发布时间:2022-08-22 08:36:41
序言:写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁,我们为您精选了8篇的数控车床实训总结样本,期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发,请尽情阅读。
【关键词】校企合作;工作过程;企业生产项目;多元评价
2019年国务院印发《国家职业教育改革方案》,产教融合、校企合作被提及多次,校企合作是现代职业教育的基本办学模式,尤其在职业技术型人才培养的过程中,职业院校应加强与企业、行业的沟通合作,根据岗位人才需要的变化及时调整课程标准,双向赋能培养出高素质技术技能人才[1]。按照教育部等九部门印发《职业教育提质培优行动计划(2020—2023年)》的相关要求,校企深度合作,建设高质量的课程,才能实现职业教育课程的高质量建设,促进教学质量全面提升。培养高质量技术技能人才是职业院校的发展趋势,近些年由于区域产业转型升级,企业急需高技术技能人才,企业的人才需求和职业院校的发展是存在一定的共识,只要找出双方共赢的契合点,二者合作形成校企命运共同体,共同提升人才培养质量。《数控车床编程与操作》是高职数控技术专业的核心课程,主要培养学生回转体类零件工艺设计、程序编制、数控车床操作、产品质量检测等综合实践能力。但在当前的数控车床专业教学中,在课程设置和教学的安排上还存在一定的不足,有些教学项目仅仅是以实现指令教学为目的设置,理论知识充足,但教学内容与企业的实际生产脱节,缺乏实用性,学生在学习以后很难适应企业的生产要求,直接影响企业对学生实践能力的认可率;也有些课程设置中,有企业人员参与学校的课程教学,但大多企业人员没有受过系统的教师培训,在教学安排上理论课时相对较少,容易忽视教学设计、分析、评价等环节,从而使学生在理论知识的掌握方面有些缺乏,理论与实践知识难以构成体系,学生在工作中的职业能力难以得到很好的提高[2]。针对以上情况,我校对数控床编程与操作课程进行教学改革,改革的重点在于理论教学和实践教学并行,并以实践为重进行一体化改革。着重通过实践环节培养学生实际工作能力,增加学生自我动手时间,增强学生学习理论的想法,提高学生创新技能和综合素质,增强学生的岗位适应能力。
1企业调研
为了掌握青岛市数控技术企业和社会对数控车床编程与操作人才类型、需求量、需求周期等情况,探索数控专业与有关单位进行校企合作、委托培养等人才培养新模式,考察数控车削编程与操作课程设置是否科学、教学方法与教学条件是否相符合企业需求,确定学生的专业知识、操作能力、职业素养,进而设置数控车床编程与操作实训项目,建设相应的仿真室和实训车间,为青岛和周边地区数控产业发展培养社会需要的数控技能型人才,学院数控专业的老师深入周边高新区50多家合作的制造类企业,比如青岛海信模具有限公司、青岛特锐德电气股份有限公司、青岛海泰科模具有限公司、上汽通用五菱股份有限公司(青岛)、埃地沃兹真空泵制造(青岛)有限公司等,通过企业实地走访,掌握数控专业毕业生在企业的生产中需增加的理论和实践专业知识、掌握学生在职业能力及素养方面的缺项、调研企业对本专业的人才需求和使用情况[3],明确培养目标、能力结构和覆盖岗位群,提出数控车床编程与操作课程培养方案和采取的改革措施。
2以职业标准、生产过程构建学习内容
根据数控车床操作工岗位的职业工作过程来组织课程的教学内容,通过企业调研,我们获取了企业数控车工岗位的零件图纸、加工工艺卡、数控加工刀具卡、零件质检单等相关资料,考虑学生的认知规律及企业的生产实际,我们将相关资料进行分解、重组和改造,形成若干相对应的教学实训图纸、教学实训程序单、教学实训工艺卡和教学实训评分表,形成模块化、项目化的工作任务,以此构建学习内容。从企业直接获得的图纸,精度比较高,结构相对复杂,对于学生开始不容易接受,我们将从企业得到的相关材料如图纸、工艺卡等进行教学处理,初级模块和中级模块的零件图纸在不影响企业加工过程内涵的基础上,将零件的尺寸及结构进行分解、修改及重组,以方便教学实施。首先将企业零件加工图纸结构分解成阶梯、圆弧、锥等初级单项技能模块,将企业零件的公差适当地放大,让学生掌握数控车床初级操作技能,其次依据数控车床中级工国家职业标准,结合企业图纸,将单项技能组合,形成中级复合技能模块,让学生掌握数控车床中级复合操作技能,最后结合企业的岗位标准,直接加工企业零件,形成企业成产技能模块,提升学生的企业生产技能,如图1所示。尤其企业的加工工艺卡记录了企业产品生产的全过程,我们在生成实训教学项目零件加工工艺卡的过程中保留了企业的加工工序、工步、安装和定位基准,增加了装夹定位基准图,可以让学生更直观的学习、理解和掌握零件的加工工艺。图1数控车床编程及操作教学内容。
3构建企业生产情境,提升学生的职业能力
为有效提升课堂质量,解决一些学生主动性较差、责任感不强、协作精神不足等问题,依托校内生产基地,建立与企业类似的生产任务情景,将校内实训基地数控车间的生产设备按照企业生产的要求重新布置,将数控车床、检测设备、分类货架及工具小车布置成一个生产单元。在生产单元中,学生通过企业生产角色扮演,引起学生的态度体验,有利于培养岗位责任意识和社会适应能力。教学实施过程以实际的工作流程为导向,将学生分成项目小组,学生有双重身份:车间机械师和学员;教师也两重身份:客户和教师。第一阶段:项目承接阶段。客户(教师)将图纸交给车间组长,车间组长向客户介绍技术方案,并征得客户同意。第二阶段:加工制造阶段。车间组长接到任务后,小组成员分别担任工艺员、操作员、质检员、安全员,通过工艺设计、编程仿真、实操加工、质量检测,完成零件加工。第三阶段:企业验收阶段。车间组长将加工完成的零件交给客户验收。尤其是第三模块企业生产实训模块,车间加工时候有企业兼职教师直接进行指导,点评学生的加工工艺,同时讲解加工中注意的问题。通过构建企业生产情境,学生进行角色扮演,有利于提高学生的学习积极性、锻炼创造性思维、培养岗位责任意识和社会适应能力。
4建立课程教学标准
本课程根据数控专业学生学情实际,结合职业能力培养的定位,通过职业活动情境下的具体项目任务,构建精讲工艺理论、虚拟操练加工、实践操作提升的教学模式,达到培养学生识图能力、零件加工工艺制订能力、编程能力和数控车床的操作能力等职业能力的目标[4]。校企共建教学资源库,从而使学生在实践工作的过程中,同时也能学习相关的理论基础知识。将资源库的资料进行收集、分解、重构,转化为教学实训项目,实训项目由初级基础单项技能、中级复合技能和高级企业生产技能三模块组成,在项目学习的安排上,由易到难,循序渐进,前面安排简单的初级项目,并且加工工艺也相应简化以方便学习掌握基础为主,在学生具有了数控车工的基本能力以后,然后安排提升学生的中级加工能力,最后安排企业的实训项目,按照企业的加工工艺进行学习、评价,建立相应的数控车床编程与操作课程教学标准。
