容是学生练习数控机床操作加工的基本技能,教师在旁边观察学生的操作方法,发现问题及时给予帮助,让学生能真正学会、学好数控机床的操作技能。练习结束后,教师总结学生练习过程中存在的问题,结合课堂讲授的内容,找到解决问题的方法,让学生能用理论知识去指导实践。例如数控车床加工练习,先给学生零件图纸,首先是对零件图纸进行分析,制定合理的加工方案。然后是进行数控程序的编制,程序编好后输入数控系统,检查校验,最后安装毛坯进行加工。
五、适合理实一体化的师资
实施理实一体化教学不同于理论教学,也不同于实习实训课。不同于理论课是因为在上课的同时要求学生动手,不同于实习实训课是因为在学生动手的同时随时要停下来讲授理论。所以对教师的要求非常高,因为在学生做项目的过程中随时都可能遇到问题,这就要求老师能够及时处理。这些问题包括动手方面的,也包括用理论知识去解释动手过程中的问题,所以理实一体化教学的老师不但对自己的学生有多少能力了如指掌,同时对实施理实一体化教学的设备要运用自如,运用自如不但要会,还要会调,更会简单的维修。针对这些要求,学校应组建一支业务能力比较高、肯钻研、要求上进的师资队伍,这样才能正常的开展理实一体化教学。
六、理实一体化教学效果
理实一体化教学模式旨在使理论教学与实践教学交互进行,融为一体。一方面,提高了理论教师的实践能力,实训教师的理论水平,培养了一支高素质的师资队伍。另一方面,教师将理论知识融于实践教学中,让学生在学中干、干中学,在学练中理解理论知识、掌握技能,打破教师和学生的界限,教师就在学生中间,就在学生身边,这种方式可大大激发学生学习的热忱,增强学生的学习兴趣,学生边学边练边积极总结,能达到事半功倍的教学效果。但班级人数较多会在一定程度上影响理实一体化教学的效果,合理的班级人数应该在20人左右。
七、结束语
理实一体化教学不仅仅是理论教学与实践教学内容的一体化,也是教师在知识、技能、教学能力上的一体化,同时,还包含教学场所的一体化。因此,“理实一体化”绝不是理论教学和实习教学在形式上的简单组合,而是从学生技能技巧形成的认知规律出发,实现理论与实践的有机结合。开展理实一体化教学一定要认真分析课程性质,充分利用教学设施,调动学生学习积极性,真正通过理实一体化教学提高教学效果。
参考文献:
[1]杜家熙.数控机床编程与操作[M].北京:机械工业出版社.2011.
[2]赵华.数控机床编程与操作模块化教程[M].北京:清华大学出版社.2011.
关键词:数控化 进给轴 主轴
机床改造就是通过对旧机床进行翻新改造,使其重新达到新机床的性能,从而实现循环经济生产方式,节约资源。数控车床是机电一体化设备的典型代表,其机械总体结构同普通的机床有许多相似之处。然而,现代的数控机床并不是简单地将传统普通机床安装上一套数控系统即可,也不是在传统机床的基础上,只对局部加以改造而成。
1、进给轴的改造
机床坐标轴驱动取决于机床的类型和各组成部分的布局,一般普通车床的X轴和Z轴由同一电动机驱动,机床的走刀运动经走刀箱传动丝杠溜板箱,获得工件螺距即Z轴运动;走刀运动经走刀箱传动光杆溜板箱,获得进刀量即X轴运动。普通车床数控化改造时要去掉走刀箱及溜板箱,改用进给伺服传动链来代替,具体传动过程为:
Z轴:纵向电机减速箱纵向滚珠丝杠大拖板,纵向按数控指令获得不同的走刀量和螺距。
X轴:横向电机减速箱横向滚珠丝杠横滑板,横向按数控指令获得不同的走刀量。
改造后的机床传动链的传动精度与滚珠丝杠副的选择和布置结构形式、机床导轨的精度状况等因素有密切的关系。
1.1 滚珠丝杠副的改造
滚珠丝杠副是机床中常用的功能部件,它是由滚珠丝杠、滚珠螺母、和滚珠,反向器组成的部件。可以将旋转运动转变为直线运动,或者将直线运动转换为旋转运动。滚珠丝杠副中的滚动体是滚珠,工作中摩擦阻力小、灵敏度高、启动时无颤动、低速时无爬行现象,普通车床大多采用的是T型滑动丝杠副,与滚珠丝杠副相比传动效率低、摩擦阻力大,不能适应于高速运动。但由于滚珠丝杠副不能自锁,有可逆性,即能将旋转运动转换为直线运动,或将直线运动转换为旋转运动,因此丝杠立式和倾斜使用时,必须增加制动装置或平衡装置。
滚珠丝杠副的传动精度,效率受构造差异影响很大,对于丝杠来讲,除了螺纹滚道型面的区别外,其他的参数基本都一样。对于螺母,其构造主要与滚珠循环装置和调隙预紧的形式有关。而滚珠循环装置返回器的构造,则对整个传动装置的精度,寿命,运行的流畅程度都有重要影响。在进行改造时应根据具体情况和结构形式来定,由于外循环式丝杠副螺母回珠器在螺母外边,所以很容易损坏而出现卡死现象,而内循环式的回珠器在螺母副内部,不存在卡死和脱落现象。在普通机床数控化改造中多选内循环式双螺母结构,再选用滚珠丝杠副的直径时,要优先选用与原T型丝杠直径相近的,并且,必须保证在一定轴向负载作用下,丝杠在回转100万转后,在它的滚道上不产生点蚀现象。
1.2 机床导轨
普通车床导轨大多采用的是滑动导轨,其动摩擦和静摩擦系数比较大,在使用一段时间后会有不同程度的磨损,对机床传动精度和其稳定性带来很大的影响。因此在对其进行数控化改造的时,必须对机床导轨进行必要的检修处理,对于磨损较严重的更要进行大修,即进行磨削、淬火、配刮等处理,同时采用合理的,充分保证其精度和稳定性。
