发布时间:2023-12-29 10:42:26
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篇的编程和数控的区别样本,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: 职校生 数控技能 大赛 应试技巧
数控技能人才是目前国家稀缺、企业急需的高技能人才,同时也是既能动脑又能动手的复合型技能人才的突出代表。根据工作岗位,我们把数控技能人才分为三个层次:“蓝领层”、“灰领层”、“金领层”,如图1所示。其中“蓝领层”数控技能人才是指在生产岗位上承担数控机床的具体操作及日常简单维护工作的技术工人;“灰领层”数控技能人才是指在生产岗位上承担数控编程的工艺人员和数控机床维护、维修人员;“金领层”数控技能人才是指具备并精通数控机床操作、数控工艺编程和数控机床维护、维修所需要的综合知识,并在实际工作中积累了大量实际经验,知识面很广的人员。
为培养数控技能人才,秉承“推举数控产业精英,打造应用科技盛典”、“塑造赛事品牌,托举技能精英”的口号,近几年来,全国各地举办的各类数控技能赛事不断,通过比赛发现和造就了一大批优秀技能型人才,许多选手在赛场上得到了锻炼,更多的数控机床操作人员也希望通过比赛展示自己的才华,提高数控机床操作技能。2004、2006、2008年三届全国数控技能大赛的成功举办,极大地鼓舞了数控从业人员的动力。怎样才能在比赛中获得理想成绩,是教练和选手们广为关注的问题。本人历经两届大赛,在此以参赛选手和指导教师的双重身份,将全国数控技能大赛的基本情况和本人积累的经验与大家探讨。
一、职校生学习的现状
虽然职校生在校接触过一些实践技能操作,但实践经验不够丰富。另外,从全国数控技能大赛的竞赛内容来看,职校生要想在竞赛中取得好的成绩必须有针对性地训练。目前职校生学习的现状具有以下特征:
1.缺乏明确的学习目的,学习积极性不高;
2.学习基础差,缺乏基本的学习方法;
3.知识结构单一,综合运用能力较差。
二、大赛基本情况介绍
为贯彻全国职业教育工作会议精神和《国务院关于大力发展职业教育的决定》,落实“三年五十万新技师培养计划”和“职业院校制造业和现代服务业技能型紧缺人才培养培训工程”,推动职业院校深化教育改革,加快数控高技能人才培养,提高劳动者的技能水平,劳动和社会保障部、教育部、科学技术部、国防科工委、中华全国总工会、中国机械工业联合会共同举办全国数控技能大赛活动。
为帮助更多数控同行了解和关注全国数控技能大赛,使其深入人心,现将大赛的基本技术文件汇总如下:
1.竞赛项目
全国数控技能大赛分为学生组、教师组和职工组三个组别,每个组别均包含数控车床操作工、数控铣床操作工和加工中心操作工三个工种,其依据为《数控车工》、《数控铣工》、《加工中心操作工》国家职业标准。
2.竞赛内容与方式
各工种的竞赛内容包括理论知识、软件应用和操作技能三个部分。
(1)理论知识
理论知识竞赛采取答卷方式进行。竞赛内容包括数控原理与数控机床基础知识、机械技术基础、数控加工工艺、编程技术等。
(2)软件应用
软件应用竞赛应用CAD/CAM软件和数控加工仿真软件(仅学生组和教师组),在计算机机房采用上机操作方式进行。竞赛内容包括零件几何造型、加工参数设置、刀具路径与加工轨迹的生成、代码生成与后置处理和加工仿真等。
(3)操作技能
操作技能竞赛以现场实际机床操作的方式,按图纸要求完成试件加工。
三、赛前准备
1.心理准备
数控技能比赛是在特定的环境下,考验选手理论知识、软件应用、实际操作能力和水平的一项综合赛事。参赛选手要以紧张有序、忙而不乱的工作作风应对比赛中各个比赛环节。比赛中心态要平和,从容应对,要把平时从各种途径学到的新知识、新工艺和掌握的数控机床操作技能及传统加工经验,最终形成具有个人特点的、较完善的数控机床加工规程,通过比赛充分展示出来。实践证明,凡是心理准备充分的,考试成绩都比较理想,很多选手在比赛中展示了自己的才能,获得了荣誉,得到了社会的认可。
2.技术准备
技术准备中最关键的是:综合运用数控技术的基础知识应对理论知识考试;在实操考试中,熟练操作数控机床,掌握工件快速定位、找正、装夹的方法,合理地选择刀具,优选切削参数,灵活运用数控系统功能,实现快速高效加工。
四、赛场应试与技巧
1.工艺准备