5实施多元评价,推进考核方式的改变
为突出教学评价的人本性、多元性、公平性,本课程对学生完成三个模块的所有项目加工及在加工过程中的表现实施诊断性评价、过程性评价和终结性评价的多元化评价模式,如图2所示。诊断性评价主要包括超星学习通线上课程自学情况、在线测试情况、自学成果汇报等,过程性评价分为职业技能评价和职业素养评价两部分,职业技能评价包括数控车床加工工艺编制、数控程序编制、设备操作、工件加工精度的检测与控制等,职业素养评价包括安全规程落实情况、6S管理考核情况、团队任务落实情况、出勤考核等,终结性评价主要是产品质量检测,初级模块和中级模块采用技能鉴定式评价,所有尺寸精度按项得分。企业生产模块按照企业的标准由企业专家对零件进行评价,有一个尺寸不合格得零分,培养学生“有一个不合格尺寸的零件等于废品”的职业理念,有些核心尺寸精度没有保证好,不仅不得分,还要进行扣分,让学生明白加工不合格的零件会造成资源的浪费,以此来提高学生职业能力和职业素养。
6教学效果
数控车床编程与操作课程改革在实际教学的应用过程中取得了很好的效果,主要表现在:数控车床编程与操作教学实训项目,打破原有的知识体系后重组,将知识点分散在各个教学项目中,项目教学、任务驱动真正实现“学中做,做中学”;教学项目的内容由浅入深,教学过程由理论-仿真-实际操作-检测-总结评价最后回归到理论,实现了理实一体化教学;课程内容与企业生产相结合,教学项目由初级单项技能模块-中级复合技能模块-企业生产技能模块层层深入;学生在掌握了模块一数控车床初级操作与编程和模块二中级加工技能以后,引入了模块三企业零件生产项目实训,该模块的项目图纸和生产工艺完全来自于企业,让学生按照企业的要求来加工、检测零件,提高了学生的理论和实际操作水平;构建企业生产环境进行教学,最终可以实现学生直接给企业生产合格零件,进行深层次的校企合作;实施多元评价,该评价体系由学生、教师、企业专家为评价主体,对教学过程和教学结果进行反馈,学生职业技能水平、解决问题的实际能力、沟通能力和团队协作能力有显著提高。
参考文献
[1]邹倩,罗福祎,张雪淞.产教融合的职业教育人才培养模式探索[J].现代职业教育,2021(4):218-219.
[2]秦文伟.基于远程教育的数控专业产教融合教学研究[J].南方农机,2019(12):94.
[3]潘克江.以数控专业教学为例谈提升中职学生职业素养[J].中国轻工教育,2017(6):91-95.
关键词 数控化改造 理实一体化教 项目任务
中图分类号:G712 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdkx.2017.02.012
Abstract Lathe numerical control transformation of the course, with the transformation of ordinary CNC lathe and CNC lathe used during upgrading of typical project tasks as the carrier, through the integration of theory and practice of teaching practice, explore the "NC transformation" course teaching design and practice research. After the curriculum reform, the classroom learning atmosphere and enthusiasm of the students have been greatly improved.
Keywords Numerical control transformation; integration and theory and practice; project task
床的数控化改造课程是机床再制造专业的核心专业课程,它综合了本专业机床电气控制与PLC、数控系统连接与调试、数控机床PLC控制与调试、数控机床机械部件装配与调整和数控机床液压与气压传动等课程内容,是前期这些课程知识和能力的综合应用,对于提高本专业学生从事机床数控化改造或机床再制造方面所需核心技能具有重要意义。
1 课程的基本信息
车床的数控化改造课程是“机床再制造专业”专业综合应用性课程,开设于二年级学生第四学期后半学期,实行理实一体化项目教学,集中上课,边做边学;整合课改前72学时理论授课,4周机床数控化改造实训(实训结束后进行数控机床装调与维修工技能鉴定),变成目前课改后的理实一体项目化授课120学时,数控机床装调与维修工技能鉴定前1周集中培训。
2 课程的目标与定位
(1)专业人才培养目标。培养从事机床数控化改造或再制造方面的改造前评估、设计、装配调试和测试检验等工作,具有职业岗位(群)所需的基础知识及专业技能、具有较强综合职业能力的高端技术技能型专门人才。
(2)专业典型工作岗位。本专业典型工作岗位包括:机床改造工程师、设计员、工艺员和一线操作工,本课程基于机床再制造专业人才培养目标,能够满足这些典型工作岗位所需专业知识和技能。
(3)课程定位。“车床的数控化改造”课程在专业课程体系中属于专业综合应用性课程。它具有较少的新知识和新能力要求,更多侧重于前期课程知识和能力的综合应用,是学生顶岗实习前夕重要的一门综合类课程。
(4)课程教学目标。
①能根据给定的废旧车床(包括废旧的数控车床),考虑多方面因素,如改造成本、废旧车床目前状况,综合评判是否适合车床的数控化改造-废旧车床性能检测与再制造性评估;
②按照国家标准(GJB 5481-2005机床数控化改造通用技术要求;GB/T 28615-2012绿色制造金属切削机床再制造技术导则),能够拟定或设计废旧车床整体改造方案(重点:系统选型),并进行详细设计,包括电气原理图绘制、机械结构改造设计等(20%);
③按照给定车床数控化改造要求,如改造用电气原理图和接线图,装配图及装配工艺,整机改造工艺流程,相关系统用连接、调试说明书等,初步具有完成局部或整机改造的能力-拆洗修换装调(机电);
④能够对改造后的车床,按照相关国家标准,借助相关工量具,完成精度检验和试切加工;
⑤综合运用先修课程学到的知识和掌握的技能,解决车床改造过程中出现的实际问题。