1.3 电机与丝杠的联接
在满足机床性能的前提下,要减少中间环节带来的传动误差,结合改造实际情况,可以将电机与丝杠副通过联轴器进行直接联接,一般对于小型车床如C6116型,由于空间尺寸有限,特别是X轴,电机与丝杠副不能直接联接,大多采用齿轮副或同步带论来传动;对于大型车床如C6150,床身长5米的车床,由于丝杠较长,直径较大,除了要考虑传动力的问题,还要考虑其低速性能及加减速惯量匹配的问题,往往电机都要通过几级减速来传动。无论是采用齿轮还是同步带论来传动,其传动间隙的消除是比较关键的。齿轮传动中常用的方法有错齿消隙法、偏心轴调整法等等,同步带论传动中多采用调整中心距或张紧轮消隙法。
2、主轴部分的改造
机床主轴指的是机床上带动工件或刀具旋转的轴。通常由主轴、轴承和传动件(齿轮或带轮)等组成主轴部件。除了刨床、拉床等主运动为直线运动的机床外,大多数机床都有主轴部件。主轴部件的运动精度和结构刚度是决定加工质量和切削效率的重要因素。衡量主轴部件性能的指标主要是旋转精度、刚度和速度适应性。普通车床由主电动机经皮带传动,经主轴变速箱带动主轴旋转,主轴箱经手动或自动变速获得(9~24)级转速,通过电磁或液压离合器操纵主轴的变速和正反转;而数控车床主轴箱由电主轴或传统机械主轴单元加变频电机和变频器组成。普通车床在数控化改造时大部分情况下保留原主轴箱,可以根据需要进行适当地改造,改造时如原主轴含液压操纵主轴的变速、正反转和功能,则需对其增装单独普通电机加以驱动,避免液压系统受到主电机正反转或转速变换而失灵。
传统车床加工螺纹时通常是通过挂轮组来完成,加工不同的螺纹时则需更换不同的挂轮组,操作起来十分麻烦,主轴部分数控化改造的另一重要功能是进行螺纹加工。改造时,通常在主轴末端或挂轮架处增加一光电编码器,保证其转速与主轴转速一致,主轴转一周,光电码盘转一转,通过反馈给系统控制进给轴与主轴的同步性,从而加工出理想螺距的螺纹。
3、结语
综上所述,经过系统改造后的经济型数控车床要具有一定实用性和稳定性。其改造涉及到机械、电气控制、计算机系统等领域,是一项复杂的系统工程。在进行车床进给轴与主轴数控化改造时,必须做好改造前的各种技术准备工作。
参考文献
关键词:数控加工 理论教学 数控仿真软件
中图分类号:TG547 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)05(b)-0161-01
作为《数控车床编程与操作》、《数控加工工艺学》二者合二为一的专业理论课教师,在教学过程中不断研究与探索,随着现代科技的不断发展,发现数控仿真软件运用到数控教学中来,解决了一系列相关迫切的问题,在使用中学生学中做、做中学,既满足了教学中的不同需求。下面我结合在教学实践中的体会浅谈一下数控仿真软件在数控教学中的使用感触。
1 数控仿真软件在数控教学使用中的优越性
1.1 利用仿真软件可以弥补教学设备不足,降低学校成本
由于数控加工机床设备价格比较昂贵,数控机床类型繁多,常用的有数控车床、车削中心、数控铣床,加工中心、数控刨床、数控磨床等,一台普通数控车床或者数控铣床至少也要7、8万,还有20万左右的。一般一台加工中心30万左右,更多则达百万甚至到上千万不等,学校不仅受投资和办学场地的限制,无法购置大量数控机床设备来提供学生实习实训使用。则数控仿真系统可以弥补这方面的不足,使大部分的实习实训操作在数控仿真软件中实现,从而解决学校在数控机床设备上不足和场地不够的现状,使数控技术的教学达到投入少、类型多、见效快、培养的初学者学生动手能力强目的。数控仿真软件使学生增加了有效上机时间,学习效果大幅提高,降低学校成本。
1.2 利用仿真软件的直观性提高教学效果、方便教师授课
数控编程与操作因是一门单纯的纯理论教学,在没有使用仿真软件之前和其它课程一样,直接在黑板上书写,而在黑板上讲按键的作用与程序编写、操作,易使学生感到枯燥无味,也不容易理解和检验程序的对错,只有通过老师作业的批改,而数控仿真软件的引入使用学生可以直观的看到机床操作面板各个按键的表示符号、作用及功能,也可以通过模拟演示功能看到真实图形大小、尺寸的多少、观察机床及工件的不同视角以及刀具的形状以及刀具的走刀轨迹是否合理,是否为最佳合理刀具走刀轨迹。等这些都可由操作者自己进行设计以满足不同零件的加工需求。学生通过仿真软件对所编写程序进行加工与验证同时,还可提高学生对数控技术的学习兴趣和编程能力,更好的去理解数控技术这块内容,所以数控仿真软件是一种既经济实惠、实用、功能多样又安全可靠的数控技术教学辅助工具。从而提高纯理论教学效果,提高学生学习编程能力的提高,同时也为下面学习实际操作奠定了基础。
2 数控仿真软件在教学使用中存在的弊端及解决措施
2.1 只注重仿真训练,易忽视实训操作