实操比赛能全面、集中展示选手工艺知识、编程能力、操作技能水平,最终决定选手的排名顺序。实操比赛总的要求是:以最合理的工艺方案、最佳的刀具路径,在最短的时间内完成试件加工。工艺准备的核心是:在实操考试中,准备多种工艺方案,优选合理的加工路线,把握得分点,这样才可能得高分。
2.编程准备
数控加工是按照编制的程序实现工件加工,编程水平决定着加工效率和精度。程序形式多种多样,为了适用不同工件的加工需要,加工程序有以下几种类型:(1)孔类加工程序,以模块化结构为主;(2)平面和型槽类加工程序,应以单一程序为主,粗精加工可用宏指令来划分;(3)型腔加工程序。
3.实操考试的技巧
准确、熟练、快速的操作手法,是对参赛选手的基本要求。实操考试的环境和平日的生产环境有很大区别:设备和场地不熟悉,心理有压力,参赛选手同时操作,容易紧张,操作手法可能变形,容易产生平时不出现的错误,给比赛增加了难度,这是对选手的考验。实操考试分为三个阶段,即加工准备阶段、加工阶段、加工精度验证阶段。
关键词 FANUC;宏程序;椭圆插补
中图分类号 O29 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2014)113-0198-02
0 引言
一般的数控系统只提供直线和圆弧轮廓两种基本的插补指令,对于其他典型的轮廓要素,如椭圆、抛物线、双曲线等,一般用近似逼近的方法来加工。本文针对椭圆曲线的特点,分析椭圆曲线方程,提炼出确定椭圆要素及在零件中的相对位置的相关参数,利用FANUC数控车系统提供的宏指令编写了适合数控车上应用的椭圆插补指令,应用时仅仅需要调用其插补指令,设置若干椭圆形状特征的参数即可。
1 椭圆插补指令的编程实现
1.1 椭圆轮廓的数学处理
椭圆有一般方程和参数方程,编程时为了确定椭圆加工范围的方便,笔者选择了一般方程的标准型:
(a、b表示椭圆的长、短半轴)
实际中要将坐标系转换成和数控车一致的坐标系统,根据实践经验数控车床上的椭圆轮廓方程几乎都是平行与坐标轴,因此为了将椭圆轮廓加工统一起来需要解决以下3个问题:
1)椭圆轮廓中心与编程坐标系不重合;
2)椭圆加工范围确定;
3)椭圆的凸凹判断。
椭圆轮廓中心与编程坐标系中心不重合问题可用数学中坐标系平移方法来解决,指令中用X、Z两参数实现,这样通过平移可解决任意位置的椭圆问题;椭圆加工范围可通过C、D两参数确定椭圆的加工范围;对于椭圆的凸凹,由于本文选用的是椭圆的标准方程,它虽避免了参数方程角度计算的麻烦,但带来新的问题就是由C、D两参数确定椭圆的加工范围后存在两个椭圆轮廓的可能(这和圆弧R编程类似),一个为凸,一个为凹,以示区别可设计参数T,T=1为凸,T=0为凹。
1.2 椭圆插补的程序实现
通过分析可将椭圆要素的特征参数提炼出来,并用宏变量定义如下:
椭圆宏程序变量的定义:
变量 变量说明
#24=X 椭圆中心在编程坐标系的X坐标值
#26=Z 椭圆中心在编程坐标系的Z坐标值
#1=A 椭圆长半轴
#2=B 椭圆短半轴
#3=C 椭圆加工起点
#7=D 椭圆加工终点
#8=E 步长
#20=T 凸凹椭圆控制
#9=F 进给量
具体的程序及指令说明如下:
O9010
WHILE[[#3 GE #7]AND[#20 EQ 1]]DO 1;
#10=#2*SQRT[#1*#1-#3*#3]/#1;
G01 X[#24+2*#10]Z[#26+#3]F#9;
#3=#3-#8;
END 1;
WHILE[[#3 GE #7]AND[#20 EQ 0]]DO 2;
#10=-#2*SQRT[#1*#1-#3*#3]/#1;
G01 X[#24+2*#10]Z[#26+#3]F#9;
#3=#3-#8;
END 2;
M99;
说明:
X为标准椭圆中心在编程坐标系中的X坐标值(直径值);
Z为标准椭圆中心在编程坐标系中的Z坐标值;
A为椭圆的长半轴;
B为椭圆的短半轴;
C为标准椭圆加工起点X坐标值;
D为标准椭圆加工终点X坐标值;
E为每次加工椭圆时Z向变化的步长值(确定加工精度);
T为凸凹椭圆控制参数,外轮廓:实体为凸椭圆时为1,实体为凹椭圆时为0;内轮廓:实体为凸椭圆时为0,实体为凹椭圆时为1;
F为椭圆加工时的进给速度;
此程序已经调试过,可以使用,实际零件中可能还有其他轮廓要素与椭圆衔接,实践中可与G71、G72、G73配合使用。
2 椭圆插补的G 代码