3 课程整体设计
3.1 项目设计
由于学院车床的数控化改造过程目前做不到重复性改造,故把改造过程涉及到的主干知识学习和核心技能训练,拆解成18个相关性项目进行训练,具体项目设计详见表1,这18个项目基本覆盖车床改造过程的典型工作过程和任务,同时侧重于车床安装、装配、系统连接与调试、精度检验和试切加工等,同时兼顾改造设计。
3.2 课程教学条件
校内实训基地:两台普车改造完成的数控车床,两台废旧数控车床经系统升级改造的数控车床,四台数控车床CAK6150Di(配置fanuc 0i mate TC系统),可用于本门课程的理实一体项目化教学。
校外实训基地:学院与山西智创科技有限公司、苏州勤美达精密机械有限公司进行深入校企合作,在数控机床装调维修、数控机床升级改造或普通机床数控化改造方面对顶岗实习的学生实施联合培养机制,巩固所学专业知识,强化机床改造方面的实践技能。
课程参考资料:本门授课所用资料是机床厂家和数控系统厂家提供的全套技术资料,如:机床电气原理图、数控车床使用说明书(机械与电气)、fanuc系统系列说明书,数控车床典型部件装配图纸和装配工艺等;四台改造完成的数控车床改造前及改造过程中整理完成的全套技术资料。
3.3 教学模式
课程设计理念:在整个教学过程始终贯彻边做边学教学理念,突出专业能力培养,将相关专业知识和实践技能融入到每一次课程当中,实现“理论知识与实践技能结合、教室与实训室结合、学习与工作结合”的三结合。
教学过程:每一次课都通过案例或示范任务直观引入,学生模仿并通过思考,逐步完成类似或难度等级渐增任务,在做任务、做项目过程不断提高理论水平和实践技能,同时在一些重要的项目中增加考核任务。
教学方法与教学手段:在教学实施过程中,以学生为主体,以学生是否掌握相关知识和技能来评价教学方法的科学性和合理性,善于采用引导法、分组讨论法、情境法等教学方法,充分利用教学课件、技术资料、实训设备、课程资源库等教学资源,激发学生的学习积极性和主动性。
3.4 课程评价
过程考核、期末考核和技能鉴定考核三者相结合。过程考核侧重学生平时学习态度、课堂上任务完成情况,考核项目或任务得分情况,过程考核占到总成绩的50%;期末考试侧重于理论考核,占到总成绩的25%;数控机床装调与(下转第68页)(上接第24页)维修工技能鉴定考核占到总成绩的25%。
4 课程单元设计
下面以fanuc系统选型为例,阐述教学实施过程:
(1)任务引入(15min)。学院有两台废旧数控车床,1987年左右购置,系统为DJK-BS03A,该机床自购置后主要用以数控车削实训,机械精度保持较好,现需对其数控系统升级改造。鉴于学院数控实训中心大部分系统为HNC-210系统和FANUC系统,①为了便于维护管理;②同时近几年在数控机床装调维修与升级改造比赛项目中,使用fanuc系统较多;③改造完成后也主要用于机床改造课程实训和技能竞赛培训用,所以经申请领导同意升级为fanuc系统,现需确定系统配置清单和价格。
(2)逆向任务实施(容易着手)(45min)。学院有四台数控车床,配置的系统为fanuc 0i mate TC系统,请根据课前提供的相关技术资料(选型手册、部件速查手册、维修说明书、连接功能说明书等)和设备,确定机床的系统配置清单。学生可以通过现场查看各部件铭牌、系统开机查看系统软硬件配置,翻阅相关说明书,以小组分工、讨论、协作方式最终完成配置清单的填写(表2)。必要的情况下,教师根据学生完成任务情况或遇到的典型问题进行讲解。最终每小组向老师汇报工作。
(3)教师点评总结(30min)。展示学生的成果并点评,之后集中讲解学生在做任务中遇到的难题或疑问。
(4)正向任务实施(上课时引入的问题)(45min)。在完成逆向任务的基础上,已知主轴电机的功率和调速范围要求,各进给轴电机的功率和扭矩,以及其他改造要求,确定fanuc系统配置清单。
(5)考核(15min)。任务考核分两个阶段,第一段在任务实施的过程中进行部分考核,另外一个阶段为上置清单后进行考核(表3)。
下面就本人几年来在数控车方面的教学体会进行总结,与大家一起分享。
第一阶段:打好普车基础
数控车床虽然适应性强,适合加工复杂型面的零件,加工精度高,加工质量稳定,自动化程度高,加工生产率高,但是,操作和使用的基础仍然是普通车床,这一阶段是学习数控车床不能逾越的过程。学生应在普通车床上实习、练习刃磨车刀,熟练操作车床,从加工端面、外圆、内孔、切槽开始,逐渐接触到螺纹各部分的尺寸计算和加工以及特型面的加工;练习使用各种测量器具,并且能熟练掌握,在这一过程中深刻理解刀具几何角度对切削加工精度和表面粗糙度的影响,进一步认识切削三要素在加工中的相互关系及其对工件质量的影响,掌握车床的调整方法,掌握切削的有关计算;了解常用工具、夹具的结构,熟悉掌握其使用方法。合理地选择工件的定位基准和加工工艺过程。同时还须让学生知道只有完成这一阶段的实训任务,将来才有可能在数控车床上所编制的加工程序更为合理和实用。
第二阶段:数控车初级操作
在普通车床的操作熟练掌握以后,再到数控车床上进行操作训练。首先进行开关机的训练,因为数控车床比普通车床多了一个数控装置,开关机要有一定的顺序。除此之外还要检查油路是否畅通,数控装置控制柜的风扇运转是否正常,如有异常要立即检修。在数控车的操作中首先要回机械零点,这一点非常重要,只有这样,在数控机床里的坐标系才能建立起来。接下来要使学生掌握数控车的手动操作,例如数控车的正反转、大溜板和中溜板的快进快退、手摇脉冲发生器控制大溜板和中溜板的快进快退,和大溜板中溜板快速移动的倍率转换。通过学习使学生对数控车床有了初步的认识,为进一步熟练操作数控车床打好了基础。
第三阶段:仿真实训
第二阶段实训后,要对学生进行技能考试,操作达到要求的学生到计算机上进行数控仿真软件的练习。这样也能促进未选中的学生努力练习,激发他们的学习兴趣和竞争意识。首先要让学生熟悉仿真机床的操作面板和录入面板,明确每个按键的功能,掌握建立工件坐标系的方法,以及如何选择刀具几何角度设置刀偏、刀补,详细地讲解每个过程。第一步进行G00、G01的编程训练,因为它是编制其他复杂程序的基础。能够比较熟练地掌握G00、G01编程方法以后,把对刀点、换刀点、刀位点、编程坐标系与编程原点的概念给同学们讲清楚。接下来讲解简单固定循环指令(G90指令),在前面用G00、G01编制程序时,同学们都感觉非常麻烦,这时推出G90指令,使同学们更加有兴趣。等同学们把G90指令掌握以后,把编程更为方便简洁的复合固定循环指令G71/G70、G73/G70介绍给学生。使用这两个循环指令一定要注意,首先要选定一个循环点,把粗车和精车的转速、背吃刀量、进给速度选好,对G71、G73、G70指令格式中的每一项都要搞清楚。同时要清楚G71指令适合尺寸单调变化的零件。用G73指令加工零件时,刀尖角度一定要选合适,否则刀具的副切削刃会发生干涉,造成零件报废。在循环开始接近工件和结束后离开工件时刀具在Z轴方向不能有移动,否则机床会报警。螺纹切削循环指令G92也需要学生重点掌握。