数控加工仿真软件只是模拟加工过程并非真实加工过程,所以无法代替学生在真实切削加工的实际感受,数控机床加工全过程的仿真包括机床的选择、毛坯的选择与装夹、刀具以及夹具的选择与定义;切削用量、进给量的选择,数控程序输入、编辑、刀具参数的设置等,由于是虚拟的操作,即使出现是不是人为的操作与编程的失误,也不会伤害到人身与机床设备的安全。学生则可以大胆的操作,可以在比较短的时间里尽可能多得熟练不同机床,不同系统的操作方法,从而能激发学生学习兴趣和动力。实际加工零件时,由于切削量、进给量的选择,以及对安全的疏忽都可能会出现打刀现象或着影响零件实际的加工质量、降低生产效率等问题。因此对教师应引起足够的重视,在仿真教学中即时提醒学生在真正数控机床加工时,二者的区别和注意问题。例如利用车刀在数控仿真系统上加工工件时,只要背吃刀量不大于刀刃长度就可以直接切削,而在实际数控机床上加工,则会因受到机床、刀具、夹具和材料等各方面性能的影响。不可能选取太大背吃刀量;还有切断刀在实际加工中只可以用来切槽和切断加工。而在仿真系统中即使用来车削外圆,也不会有报警显示来提醒等这些问题就需要我们在教学过程中一直反复强调避免将来学生在实际操作时,因一直使用仿真,而忽略实际操作。造成不必要的人、机、伤亡事故。
2.2 长期使用仿真,易使学生依赖于计算机
因部分学生自控能力差,长期使用仿真软件教学,会使学生产生惰性而依赖于计算机,而懒于机床操作。有些学生还会趁机上网和玩游戏,如应对于技校学生,本身基础差、自控能力差,教师在讲课时,可以运用远程来进行控制学生电脑,让学生可以更清楚去理解所学内容,学生自动练习时,可以关闭学生网络信号,使学生无法上网以免长期使用电脑来操作仿真软件,依赖于计算机,应合理安排仿真软件与实际操作上课的时间和顺序。这就要求老师加强责任心、提高管理、适当改进教学方法,减少数控仿真软件在教学中的负效应。
3 结语
数控仿真软件有机的将数控编程和实践操作结合在一起,通过学中做、做中学,使学生把学到的知识灵活的应用到真正的实践中去,它不仅提高了学生的学习兴趣和数控技术的教学效果,而且减少了学校因数控设备少的现状,同时也提高了数控技术人才的培训效率。数控仿真软件存在这些优点的同时也存在一定的缺点,教师应灵活掌握运用,则可以更大的发挥数控仿真软件在教学中的使用。
参考文献
数控机床作为典型的机电一体化产品,是高新技术的重要组成部分,采用数控机床提高机械工业的数控化率,已经成为当前机械制造技术的更新的必由之路。近年来,随着企业数控机床应用率的大幅度提高,数控机床的操作技能培养成为各类职业院校一个急需解决的问题。而数控机床是高技术的产品,价格较昂贵,许多院校受场地和资金的限制,无法购置大量的数控机床供学生实训。另一方面对口单招技能在对口单招高考中的比重占据30%,机械专业中以数控加工为例占300分,占总分的三分之一,再加上技能的淘汰制,说明数控加工技术在整个高考中还是相当有分量的。在整个实训中一定要有一个规划,有计划的实训。
做到“少花钱,零风险;”是各类职业院校都希望解决的问题。在校学生进行数控实训时,为了减少实训期间不必要的资源浪费和意外伤害,我校将整个数控实训分为两部分,第一部分是模拟仿真软件的学习,即在计算机房从最简单数控机床的界面布置、指令的作用、完整的编程,直到学生能够独立完成编程。第二部分是上数控机床进行实际操作,完成整个实训的学习。
1数控加工仿真软件在数控中的作用
①利用数控仿真软件可以弥补设备的不足;②提供了多种机床和多种系统;③提高了安全性,便于学生学习;④便于教师授课,更加容易理解;⑤可以在计算机上完成所编程序的检验;⑥能够有效的结合理论学习,实现理实同步教学;⑦能够调动学生学习的积极性,培养创新意识。
2数控加工仿真软件的应用方法
可以从三个方面进行探索和实践:
2.1灵活应用教学方法,课堂教学中将学生的被动学习变为主动学习数控加工实训在综合练习前,要让学生先掌握基本操作技能,在规范的基础上力求扎实。按照数控工种的技能特点组织好基本功的练习。入门环节先进性安全文明生产的教育与规范,使学生养成良好的安全文明生产意识。依次进行对刀、进给、退刀、换刀等基本技能实训,力求动作规范熟练,在此基础上用测量工具控制加工工件的误差在要求范围内,达到加工要求,以衡量技术动作的准确性。基本技能熟练以后即可以进入综合作业的练习阶段。
2.2恰当运用数控加工仿真系统,充分发挥其课堂教学中的作用提高使用常规量具测量的精度。从了解量具的种类,以及各类量具的结构、原理、测量范围入手,明确各种量具的使用规范,在量具的规范使用下才能保证工件的尺寸、角度等各项要求达标,才能取得高分。一定要加强工艺能力,能够独立的制定合适的工艺。平时练习中教师要注意启发学生思考工艺的安排,在每一个课题的入门指导中一手包办。教师在给出指导性方案前先让学生自己尝试着去思考分析,鼓励学生积极的思考,提出不同的方案,与教师的方案比较异同,确定合理的方案,逐步养成独立制定加工工艺方案的能力。经过这样的锻炼,学生能够逐步养成综合衡量工艺问题的习惯,有利于提高解决实际问题的能力。