FANUC系统为了利用G 代码进行的宏程序调用的方便,通过在参数(No.6050~6059)中设定一个用来调用宏指令的G 代码号(-9999~9999),即可调用用户宏程序O9010~O9019,调用方法与用G65 调用相同。设定了负的G 代码时,成为模态调用(相当于G66)。通过事先在参数中设定一个用来调用宏指令的G 代码号,即可调用宏程序调用方法与简单调用(G65)相同。参数号与程序号的对应关系如图1所示:
参数号 程序号
6050
6051
6052
6053
6054
6055
6056
6057
6058
6059 O9010
O9011
O9012
O9013
O9014
O9015
O9016
O9017
O9018
O9019
图1
图2
上述扩展指令宏程序编写完成后,在FANUC系统中找到参数号6050,将参数号6050的内容改为我们需要调用的指令号,用户以后就像调用G代码一样的调用椭圆加工指令了。
比如,本文可将将参数号6050的内容改180(如图2),以后就直接就用G180指令来加工椭圆要素了。
3 结论
通过上述的方法可使得椭圆轮廓要素的加工变得和圆弧插补指令一样的简单快捷,并且在使用中看不到宏程序的编程,留给用户的问题就是简单的设置指令的参数,这和圆弧指令使用一样了,且加工的精度由用户方便的设置,使得复杂的问题变得简单,本文的方法也可用于构建其它特殊轮廓的插补指令,这对于提升数控编程效率具有重要的现实意义。
参考文献
[1]张超英.数控编程技术[M].北京:中央广播电视学出版社,2008.
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
数控机床说明书一般都包含三方面内容:数控系统及机床操作说明、数控系统编程说明和数控机床参数说明。从内容的复杂程度可以看出区别于普通机床说明书,要读懂理解领会数控机床说明书,需要有数控技术的知识储备才行。因此,数控机床操作者上岗前一般都要经过专门的学习培训,显然由于学习周期的原因影响制约了数控机床的广泛使用,也制约了经济发展速度。为改善这种不利于制造业技术进步发展局面,国家急需开展数控机床多媒体说明书的开发工作。
一、制造业发展进步的需要
现代机械制造业已经突破了以往的精细程度,一个国家的先进制造能力重要标志之一,就是高精度数控机床的占有比率。主要体现在两个方面,一是数控机床的自主研发生产能力,二是数控机床操作者的数量和技术素质程度。
好的数控机床生产技术装备,还需要有高素质的技术人才熟练掌控才能发挥作用。现在各种层次院校培养了大批有数控机床操作基础的基础人才,但目前突出矛盾是:刚毕业的技术人才缺乏制造工艺经验,而有制造工艺经验的从业者又对数控技术知识不了解,两者都需要时间来完善提高技术素质,才能真正实现先进制造强国转型。经验需要长时间积累才能丰富,掌握数控机床的知识和能力可以通过提高学习效率来迅速实现。开发数控机床多媒体说明书,就是使有制造工艺经验的从业者迅速了解数控技术知识并能熟练操作掌控数控机床,加快实现先进制造强国转型的进程。
二、校企合作开发数控机床多媒体说明书是最佳途径
数控机床生产企业有研发生产数控机床优势,但是为了有效销售数控机床,对数控机床操作使用培训却投入了大量人力物力,影响制约了先进装备制造企业的发展。各层次的院校开展数控教学工作经过多年积累了丰富的人才培养经验,有制作多媒体教学课件的坚实基础,但是因资金和数控系统种类多及数控技术更新等原因,造成了培养出来数控技术人才与市场需求不相匹配。国家对职业教育非常重视,资金投入大幅增加,特别是教学科研经费投入增幅明显,如果我们能够冲过投入职教科研资金的初衷来看,院校与企业建立紧密的合作关系,把像共同开发数控机床多媒体说明书这样有创新的具体工作做好,实现教学、科研、企业研发生产优势互补,我国成为先进加工制造业强国的脚步将会更加坚实。
院校在与企业的合作过程中可以更加深入地了解企业,准确调整培训专业、内容以适应企业对技术人才的市场需求。同时,在与企业的合作过程中可以获得相应知识产权,即使不求获得利润,也为院校自己打了广告,并且为学员毕业后就业提供了广告支持。教师在与企业研发生产技术人员合作的过程中,可以对教授地数控专业了解更加深入,授课时将会更加生动具体地教授课程内容,以利于学生提高学习效率。当数控机床多媒体说明书开发成功后,可以作为课件在多媒体教室使用,上合班课提高教学效率,更体现了教师人力资源的价值。