第四阶段:数控加工
通过前面几个阶段的学习,我们掌握了普车的操作,对数控车有了初步的了解,在计算机仿真上对几个常用程序也进行了仿真练习。我们要知道仿真练习练得再好也只是一个模拟练习,它是一个理想化的操作,实际操作中的好多问题在这里面不会遇到。首先要学会端面和外圆对刀,将测量的数值输入到刀补,将刀尖半径补偿也一并输入,准确快速地输入程序。运行程序的前几段一定要用单段,以防意外事故的发生。程序执行完后,要对零件进行仔细测量,如有误差,进行尺寸修正,再重新执行程序,直到加工出合格零件为止。如此,学生全面了解了数控加工的全过程,深刻理解了加工原理、机床工作过程、编程方法及制定工艺的原则,确实理解了数控车与普通车在加工工艺上的不同。通过学习,同学们对数控加工产生了浓厚的兴趣,学习的积极性也越来越高,几年学习下来,能够熟练地操作机床,踏上工作岗位后受到了用人单位的一致好评。
第五阶段,细致分析,查缺补漏,提高零件精度要求
如果说编程完成零件形状的加工的是数控车削的核心和关键,那么保证零件的精度则是数控加工的最终目的。因此学生在对零件形状的加工掌握后,下一步的任务就是怎样提高零件的精度。
1、刀尖圆弧半径补偿
零件加工程序一般是以刀具的某一点(理想刀尖)按零件图纸进行编制的,但实际加工中的车刀,由于工艺或其他要求,刀尖往往不是理想点,而是一段圆弧,切削加工时,实际切削点与理想状态下的切削点之间的位置有偏差,会造成过切或少切,影响零件的精度,因此在加工中进行刀尖圆弧半径补偿以提高零件精度。
2、对刀对刀也是关系零件精度的一个重要因素,笔者指导学生用的是试切对刀,因为此对刀方法既简单又好理解,但也存在着弊端,就是当需要多把刀加工零件时,在对第二把刀、第三把刀和第四把刀时,都要试切端面,那么坐标原点就要改变。如果刀具偏置仍然输入Z0的话,加工的零件长度上就有误差,因此,笔者要求学生在对其他几把刀时,不要再切端面,只需贴紧就行。
(一)项目教学法的定义
项目教学是一个将实践教学与理论教学完美结合的教学方法,简单来说项目教学就是指教育教学过程中,教师通过制定一个完整的项目方案,让学生按照方案内容自主的进行项目的操作,其中包括工作安排、探究学习、自主动手等等。就数控车床实训教学而言,在其中应用项目教学法,主要就是让学生进行一项具体而完整的工作。如,产品的生产等。项目教学需要学生对理论知识有一个基础性的把握,并且在实际操作的过程中可以将所学知识与实践内容相结合,最终提升学生对知识的应用能力,为学生今后的实际工作打好基础。
(二)项目教学法的特点
1.内容综合,利于探究
项目教学在应用的过程中主要将教学内容与实际工作内容相融合,每一个操作项目都具有一定的独立性以及明确的教学内容和教学目标。因此每一个项目教学内容都包含了理论知识、技术应用、设备操作等多项内容,使得项目教学趋于综合性,更加利于学生进行探究。
2.团队合作,共同进步
项目教学与一般的探究教学相比较,其教学内容更加具体,操作流程更加完整,并且在参与人数方面也更加侧重于团体合作。教师在进行项目教学的过程中,通常会对学生进行分组,让每一个学生都可以参与到项目之中,成为项目操作的主体,使得学生可以共同学习,相互促进。
3.注重过程,结果多样
传统的教育教学侧重于教学的结果而对教学过程则稍显忽视,而在项目教学进行的过程中,教师在进行成果验收方面并没有采取统一的标准,并且也不要求学生一定要得出正确的结果。相反,教师更注重的是学生在项目完成过程中,是否对所学知识进行了应用,是否发挥了自身作用,是否对个人能力有所提升等。
4.角色转变,生本为主
项目教学是现代教育发展的产物,因此在进行教育教学的过程中一直奉行的是生本思想。所以,数控车床实训教师在进行教学的过程中,将课堂的主导交给了学生,让学生围绕项目内容进行探究与学习,而教师在这一过程中仅起到辅助作用。
二、项目教学法在数控车床实训教学中的应用
(一)项目设计
项目设计是项目教学的基础,因此在进行项目教学之前相关教师一定要搞好项目设计工作。首先,项目设计应围绕教材内容展开,符合教材的要求。并且项目设计要有一定的针对性,教师在进行项目设计的过程中,需要先为项目设定明确而具体的项目目标,在围绕项目目标进行内容的设计和任务的安排。其次,项目设计要与实际工作相结合,必须保证设计的项目各个流程与数控车床的实际应用相符。无论是刀具的选择、数据的编辑还是最终的操作与总结,项目设计都要忠于现实,进而增加学生操作过程中的实践性。
(二)方案拟定
由于项目教学与实际工作之间有着密切的关系,因此在进行项目教学的过程中,教师必须根据实际工作的需要对学生进行分组,让学生以小组为单位对项目进行有效的探究与操作。为了保障每一组学生都可以顺利的对项目进行完成,学生在进行项目操作之前需要先进行方案的拟定。首先,教师需要对小组内部成员在分工上给予指导,选出小组的负责人。其次,小组成员要对设计图样、应用工艺、注意事项问题进行思考,并以书面的形式进行方案的拟定,以此为项目的实际操作打好基础。
(三)方案展示
数控车床的实际工作具有着一定的灵活性,一个零件的制作可以通过不同工艺的应用进行完成。因此学生拟定的方案经常是多种多样的。所以在正式执行之前,教师可以组织学生按照小组顺序,将自己拟定的方案进行展示,并和全体学生一起讨论,探究方案的合理性。这样,不仅保障了项目操作的质量,同时也让学生在表达方面有所提高。
(四)项目执行
项目执行是项目教学中的核心内容,这一部分工作主要由学生自主进行完成。首先,分组后的学生,需要在小组内部对成员的工作任务进行安排,小组成员在明确各自任务后应围绕任务内容展开工作。其次,小组成员需要注重彼此间的协作,按照拟定方案中的工艺和流程进行项目的操作。最后,小组成员需要借助计算机软件进行模拟操作,确保拟定方案准确无误后,开始具体的实践。
(五)综合评价
项目教学完成后,为了让项目教学的作用充分的发挥出来,教师需要组织学生进行综合的评价。综合评价应分为两个部分。第一部分是由学生自主评价,通常是由小组的负责人进行。负责人需要根据小组从方案设计到最终加工完成,整个过程的表现予以总结和评价,让学生对自己的学习情况和动手能力等有一个自我的感知。其次,教师也要对学生项目操作情况进行评价。这种评价应趋于综合性和全面性,包括团队合作情况、工艺应用水平、加工消耗时间、零件是否合格等。
三、结束语