2.3针对性训练对口单招机械专业的数控加工技能考试题目在考试前不公布的,所以只能全面的练习,做到面面俱到,只有平时多做一个工件,对于技能高考才多一份把握,这时的实训一定要有针对性,对于每个涉及项目都要做到十足的把握。(1)工艺方案的灵活性。考场上最大的制约因素就是如何制定合理的加工流程和加工步骤。所以在拿到题目的时候一定不要急于开动机床,盲目下刀。一定要机动灵活,综合整个工件的工艺性,灵活加工。(2)合理的分配加工时间。整个加工部分应加以合理分配,练习中宁紧勿松,在紧张的考试中才会做到临危不乱,不至于手忙脚乱,一定要有时间观念。(3)日常训练要考试化。平时的训练也要按照考试的要求进行,连工、量具的摆放也要有规范,争取做到对考试的规范了如指掌,不至于到了考场就晕头了。
3数控加工仿真软件在应用中存在的负面影响
数控加工仿真是一种模拟教学应用软件,它不能也不可能全盘代替教学,尤其是技能的训练。如果教师一味的依赖数控加工仿真软件而将学生放任自流,必将会引起一些负面效应。为了将负面效应的影响减少到最低,我们应该拿出切实可行的应对方法。
第一,数控加工仿真软件只是加工过程的模拟并非真实的加工过程,它无法代替学生真实的切削加工的真实感受,我们不能让学生“纸上谈兵”。永远停留在黑板上开机床,黑板上看图纸,黑板上加工工件的华而不实的教学中。在实际教学中要不断的提醒学生,在相应情况下,不要忽视实际中的意外情况,仿真和现实中的差别。在实际数控机床的操作训练中,综合课题进行强化训练,尽可能的弥补应用数控加工仿真教学中的这一缺陷。
第二,在平时的数控实训教学中,我们老师不能一讲到底,满堂灌输,而要少讲多练,讲练结合,边讲边练,在做中学,做中教,做中结语,真正还课堂于学生。实训教师要熟悉这些差别,及时说明。比方说我校应用的宇龙仿真软件,数控车床和数控铣床的加工就存在区别,数控车与实际的机床没有太大的差别,但是数控铣就与实际机床存在一些差异了,在学生实训过程中,教师要将这些差异提前讲明,以免在后实际操作中产生不必要的麻烦。
数控车工实训已成为了各类中职院校数控技术应用的一门专业技术课,为了在数控车工实训课中强化学生的职业技能训练,加强数控车工实训课教学是非常有必要的,其不仅可以充分调动学生的参与创新和探索的积极性,也可以培养的实践操作技能,因此,本文则分析探讨数控车工实训课的教学策略。
【关键词】
数控车工实训;职业技能;教学策略
开展数控车工实训课,其可以有效检验学生对专业知识技能的掌握程度,因此,在数控车工实训课中,教师应注重实践教学环节的把握,将学生掌握的基础理论知识有效应用于实践教学中,提高学生的实践技能和创新探索能力,使培养的技能型应用人才毕业后能适应社会的发展需要。
1 精心设计课堂,使学生具有良好的职业素质
在数控车工实训中,首先应要求学生应充分掌握基本的基础知识,包括数控机床的生产特点及数控加工技术等,这就要求教师需要利用多媒体软件将数控机床的背景,发展历程、生产特点及数控加工技术以播放视频的形式展现在学生面前,使学生充分了解现代化机械制造的先进性,具有质量稳定、生产率高,加工适应性强的数控加工技术,让学生充分了解数控加工技术与普通机床加工的区别,充分调动学生学习的自觉性和积极性,以达到事半功倍的效果。例如学习《数控加工工艺与技能训练》时,该教材具有知识面广、实用性强、理论与实践一体化的特点,其大部分课题的内容都是根据课题内容要求来安排相关理论知识、数值计算、零件加工程序简图清单、形成零件加工程序等结构进行编排的,为了使内容讲解条理化,首先,教师应根据课题内容来明确实习教学目标;其次,加强理论知识讲解,根据零件图样的基础要求进行图样分析,并明确教学中的重点、难点;再者,进行工艺分析和数值计算,包括选用的机床型号、刀具类型及材料的性质等,准确进行数值的计算;最后,编制详细的零件加工程序,并进行程序校验与首件加工。另外,在数控加工实训课中,应将安全生产放在第一位,坚持文明生产和安全操作规程的原则,让学生充分认识到安全文明生产是提高企业经济效益的重要保障,尤其是对于高速运转机床的安全生产,这就要求学生必须充分掌握数控机床的性能,养成文明生产的良好习惯,并养成严谨负责的工作作风,做好数控车床维护技术保养,从而培养学生良好的职业素质。
2 利用数控仿真系统为学生营造一个虚拟环境
数控加工仿真系统的面板、按键功能是与数控机床操作系统是一样的,但数控加工仿真系统没有任何安全隐患,采用现代化的数控加工仿真系统,学生可以大胆地去尝试和练习,并且其可以实现以下几个功能:第一,可以实现模拟演示功能,学生可以按照相关标准要求进行模拟演示;第二,程序自诊断功能,其不仅可以自动检测出学生编制的数控程序,详细分析出学生出现错误的原因,也可以实现三维测量功能,这些功能在真实设备上是不能实现的,因此,采用数控加工仿真软件不仅可以让学生全面掌握数控操作的基本知识,也可以培养学生的实践能力和创新思维能力,同时也可以锻炼学生的胆量,让学生积极、主动的参与到数控加工实训中,使学生树立学习的自信心。
3 注重实训课的合理安排