关键词:数控车床 实践教学 问题 编程 操作 避免
中图分类号:G63文献标识码:A 文章编号:1007-3973 (2010) 03-145-02
1安全文明生产意识不够
文明生产是现代企业生产现场管理好坏的重要标志和现代工业生产的客观要求。对于操作者来说,一方面要管好、用好和维护好数控机床,另一方面还必须养成文明生产的工作作风,应具有较好的职业素质、责任心和良好的合作精神。在实训中容易出现的问题一是机床上、下电时,不按顺序进行,尤其是关机时,有些学生觉得加工结束了,又快要下课了,什么将工作台移动到合适位置,先关闭机床操作电源,再关闭机床电源,最后关闭机床供给电源的关机顺序要求通通抛到脑后,机床电源一按走人。开机步骤不太容易出错,但开机过程中容易犯的一个错误是:刚一开机时,系统启动要有一个“准备”过程,而有些学生缺少耐心,系统还没有完全启动起来,就等不及了,频繁按键。如果经常出现这种操作或者按键用力过猛会造成按键的损坏,甚至系统故障。还有一个比较突出的问题就是忽略机床的日常维护和保养,认为那是车间工作人员的事,和自己没关系。作为一个合格的操作人员来说,不只是要有好的编程思维、精湛的技艺,而且还应有对机床进行日常维护的良好素养,这也是一个优秀的从业人员应具备的关键能力之一。正确的使用能防止设备非正常磨损,避免突发故障,精心的维护可使设备保持良好的技术状态,延缓劣化进程,及时发现和消除隐患与未然,从而保障安全运行,利人利己。素质的培养提高,惠及人的一生,而又不是一蹴而就的事情,要坚持从我做起,从小事做起。这也提醒我们老师,光用专业知识教育学生是不够的。马克思说过,教育绝非单纯的文化传递,教育之为教育,正是在于它是一种人格心灵的“唤醒”。所以在加强技能训练的同时,要使我们培养的学生成为一个和谐发展的人。
2坐标系、刀补设置中的问题
好多初次接触数控车床的同学,满脸疑惑:机床是怎样按照程序动作,又是怎样让数控系统识别加工程序的?还有少数同学则完全另一种态度,认为数控车床操作太简单了,只要程序输进去,一按按钮就得了。实际上他们是没有把机床坐标系、工件坐标系完全弄明白。在没有完全理解坐标系的情况下操作机床是非常危险的。
不同的数控机床有着不同的运动形式,为了编程时对机床运动进行描述,简化程序的编制及保证程序的通用性,编程时应采用统一的标准坐标系。机床坐标系是CNC进行坐标计算的基准坐标系,是机床固有的坐标系,机床在出厂时就已经确定。工件安装在卡盘上,机床坐标系与工件坐标系是不重合的,为便于编程,应建立一个工件坐标系,使刀具在此坐标系进行加工。我校使用的是GSK980T系统数控车床,用G50设定坐标系。但在加工过程中,不可能只使用一把刀具就完成零件的全部加工,而是需要几把刀具才能完成加工。这些刀具由于安装位置、几何形状有所不同,各刀具存在着位置差,程序编制中的运动轨迹是以每一个坐标点来描述的,所以应该把所有的刀尖点尽可能统一在一个点上,也就是说统一在一个坐标系中,这个过程也就是对刀。对刀的目的是建立工件坐标系,直观地说,就是求对刀点在机床坐标系中的坐标。我们实训中采用试切对刀。由于对坐标系概念理解不够清楚,对刀时常出现这样一些问题:
(1)每对一把刀,就在MDI状态下输入G50 Z0和G50 X外径测量值;
(2)第一把刀作为基准刀对刀完毕,退到安全位置,换第二把要对的刀,基本步骤与上面相同,但要注意的是Z向对刀不能重车端面,以免造成各把刀的Z轴零点不重合。而有好多同学当刀具要靠近工件时,不注意调整进给倍率,用手轮或步进增量方式慢慢接触端面,而是贪快,往往切入过深,就又重车端面,造成零件轴向尺寸甚至形状上的误差。
(3)切断刀有两个刀位点,在对刀时所选择的刀位点与加工程序中的刀位点不一致,加工出的工件尺寸和图纸要求的相差一个刀宽,这也是容易出错的地方。
3编程时容易出现的问题
(1)走刀路线选择不够合理,程序不够优化。走刀路线是刀具在整个加工过程中的运动轨迹,即刀具从对刀点开始进给运动起,直到结束加工程序后退刀返回该点所经过的路径,是编写程序的重要依据之一。合理地选择走刀路线对于提高生产效率,保证零件的精度和表面质量及加工过程的安全性都是很重要的。在实际加工过程中,常会出现零件是加工出来了,但未充分发挥数控机床功能的情况。例如在循环加工中,未根据工件的实际加工情况,合理选择起刀点,使起刀点尽量靠近工件,减少空行程,缩短进给路线,节省在加工过程中的执行时间。另外工件表面加工后一般都有粗糙度要求,这就要认真规划刀具的切入、切出路线,尽量减少在轮廓处停刀,以避免切削力突然变化造成弹性变形而留下刀痕。一般应沿着零件表面的切向切入和切出,尽量避免沿工件轮廓垂直方向进、退刀而划伤工件。在确定轴向移动尺寸时,应考虑刀具的引入长度和超越长度。这都是初学者在编程时有时考虑不周的地方。
(2)编程时,对于换刀点的选择没有注意留有足够的空间,尤其是镗孔刀;较长工件的加工采用顶尖支撑,换刀有时会出现“顾头不顾尾”的情况。
(3)圆弧插补的顺逆判别,数控编程中,圆弧插补指令顺逆的判别,要引入第三轴,由于数控车床是二维加工,学生对引入第三轴不容易理解,就很难掌握顺逆时针判断过程,导致编程时出错。
(4)切槽加工,刀具定位采用“G00”速度,下一句进刀就直接输入切削后要得到的直径值,漏了“G01”,而“G00”是模态指令,就会发生刀具与工件相碰,造成刀具与工件损坏。退刀时,有时会出现“G00 X100 Z100”编程,后果可想而知。另外,切槽加工还容易出现切削完毕长度相差一个刀宽的情况,就是因为刀位点与对刀点不重合。
(5)G70~G73等循环语句前都有一G00定位点,作为循环起点,这些循环指令执行后的最后一刀是从程序终点快速返回到该点,要避免车刀在返回途中撞到工件,尤其是G73指令,可以加工内凹的零件,类似锉刀手柄之类两头小中间大的形状,在设置起点时应注意终点与起点的连线必须在工件之外,不能跟工件轮廓上的任一位置交叉,否则退刀时会发生碰撞。
(6)G92指令中的F字母后的数字是指定的螺纹导程,系统默认的走刀速度是主轴每转一圈刀具相对工件移动一个导程的速度,和G01、G02/G03中F不能混为一谈,在“G92”后面若紧跟着出现“G01”时,必须重新设置F值,不然在高速启动主轴的情况下,系统按螺纹加工的走刀速度执行,会出现两种情况:一种是机床不动,伺服系统报警;第二种是刀具移动速度非常快(大于G0),造成撞车事故。
4加工时容易出现的问题