由于数控机床的种类较多,其结构、性能及操作系统也有所不一样,特别是不同的车床,其控制面板和辅助功能是完全不一样的,所以,在实训课中,必须让学生对车床的结构、控制面板和操作系统有一定的了解,当学生充分掌握数控机床的基本知识后,教师可以给学生一些圆弧等模型零件的加工程序,通过在教师的帮助和指导下,让学生根据相关要求进行输入,这样不仅可以让学生更深层次的了解车床的性能,也可以充分掌握操作的规程;再者,为了让学生充分掌握所要操作的内容及技术要求,教师应要求学生对简单零件的图纸进行查看,明确加工的程序,例如切削用量、选择刀具等,手工编写加工程序单,编制刀路线图等技术;最后,在数控实训课中,教师可以要求学生按照自己所编写的工艺路线独自加工完成零件,根据考级要求让学生充分掌握各类辅助功能,加工先从轴类零件、内外螺纹零件开始训练,待学生熟练掌握车制机床轴、车制内外球面等复杂零件后,再进行高难度复杂零件加工的训练,从而培养学生独立思考的能力和实践能力。
4 坚持学生个性化差异和因材施教的原则
学生是数控机床实训课中的主要学习者,其主要以培养学生的操作技能和科技能力为目标,因此,在数控机床实训课中,第一,教师应根据学生的心理和生理特征有针对性的开展教学;第二,应坚持学生个性化差异和因材施教的原则,使学生的实际操作能力得到提高。对于操作能力不是很强的学生来说,教师应认真讲解数控机床的操作技术,帮助学生理解操作基础的基本内涵,从而培养学生的动手能力。例如进行有关刀尖圆弧半径补偿的加工时候,对于理解能力不是很好的学生来说,其可能无法理解在编程过程中对刀补的内含,因此,针对这种情况,教师可以给学生加工的模拟图纸,让学生充分了解到在数控加工过程中都是依据这些轮廓的零件来进行编程的,由于刀具具有特定的半径,并且刀具中心的运动轨迹并不等于加工零件的实际轮廓,其是偏移轮廓一个刀具半径值加上刀具磨损以及加工余量,所以,在加工外轮廓时,应将刀具中心运动轨迹偏移加工零件的外轮廓表面的一个刀具半径值,同理,进行内轮廓加工时,应将刀具中心运动轨迹偏移内轮廓表面一个半径值。然而,对于操作技能较好的学生,在实训课中,教师应适当加大操作难度,科学、合理的改变一些教学内容,使学生的操作技能水平得到提升。
5 总结
数控机床实训课是各类中职院校的一门专业课程,加强数控车工实训教学,不仅可以培养学生的实践操作能力和创新能力,也可以为企业输送高技能应用型人才,因此,加强数控车工实训教学是非常有必要的。
【参考文献】
一、专业技能训练与“四大模块”
二年级起就要进行数控专业技能实训,使学生熟练掌握本专业要求的专业技能。对数控专业的学生进行数控车床、数控铣床、加工中心的操作技能培训,利用其所学的数控编程与操作,数控加工工艺等知识,完成对一些不太复杂的零件从编制加工程序到实际操作数控机床进行加工并进行工件的检测的整个过程,这样不仅可以提高他们对所学专业的兴趣,还有助于学生对所学理论知识的深入了解,提高他们的动手能力,并清楚的认识到自己的不足及今后努力的方向。本着“精讲多练、学以致用”的办学宗旨,加强对学生实训过程中的教学与考核,主要体现在以下过程:
(1)普通机床的认识与实践。主要完成普通车床、铣床等结构、原理以及操作;
(2)数控机床的认识与实践。主要熟悉数控车床、铣床、加工中心的结构、原理,零件的装卡、对刀以及操作与简单编程;
(3)数控编程学习。主要学会手工和电脑编程;
(4)数控生产实训。完成学生从学徒到生产的过程;
(5)综合训练。完成由图纸、编程、装卡、对刀、加工及检验的过程。
以上每一个环节都实行单个考核、循环实训。
针对数控技能训练,采用分阶段、分层次的目标教学法,建议安排7周的数控加工实训。其中两周的数控加工认识实习,主要让学生对数控机床操作有一个初步了解;在开设数控加工工艺及编程等相关课后,安排两周数控编程与操作实训;在开设机械制图和CAD/CAM软件应用课程后,共安排两周CAD/CAM软件应用实训;在开设数控机床结构、数控系统原理与维修课后,再安排一周数控系统调试与维护实训。内容采用模块式结构,使理论知识教学与技能熟练尽可能紧密结合,按内容的类别及关联程度,组合成知识、技能一体化的四大模块。使学生达到《数控机床加工技术等级标准》对中级工的技能要求,为进一步学习高级工的技术理论和操作技打下了基础。内容分四大模块:
模块一:数控加工基本操作实训 要求学生了解数控机床的工作原理,结构特点及操作方法,掌握数控机床的日常维护和保养,掌握数控加工程序的编制方法和数控加工工艺过程、特点。理解数控加工和普通加工的本质区别。要求学生熟悉掌握数控仿真软件的操作和使用。
模块二:数控编程操作实训 要求学生能独立完成中等复杂零件数控加工全过程,包括零件工艺分析、确定加工工艺过程、确定定位方案、工件装夹、刀具及切削用量选择、零件中基点坐标计算、数控程序编制及零件加工和零件测量。
模块三:CAD/CAM实训 要求学生熟悉CAD/CAM的基本原理、基本方法以及典型CAD/CAM软件的使用等知识,利用CAD/CAM软件对较复杂零件进行三维造型,根据所学数控加工工艺知识选择合理的走刀路线,生成刀具轨迹,并后置处理后进行自动加工。