切断刀折断是加工过程中最让人头痛与揪心的事。我们在实习过程中采用的是硬质合金刀具,材料为A3钢。数控车床与普通车床的车削方法不同,车削操作时不能用手感觉出来,切断时排屑不良,铁屑堵塞;切断刀的前角过大或副偏角、副后角磨得太大,消弱了刀头强度;切断刀装夹与工件轴心线不垂直,主刀刃与轴心线不一样高;进给速度过快,都容易造成刀头折断。因此,在加工时应注意:刀具几何角度选择要合理,刃磨质量要高,主刀刃与副刀刃要平直。刀具安装时主切削刃与车床主轴轴心线等高并垂直。根据加工材料、刀具情况,合理选择切削用量,控制好转速和进给速度;合理选择切槽或切断方法,可采用直线插补直接切断工件或左右借刀法,还有切槽循环的方法切断工件。对于难加工材料,还可以采取强制断屑工艺。
对于初学者在加工时还会出现尺寸控制不准,一方面因为对量具使用不熟练,测量不准确造成的;另一方面,好多学生认为数控机床是高精度机床,只要程序没错,对刀正确,就可以加工出合格的产品,所以从加工开始到结束都未安排检查。这也暴露出学生质量意识、经济观念不强。
5操作中易出现的问题
操作过程中容易出现的问题一个是回零时机床的小拖板和机床尾架相撞,回零时先X轴后Z轴方向,就不会发生此类问题。还有在输入数值时,有时输错正负号,有时小数点没输进去又没察觉,再比如对基准刀时,在录入方式下输入数值后,没有按【循环启动】键执行,实际上坐标设置无效;把“3”号刀的刀补值输在“2”号刀的位置上;刀补版面有多种,如GSK980TA系统,100版面为试切对刀的版面,而GSK980TD系统,就是000版面,不按要求输入其他版面则对刀错误。在以上几种情况下,机床启动后刀具在执行刀补时很可能直接冲向工件及卡盘。不同的系统要求有所不同,所以在操作之前要仔细研读机床说明书,熟悉数控系统的各种操作,操作时心到、眼到,完全可避免以上错误操作。
6避免或减少错误的发生
好多错误的发生跟操作者当时的心态有关,好多学生到了车间,比起教室相对宽松的环境,不能保持良好的状态,纪律松懈,注意力不集中,还有些学生对待实训的态度不端正,否则向前面所列举的不严格执行操作规程,程序输入时错输、漏输,这类错误完全可以避免。所以我们在实训前一定要对学生进行安全文明生产教育,在实训过程中严格管理,可借鉴企业的5S管理制度,制定出切实可行的管理办法,根据实训教学应达到的职业能力要求,制定科学可行的考核内容和办法,把安全生产、实训态度、团队合作等职业能力要求纳入考核内容,以考评促教学,有助于提高实训效果。
加强基本技能训练,在进行数控车床实训前,应该加强学生对普通机床的熟悉和常用知识技能的培养,让学生学会刃磨车刀,熟练掌握常用测量器具的使用方法,切削刀具的安装、调整,零件的装夹方法,熟悉机床加工的各种方法及切削用量的选择技巧,建立较为扎实的机械加工感性认识。
在编制程序时,一定要使学生养成拿到图纸先进行工艺分析的好习惯,避免盲目加工。加工刚开始运行程序时,要把进给倍率调低(如进给倍率调到15%),手不离开【进给保持】或【急停】按钮,一发现问题就立即按下,看清程序和刀具的位置后再慢慢提高进给倍率。养成先看后走、专心的好习惯,以减少事故的发生。
充分利用数控仿真软件。在数控仿真系统中,机床操作面板的使用与零件加工过程和实际加工情况基本一样,学生可以从任意角度观察数控机床加工过程,毛坯加工成成品的过程直观形象,栩栩如生,便于初学者熟悉机床操作系统,掌握机床操作要领。学生编制的程序可以直接通过数控仿真系统进行仿真加工并进行过程演示,对程序编写过程中出现的问题和错误可以直接查找出来。这样有助于减少学生在实操过程中因对系统不熟悉或程序问题而造成的错误。
7结束语
实训课的教学主要是培养学生全面、牢固掌握实际操作的技能和技巧,把学生在实习过程中暴露出来的问题、典型错误加以归纳总结,使教学更有针对性,有助于我们提高教学质量。
参考文献:
[1]黄丽芬.数控车床操作与编程[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2007.
[2]周晓宏,胡旭兰,黄小云.数控机床操作与维护技术[M].北京:人民邮电出版社,2006.
关键词:安全生产教育 理论与实践结合 一体化教学 德育
一、安全教育
数控车工专业教学涉及到了高速运转的机械设备及工、夹、刀、量具,在安全上需要有效的保障。如何既让学生尽快掌握数控专业知识,又要保证学生在数控实习中的个人安全和实习设备安全,是学校教学管理的重中之重,为此我们在安全生产教育方面探讨以下几方面做法。
第一,在实习前,安排一周的实习安全教育。具体内容有:组织学习《编程室安全操作规程》和《数控车间实习安全操作规程》;为避免学生在实习中出现操作失误,防患于未然,组织学生观看由于违规操作造成安全事故的教育片,用反面内容教育学生,让学生清楚违章操作的严重后果;组织安全知识考试,考试合格后才能进入实习车间进行实习,让学生建立起一种安全意识。
第二,在数控实训课之前,教师提前十分钟做好教学准备工作。如检查实习用的数控车床和砂轮机是否能够正常运转,有故障要及时解决,严重问题务必及时报修;清点工、夹、刀、量具,检查是否完好无损;检查学生着装,督促学生穿好工作服、戴好套袖和安全帽,避免出现安全隐患。
第三,在教学过程中,教师要及时解决经常出现的问题。如在新生对数控车床操作流程掌握不熟练时,检测手工输入程序的正确性以及对刀过程中可能出现的问题等,要多巡视、多检查、多提醒,保证实习教学安全有序进行。
第四,在实训课结束之后,实习指导教师应监督学生做好检查整顿工作。如保证数控设备正常运转,收回的工、夹、刀、量具数量准确、完好无损,车间其他电气设备运行正常,工作区的环境卫生清洁不留死角等。学生结束实习之后,教师要填写设备交接记录与故障记录。
二、构建一体化教学模式
在数控实习教学中,我们提出以能力为本位,以职业实践为主线,以课程项目为主体,构建理实结合的实训一体化教学模式,建立起综合模块化的课程体系。
在以职业实践为主线的一体化教学过程中,笔者将互相关联的几方面单项课程设计以课题形式设计成教学单元,把各部分的内容融会贯通,形成以项目课程为主体的一体化实训教学内容。具体做法有:一是课前结合相关的知识与企业的需求确定实训课题,制定本教学单元的知识目标、能力目标和德育目标。二是数控编程仿真、数控实习操作和相关工艺知识结合,将学生分成多个小组并分配任务。在教学过程中用以学生为主体、以教师为主导的方式代替简单枯燥的授课方式。三是项目完成后,教师指导各小组学生进行分析与比较、归纳与总结,让学生在每堂课上都能看到自己的学习成果,真正有所收获。
在一体化教学的探索研究中,教师采用综合模块化教学课题,学生的学习自由度充分,真正体现了以学生为主体的教学原则,激发了学生学习的兴趣。在一体化教学中,无论是课题的准备还是教学的过程,教师都采用直面对象教学的方式,让学生能学以致用。在实习训练的中、后期,各项目课程教学课题相互关联,学生可以自己调节机床、仿真软件等设备的使用时间,充分利用好设备,提高实习设备利用率。