模块四:数控系统维修与调试实训 通过专用周的系统训练,主要培养学生针对典型数控系统进行机床调试的能力,从而掌握对数控机床常见故障进行诊断及维修的能力,并且掌握数控设备日常及定期进行维护和保养的能力。
二、 综合职业能力训练与“半工半读、工学交替”
三年级主要进行综合技能实训,让学生参加劳动部门组织的职业技能鉴定考核,获得相应的数控操作技能职业资格证书,并通过采用多种形式的产学结合,如组织学生到校外实训基地,主要是一些企业或工厂,参与生产及就业环节,完成岗位职业技能和素质的培养,实现从学生到生产第一线操作者的角色改变,毕业后能尽快顺利的适应工作,缩短磨合期。采用“半工半读、工学交替”、边讲边练、先讲后练、先练后讲等灵活多样的教学方式,形成“实践、理论、再实践”的教学模式。
建议和省劳动厅职业技能鉴定所在我校联合成立职业技能鉴定站,使数控专业在技能教学方面实施目标化教学,按照数控加工中级工教学目标进行各实践教学环节的设计和实施,并在鉴定前再进行针对性的数控技能强化训练。除保证数控专业及相关专业的教学需要外,每年举办数控中级工培训。数控专业每年约派80%的学生在毕业前半年进入企业,由校企共同实施符合企业岗位要求的培养计划。学生在企业所完成的学习任务主要是实践教学。特别是企业根据自己的需求组织培训、岗位实习、实施专业综合技能训练等。学院把毕业顶岗实习等实践性教学环节安排在就业单位进行,企业按用人意向,安排培训和顶岗实习,指派专人辅导,由学校和企业按照教学要求共同考核,合格的留厂就业。学院应积极推行订单教育,按照企业要求实施动态培养策略,紧跟生产技术、管理发展动态,以现代生产技术、管理零距离的要求组织教学,毕业生上岗达到零适应期的目标。
三、德国双元制职业教育值得借鉴
这种模式类似德国的双元制职业教育(Duales System),即学生在企业接受实践技能培训和在学校接受理论培养相结合的职业教育形式。在德国接受双元制培训的学生,一般必须具备主体中学或实科中学(相当于我国的初中)毕业证书,之后,自己或通过劳动局的职业介绍中心选择一家企业,按照有关法律的规定同企业签订培训合同,得到一个培训位置,然后再到相关的职业学校登记取得理论学习资格。这样他就成为一个双元制职业教育模式下的学生。他具备双重身份:在学校是学生,在企业是学徒工,他有两个学习受训地点:培训企业和职业学校。 虽然我国目前也非常重视学生实际操作技能的培养,但学校制的培养模式客观上使学生远离了生产第一线,而集中安排的生产实习又不利于学生及时将所学理论同实践相结合。德国双元制职业教育值得我们借鉴,实施厂校合作教育,有利于促进教学改革、提高教育教学质量和做好毕业生就业工作外,我以为生产实习、企业顶岗实习等综合实训实践的好处有:
四、实训基地建设是专业教学改革的重点
我院在建设新校园和评估时期,已自筹资金在我院新校区建成数控实训基地。基地建成以后,购置了数控设备,扩大了基地规模,改善了实训的条件,提高了办学的水平。但这还远远不够,数控专业实训基地包括:数控加工实训基地、机加工实训基地、CAD/CAM实训室、数控系统维修实训室,还要建设的专业相关实训室有:气动液压实训室、MPS实训室、机器人创新室等。
建议学校在购买数控机床建设实训基地时应考虑目前国内大部分企业所使用的数控系统“主流”产品。另外实训设备也应该考虑适当的配置一些其他的系统,尽量做到综合搭配。比如开放式数控系统虽然价格比较昂贵,但是有条件的话,学校还是应该考虑购买一些。在这些数控系统中,除了具有传统的RS232接口外,还应备有采用TCP/IP通讯协议的以太网接口,为数控机床联网提供基本条件。由于当今世界范围内制造业发展的总趋势是从数控机床的单机加工向制造过程的集成,而实现制造业集成的前提首先是开放式数控系统的采用,假如一个学校培养的学生没有接触过开放式数控系统,对实现网络化制造没有认识,这样的学生也将不能适应社会的需求。当然数控设备一般都比较昂贵,单靠学校自筹经费、或靠国家和省厅立项拨款来解决经费的问题是非常被动的,学校可以采用与企业签订实训基地建设协议,将企业的生产基地直接作为学校的校外实训基地,这样不仅可以解决经费不足的问题,而且需要这方面人才的企业也是乐于与校方合作的,因为通过这种校企联合培养方式培养的学生可以更快的了解企业用人要求,明确学习任务和目标,增强职业意识,有利日后更快地适应岗位工作。
关键词:数控专业 仿真软件 计算机辅助 教改
众所周知,由于数控机床是一种新型工艺装备,故数控技术工人的培养和数控机床的教学还处在发展阶段。相对于普通加工机床来说,数控机床属于高科技产品,品种多价格高。就算是经济型机床,一台数控车床或数控铣床一般也需要一二十万,一台数控加工中心也是少则几十万多则上百万。数控机床的操作训练若完全依赖数控机床进行实作训练,投入大、消耗多、成本高,即使是实力雄厚的培训学校和企业也无力承担起此种消耗与投入。
而高职数控技术专业的定位恰恰是立足装备制造业,面向整个工作领域,坚持以生产、管理、服务第一线技能型专门人才为培养目标,以就业为导向,培育技能型实用人才。因此数控专业学生职业技能的养成,对任何一个高职院校来说都是不小的投入和负担。作为数控专业的专业课教师,我深深的感到:在数控技术等相关专业课程的教学中,提高仿真教学模块的比例,探索新的教学手段和方法是使学生获得数控技术应用专业职业技能,适应社会需要的重要途径。
因此探索一种新的数控加工技术教学模式来达到投入少、见效快、培养的学生适应性强、企业欢迎的教学模式势在必行。这种教学模式应当既区别于传统的机械加工培养模式又与一般的机电专业有不同。现在很多高职院校已经开始运用数控加工仿真系统教学,来寻求解决这一问题的途径。
数控加工仿真系统是结合机床厂家实际加工制造经验与高职院校教学训练一体所开发的一种机床控制虚拟仿真系统软件,可以满足大批量学生教学需求。数控加工设备价格昂贵、占地大,而数控仿真系统软件可以在微机平台上运行,解决了培训时学员多机床设备少的问题、并为学校节省了大量设备购置经费。它可以对数控装置进行仿真操作,实践课程教学的目的主要是对原理的验证。学生可利用此软件进行仿真操作,同样会起到了真实设备的教学效果。常规的原理课程的讲解一般分两部分,一部分在教室讲解原理,另一部分在实验室讲解实际操作,这样必然增加了课时,也使教学内容不连续。用软件教学可以将两部分内容有机结合,也为学生的课前预习提供了条件。此系统还可以依据不同的客户要求进行设计,尤其适于初学者的入门过程。通过该软件可以使学生达到实物操作训练的目的,并且安全可靠。通过动态的仿真操作使教学过程易教易学、教学效果显著提高。
其优点在于:①系统完全模拟真实CNC机床的控制面板和屏幕显现,可轻松操作。②在虚拟环境下对NC代码的切削状态进行检验, 操作安全。③用户可看到真实的三维加工仿真过程,仔细检查加工后的工件, 可以更迅速的掌握CNC机床的操作过程,过程逼真。④采用虚拟机床替代真实机床进行培训, 在降低费用的同时获得更佳的培训效果,使用更经济。
数控加工仿真系统具有FANUC、SIEMENS等众多数控系统功能,学生通过在PC机上操作该软件,能在很短时间内就能掌握数控车、数控铣及加工中心的操作。可手动或CAD/CAM编程和加工,教师通过网络教学,监看窗口滚动控制,可随时获得学生信息。在教学中还具有多媒体教学的特点。
首先,由于计算机辅助控制系统是以计算机为媒体开发的,所以它的通用性较强,它能够在48 以上的任何型号的计算机上直接使用。在屏幕上能够显示和机床操作面板一模一样的界面;以动态的模拟显示代替机床实际运行并且还能够提示操作信息,如编程错误信息和操作失误机床碰撞报警信息等。使数控机床的编程操作易于课堂化教学,从而即节省了机床设备和实习消耗、又大大提高了教学效率。以某公司出品的数控加工仿真系统为例:在数控机床教学应用时,由于计算机内部各种软、硬件资源的支持使得系统在编程、操作时的效率大大提高。如在手工编辑NC程序时可利用各种文本编辑软件EDIT或Windows下的记事本及写字板等,可以快速编辑程序并以NC为扩展名存入磁盘。其主要特点是存储容量大,能够储存更多数量的和更长的NC程序文件。并且在NC程序输入、修改、拷贝方面都显得非常简单,乃至程序的转送也很方便,还可利用软盘考贝或联网来实现这一过程。编辑过程中能将汉字注释信息一起编入NC加工程序而不影响系统的调用和运行,这就使操作者很容易的在繁多的NC文件中找到想要使用的NC文件及其相关的详细信息,而不必在一大堆字符中花费长时间进行查寻、分析这些程序的功用而大伤脑筋了。调用时也非常方便,进入机床控制系统后,只要是以NC为扩名的NC程序文件都可以直接调用。
其次,计算机辅助机床控制系统依据计算机强大的显示功能和全中文的结构设计,并配以丰富多彩、自然友好界面显示,使学生一进入本系统就被深深的吸引,从而能够激发学生学习兴趣和动力。模拟演示功能更为真实可靠,图形大小、颜色、观察视角以及刀具的形状等都可由操作者自行设计以满足不同监控要求。当程序执行时,程序段、坐标值、出错信息以及工件与刀具的相对移动的切削过程同时显示在同一窗口内,使操作者能够一目了然,随时监控机床运行的状态体验真实的加工过程。该系统具有机床规格大小设置,可定义刀具形状、切削用量,如数控铣床上钻头、镗刀、球头刀、圆角刀,数控车床上的外圆刀、镗刀、切刀、螺纹刀,可以实时监控刀具加工轨迹及图形缩放控制。机床外形也可显示并具有关门保护、零件加工后的测量和保存视窗作业的功能。
数控加工仿真系统功能较为完善、适于教学的使用。其中语法诊断和模拟示教功能可以使学生进行人机交互式学习。即由学生输入NC程序,在模拟运行过程中,系统能及时提供错误信息以及刀具相对移动轨迹的显示以及最终加工的立体效果,再由学生经过简单判断就能很容易的发现和修改NC程序的错误,从而避免教师直接面对学生的指责伤害学生的自尊,也大大减轻了教师批改学生NC程序作业时的繁重负担。使教师能够集中精力以帮助学生解决实际问题,保证了教学质量使教学效果得到显著提高。
【关键词】数控指令;批量加工;单价加工;使用方法
0 概述