一体化教学具有很强的综合性和很大的灵活性。一方面,班里必然会出现学习进度快、成绩优异的学生,教师可增加训练内容或增大训练难度,让学有余力的学生能学到更深、更多的知识,并且这些学生可以对一般的学生起到示范和榜样的作用;再一方面,对于学习吃力的学生,教师可以进行个别辅导,或采用学生之间以强带弱的方式达到训练目标。另外,一体化教学对教师的知识结构提出很高的要求,也成为构建“双师型”教师队伍,提高实训教师的总体水平的一条途径。
三、加强德育工作渗透
由于职业院校学生来源的多样化,现阶段中高级职业学校学生构成的主要成分是在学习上或品德上有所欠缺的学生,但同时这也是他们人生价值观形成的关键期,所以需要授课教师在教学中要进行特别的关注,加大道德教育力度,重点培养学生的职业意识,帮助学生树立起团队精神,以适应社会的需求。
四、小结
江阴市华姿中等专业学校针对企事业单位的需求开设了数控技术专业,学制为3年。学生前两年在校学习理论知识,并在校实训中心接受实验、实训。在理论学习期间,特开设机械制图、公差测量与技术、车工工艺学、数控加工技术、数控编程与设备等十几门专业课和专业基础课,使学生的知识结构更趋于合理,为实训做了很好的铺垫,夯实了基础。第三年统一安排学生到企业顶岗实习。就数控车实训教学,主要分为4个阶段进行,按步骤展开,取得良好的实训效果。
第一阶段:普车实训阶段
这一阶段是学习数控车床的基础。学生在普通车床上实习、练习磨车刀,熟练操作车床,从加工端面、外圆、内孔、切槽开始,逐渐接触到螺纹各部分的尺寸计算和加工、特形面的加工。在这一过程中深刻理解刀具几何角度对切削加工精度和表面粗糙度的影响,进一步认识切削三要素vc、ap、f在加工中的相互关系及其对工件质量的影响,掌握车床的调整方法,掌握切削的有关计算,了解常用工具的结构,熟悉掌握其使用方法,合理地选择工件的定位基准,安排加工工艺过程。同时还须让学生知道只有完成这一阶段的实训任务,将来在数控车床上所编制的加工程序才有可能更为合理和实用。
第二阶段:仿真实训阶段
经过第一阶段的实训后,对学生进行技能考试。操作达到要求的学生到计算机上进行数控仿真软件的练习。同时也能促进未选中的学生努力练习,激发他们的学习兴趣和竞争意识。首先让学生熟悉仿真机床的操作面板和录入面板,明确每个按键的功能,掌握建立工件坐标系的方法,学会如何选择刀具几何角度设置刀偏及刀补,详细地讲解每个过程。
在编程车削倒角时,可用两种方式:1)把车刀刀位点指定在倒角起点处,再G01车削;2)把车刀定位在倒角的右边延长线上,然后G01车削而成。同时让学生比较哪种方式更为简单和实用。
在普通螺纹加工中,让学生分别使用G92、G76螺纹循环指令来编程加工螺纹。在实训中让学生了解根据导程的大小和螺纹的精度高低选择不同的加工指令更为合适。G92直进式切削和G76斜进式切削,由于切削刀具进刀方式的不同,这两种加工方法有所区别。各自的编程方法不同,造成的加工误差不同,工件加工后螺纹段的加工精度也有所不同。G92螺纹切削循环采用直进式进刀方式进行螺纹切削,螺纹中径误差较大,但牙形精度较高,一般多用于小螺距高精度螺纹的加工;加工程序较长,在加工中要经常测量。G76螺纹切削循环采用斜进式进刀方式进行螺纹切削,牙形精度较差,但工艺性比较合理,编程效率较高,一般适用于大螺距低精度螺纹的加工。在螺纹精度要求不高的情况下,此加工方法更为简捷方便。所以,学生要掌握各自的加工特点及适用范围,并根据工件的加工特点与工件要求的精度正确灵活地选用这些切削循环指令,然后编制加工程序,并自动加工。
第三阶段:数控加工阶段
在数控仿真软件加工出合格工件的学生先到数控车床上进行编程加工。由于仿真软件和数控车床是同一个界面,学生短时间内可熟练操作机床,但需注意以下几点。
1)要根据工件的材质、所用刀具的几何角度来选择不同的切削参数。经过普车的实训,这将不是难题。
2)学生编制的程序要先经过图形模拟加工,程序正确后再进行对刀加工。
3)在首件加工中合理使用程序暂定MOO指令。在精加工前对工件进行测量,看是否需调整刀具补偿,最后加工出合格的工件。
4)重点突出典型零件的工艺分析,装卡方法的选择、程序编制,调整加工和检验,如果有缺陷,应找出原因并修正。遵循由易到难、由简单到复杂、由单项到综合这一过程,重视在实践教学中培养学生的实践能力和创新能力。
对学生加工的工件,按小组进行互评。学生都有好胜心理,会对对方的工件一丝不苟地检查,不放过任何一个细节。最后教师根据实际情况给出综合性的评价,或者让学生保存自己满意的作品,激发学生的兴趣。学生的学习效果非常明显。
如此,学生能全面了解数控加工的全过程,深刻理解加工原理、机床工作过程、编程方法及制订工艺的原则,能够对数控机床加工中出现的常见故障予以解决,对将来从事数控工作上手快,操作规范,具备解决问题的能力。
第四阶段:总结提高阶段
教师和学生共同探讨实训经验及实践教学中遇到的问题。由于实训内容较多,机床种类全,学生在短时间内既要掌握机床的操作,又要对复杂零件进行合理的工艺安排和准确的编程加工,现场讲解具有局限性。将工艺分析及基本编程内容制成课件,能方便学生掌握和复习,多年来的实践证明这是行之有效的方法,优化实训的效果。
最后一点就是要强调实训安全问题。安全无小事,实训教学中最容易出现的问题也就是安全问题。由于学生在实训操作过程中安全知识了解不多,经常会出现安全隐患。往往事故发生的主要原因是物体的不安全状态和人的不安全行为。其中在机械使用过程中,人的不安全行为是引发事故的重要的直接原因。人的行为受到生理、心理等多种因素的影响,表现是多种多样的。缺乏安全意识和安全技能差,即安全素质低下被认为引发事故的主要原因,如不了解使用机械存在的危险、不按安全规范操作、缺乏自我保护和处理意外情况的能力等。指挥失误(违章指挥)、操作失误(操作差错、在意外情况时的反射行为或违章作业)、监护失误等不安全行为是常见的表现。在日常工作中,人的不安全行为常常表现在不安全的工作习惯上,如工具或量具随手乱放、测量工件不停机、站在工作台上装夹工件、越过运转刀具取送物料、攀越大型设备不走安全通道等。因此,实训安全问题务必警钟长鸣,必须建立健全安全防范管理制度,严格执行规范,防患于未然。
总之,为了高效地实现数控实训教学,必须严格遵守“普车加工——仿真数控软件——数控机床加工”几个实训教学环节,最大限度地发挥教学资源的实用性和经济性,缩短机床的人均占有时间,提高机床的利用率和使用寿命,并尽可能避免事故的发生,如果能结合实际生产,则教学效果将会更显著。
参考文献
[1]任树奎.全国中小企业安全生产教育读本[M].北京:煤炭工业出版社,2009.