随着机械制造业的飞速发展,机械零部件也在向高精尖发展,面对比较复杂的轴类零件,我们一般会考虑在数控车床上加工。外圆粗车复合循环指令G71在数控车床的日常生产加工中使用的非常广泛,根据该指令的自身特点,它适合加工的是轮廓比较复杂的台阶轴,能够最大限度地节省编程工作量,正确掌握该指令在单件加工和批量加工中的不同使用方法有着非常重要的意义。
数控车床外圆粗车复合循环指令G71适合在以棒料为毛坯的轴类零件,同时该轴类零件上具有比较复杂的外圆、台阶、圆弧过渡等组成的轮廓。如果毛坯为棒料,零件图是比较复杂的台阶轴,此时使用G71指令在数控车床加工将变得非常方便,而且效率较高。正确地使用G71指令,并注意该指令在单件加工和批量加工中的区别,将能够最大限度地节省编程工作量,并获得良好的加工性能,在很大程度上提升生产效率。
1 指令格式及特点
外圆粗车复合循环指令格式如下:
b为退刀量;
c为精加工轮廓程序段中第一段的程序段段号;
d为精加工轮廓程序段中最后一段,即结束段的段号;
e为留给X轴方向的精加工余量(直径值);
f为留给Z轴方向的精加工余量;
g为粗车时的进给量。
需要注意的是该指令必须要满足零件轮廓X、Z方向单调递增或单调递减。
该指令具有以下三个特点:
(1)该指令能够节省编程工作量。如果我们需要加工一件比较复杂,有若干段台阶的轴类零件,毛坯为棒料,这也是生产中轴类零件最普遍使用的一种毛坯,如果不采用G71编程,那么程序中就会包括反复的进刀、退刀。这种情况下要提高效率,减少空走刀的时间,就需要比较准确的计算切点。如果切点计算错误,就可能造成过切,综合考虑这些因素,编程会非常繁琐。
(2)G71指令在实际生产中一般配合G70指令一起使用,特别是批量加工中。首先批量加工一般均采用两把刀,01号刀是粗车刀,02号刀是精车刀。该指令的特点是粗车过程中刀具磨损比较大,不容易保证尺寸,但是如果我们选择一把刀具专门精车,则即使粗车刀在车削的过程中有磨损,让尺寸变大了,但是精车刀背吃刀量比较小,相对磨损比较小,能比较精确的控制尺寸。
(3)使用中一般配合刀补中留加工余量控制工件尺寸。由于每把刀都能设定刀补值,即X方向的磨耗值,所以我们要控制尺寸,不需要改变程序里X对应的数值,我们通过改动刀补里面X方向的磨损值,就能精确地控制尺寸。例如,精加工完后测量X方向外圆尺寸,比基本尺寸大了0.5mm,那么我们只需将对应刀补里面X方向的磨耗值减小0.5mm,再执行一遍精车程序,就能将尺寸车到位。
2 G71指令在批量加工和单件加工中的不同使用方法
2.1 G71指令在批量加工中的运用
下面介绍该指令在批量加工中的应用,首先我们规定:
(1)毛坯为一段直径为40mm的棒料,要车削成如图1所示的零件。
(2)我们要求在对好刀之后,在刀补界面对应的磨耗值里,为2号刀X方向留0.3mm的量。
(3)01号刀为粗车刀,02号刀为精车刀,注意它们在使用的过程中切削起点是不一样的。
(4)如图1所示剖面线区域是毛坯相对于成品的余量,是需要去除的部分。
如果是批量加工,我们只需要控制好2号刀的刀补值,每加工几件工件后需测量工件尺寸,如果实际尺寸大了A值,那么就减小2号刀的刀补值,具体的操作方法是在补正界面的磨耗界面中对应2号刀的磨耗值减小A值。不需要改动程序中的内容,再重新执行程序,就能够有效的保证尺寸。
2.2 G71指令在单件加工中的运用
数控机床适合单件、小批量的零件加工。在单件复杂轴类零件的加工中,为了方便操作,减少对刀时间,我们一般选择一把刀,也就是说粗车和精车均使用用同一把刀。这时需要注意我们是通过改刀补值来保证加工尺寸,这种方法在日常生产加工中被广泛采用。具体操作方式如下:
(1)我们对好1号刀之后,需要在1号刀的刀补值X与Z磨耗值里面留加工余量,X方向留0.4mm,Z方向留0.2mm。然后需要注意,在G71指令的使用中,U后的值为0,W后面也为0,这也就是当我们在执行G71指令不为X和Z留余量,但是我们在刀补中留了量的,等G71程序运行完之后,外圆直径尺寸理论上会大0.4mm左右。
(2)以FANUC 0I数控系统为例,执行下面的程序:
(3)执行完这个程序后,零件基本已经加工好了,我们测量任意一段外圆尺寸,与该段外圆的理论值进行比较,看看大了多少,假如大了A值,那么我们在1号刀的刀补界面X磨耗值里面减小A值,同时把Z的磨损改为0。
(4)将两句G71指令删除,如果是华中数控系统,只需删除一句,同时提高转数,降低进给量。然后重新执行一遍程序,因为这时程序执行的仅仅是只沿最终轮廓车削一刀,所以很快就可以完成工件的加工,保证了尺寸。
3 结束语
G71指令在单件加工和批量加工中的不同使用方法的区别实质就在于究竟是选择一把刀还是选择两把刀来完成单个零件的加工,同时是否会删除本身的程序段。在日常生产过程中,只有充分分析每个数控加工指令之间的区别和联系,同时对在生产加工过程中遇到的问题多反思,多总结,将相似的指令在机床上多尝试,分析它们的优缺点以及适合加工的工件类型,才能最大限度的利用好机床,提高生产效率。
【参考文献】
[1]黄李刚.FANUC数控车复合循环指令G71、G70的使用[J].青年科学:教师版,2013,6.