[2]谢超.数控机床操作与实训[M].上海:上海交通大学出版社,2007.
关键词:数控车床 工件坐标系 机床坐标系 对刀 技巧
中图分类号:TG519.1 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2016)10-0015-01
1 机床坐标系和工件坐标系的关系
(1)在数控车床上,机床坐标系是机床上固有的坐标系,并设有固定的坐标原点,一般设在卡盘端面与主轴中心线的交点处,见图一中的O1点即为机床原点,它是固定的点,由机床生产厂家设定的,不能随意改变,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,机床厂家在机床出厂前会在机床坐标系中+X、+Z方向另行定义一个点──机床参考点,机床参考点和机床原点之间的位置关系是固定的,存储在数控系统中。机床每次开机后,或因急停、意外断电等原因而重新启动时,都必须先进行回参考点操作,进行一次位置校准,以消除机床位置误差。进行回参考点(机床回零)操作,即建立了机床坐标系。
(2)工件坐标系(编程坐标系)是编程人员在编程时使用的,是编程人员以工件图样的某一点为原点所建立的坐标系。为了编程和计算方便,我们一般把工件坐标系的原点设置在工件的左端面或右端面,但是考虑到对刀方便和安全退刀等问题,一般将程序中的零点设置在工件右端面的回转中心上,这样一来,在试切端面时就不用考虑工件的长度了,并且在程序中只要让Z>0,就可以保证刀尖位于工件之外,这个对于内孔刀具的安全退刀非常重要。
(3)机床坐标系是机床唯一的基准,我们只要确定随着工件的不同而变化的工件坐标系的程序原点在唯一的机床坐标系中的位置,获得基准刀程序原点的机床坐标值和确定非基准刀的刀偏置值就可以顺利加工了,这通常在接下来的对刀过程中完成。
2 对刀方法与技巧
2.1 试切法
选好加工时所需的刀具,安装完成后,使机床返回参考点,当机床坐标系显示X轴和Z轴坐标为零r说明回零完成,此时首先用手动方式,移动刀架靠近工件,然后使主轴正转,在改用“手轮”方式沿Z轴方向试切一段直径,然后沿Z轴方向退刀(此时不能改变X轴方向的机床坐标值),主轴停止转动后,用游标卡尺测量刚才试切的直径,然后在机床操作面板上依次点击“刀具补偿”-“刀偏表”在所对应的刀具号的“试切直径”一栏中输入所测量的直径值然后保存,此时数控系统会自动计算出对应刀具的“X偏置值”,然后转动主轴采用“手轮”方式移动刀架,沿X轴方向试切工件端面,然后沿X轴方向退刀(此时不可改变Z轴方向的机床坐标值),此时在机床操作面板上依次点击“刀偏表”-“试切长度”然后在对应的刀号栏中输入“O”即可,至此,第一把刀就对刀完成了,再对下面几把刀时,直接用刀尖轻轻碰一下一号刀试切的直径处,然后在“试切直径”一栏中输入与一号刀一样的直径值就可以了,然后对Z方向时用刀尖轻轻碰一下工件端面,在“试切长度”一栏中输入“O”就可以了,对其它刀具只要执行相同的过程即可。
2.2 G92设置工件零点
用外圆车刀先试车一外圆,然后把刀具沿Z轴正方向退刀停车,测量外圆直径并记录,然后在机床操作面板上点击“刀具补偿”-“刀偏表”-“X轴置零”,然后手动将刀具移至端面,并切端面至X轴坐标显示为测量的外圆直径值的一半处,此时刀具刚好位于回转中心上,选择MDI方式输入G92 X0 Z0,按“ENTER”键,把当前点设置为零点,再在MDI方式下输入G00 X50 Z50,使刀具离开工件进行加工,这时程序开头应为:G92 X50 Z50。在执行G92指令时,若刀具当前点不在对刀点上,则加工原点与程序原点不重合,加工出的产品就有误差或报废,甚至出现危险。
2.3 用G54~G59设置工件零点
首先在手动方式下用外圆车刀试切外圆,然后沿Z轴方向退刀停车,用游标卡尺测量切削处外圆直径,根据测量的外圆直径与当前机床坐标系中X轴坐标值,计算出X0时的机床坐标,例如:测量外圆直径为38.5,此时的机床X坐标为-115.850,可得工件坐标系X0所在的机床坐标为-115.850+(-38.5)=-154.35,记下此时的坐标值;然后用外圆车刀再车端面,沿X轴方向退刀停车,记录此时Z轴机床坐标系值,假设为-168.265;此时,也就有了G54坐标系的坐标原点,即在机床坐标系中的位置为X-154.35 Z-168.265。然后在操作面板上点击“设置”-“坐标系设定”-“G54坐标系”输入X-154.35 Z-168.265,G54坐标系设置完成,在调用完工件坐标系后可用G53命令清除。
3 实用小技巧
(1)当重复加工同一零件时,在刀具装夹位置没有改变的情况下,可以不用重新对刀,只需在“单段”运行模式下,将刀架移到程序起刀点处,然后将工件右端面靠近刀具装夹就可以了,但在加工时,程序里要编入平端面的程序。(2)当使用同一机床加工不同零件时,如果所需加工的零件长短发生变化而刀具位置没有改变的情况下,重新对刀的时候可以不用对X轴,只用对Z轴方向即可。
上述各种对刀方法是我们在深入理解对刀原理的基础上并通过长期实践所得的总结,教学实践表明,这些方法简便、实用,容易被学生掌握。
参考文献
[1]关雄飞.数控机床与编程技术[M].北京:清华大学出版社,2006:13-14.
[2]李峰.数控车床的对刀方法和技巧[J].中国科技信息,2006,2:142.