企业在与院校的合作工程中可以获得可观的经济效益和社会效益。企业有现成的数控机床说明书电子文稿,但是不像多媒体课件更利于读者理解记忆接受,企业售出数控机床后可以节省培训数控机床操作工的费用,使产品售后服务更加人性化提高了服务效率。与此同时也起到更好的广告宣传作用,贴心服务是企业和产品的最好广告。成本低廉的多媒体光盘替代厚重纸张说明书,符合节能环保国策要求。
关键词:数控加工 数控仿真系统 功能 应用
据尚普咨询的《2011―2016年中国数控机床行业调研及投资前景预测报告》指出,随着国家将装备制造业作为战略性产业培育,“十二五”期间我国将持续加大该重大专项的投入。另据全国工业普查资料显示,2011年底,我国数控机床拥有量约378万台。制造装备的大规模数控化和数控加工技术的发展,使得掌握数控机床编程知识和数控机床操作技能的技工成为劳动力市场急需的人才。中等职业学校数控加工专业普遍面临数控实训设备数量不足这一教学瓶颈,数控仿真系统这种虚拟设备为我们提供了可行性选择。如何有效利用数控仿真系统,培养出符合企业需求的技术人才,值得我们中职教师认真探讨和商榷。
1 数控加工仿真系统的功能、特点
1.1 数控加工仿真系统分为三种运行状态:练习、授课、考试。其中授课功能使得教师可以以广播教学的形式将自己的操作过程演示在每一个同学的面前,就好像教师在同一时间手把手教每一位同学,这在一定程度上充分利用教师的资源优势,提高单位时间内课堂教学效率。考试功能可实现自动评分、成绩查询、分析。推动了考试方式的改革,更加注重学生实际操作能力培养,实现了无纸化的考核与测评。
1.2 数控仿真系统集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、传感技术、网络并行处理等技术的最新发展成果,是一种由计算机实现的高技术模拟系统,可直接观察、操作、触摸、检测,并能与之 “交互”,给人一种身临其境的感觉。虚拟数控机床具有与真实数控机床相同的外形结构,并具有与真实数控机床完全相同的界面风格和对应功能,机床操作全过程仿真。用虚拟的设备,增强了学生对数控机床操作熟练程度。
1.3 数控仿真系统可供选择的数控系统全、可供选择的数控机床种类多。可选择FANUC、PA、SIMEMENS、华中数控、广州数控、大森数控等多种数控系统;可实现对数控车床、数控铣床、加工中心等数控机床的操作。
2 数控仿真系统在教学中的作用
2.1 应用数控仿真系统,消除学生的学习心理障碍。数控编程与加工课程是数控加工专业核心课程,理论性较强。学生应具有观察能力、实验能力、理解能力、综合分析和判断能力及数、形、图转化能力。没有良好的学习心理状态,学习过程中就会出现消极、放弃等不良现象。中职学生入学时成绩不很理想,基础薄弱,因而很多学生在经历了这样或那样的挫折后,往往认为自己天生就不适合学习,对自己能力进行否认,在没有“调查取证”前就对自己的潜能宣判了死刑。进入中职学校的学生在学习心理上普遍存在这方面或那方面的学习障碍,大部分学生认为学习数控课程难。为了消除学生的这种心理偏差,在数控课程教学中,我利用数控加工仿真系统,采用“先教后学”的教学方法,达到消除学生的学习心理障碍。如在讲授加工指令的应用时,我把本次课需要完成的简单轴类零件加工教学任务预先写在黑板上,然后一步一步教授学生如何做,而不探讨为什么这样做。经过90分钟的“苦”战,学生大部分能在数控仿真系统中做出样品。在学生信息反馈中可以看出,达到了消除学生学习的畏惧情绪,初步消除的学习心理障碍,为后续学习奠定的基础。
2.2 应用数控加工仿真系统,激发学生的学习兴趣。我国古代著名的教育家、思想家孔子曾经说过:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者”。只有“好之”“乐之”才能有高涨的学习热情和强烈的求知欲望,才能以学为乐,学有所成。数控课程教学要在导人、呈现、操作、巩固和应用这五个环节活化教材。数控仿真系统将声音、图像和文字融于一体应用于数控教学中,从各个侧面生动展示了数控机床特有的加工特点和功能,如自动进刀、退刀、换刀,复合循环加工等,使教学内容更具有艺术表现力和强烈的感染力,促进学生对知识的理解和掌握,能有效突破教学难点,还可以活跃课堂气氛,吸引学生注意力。通过仿真操作,学生从选择机床、系统、刀具、编制程序、输入、检验、模拟显示,独立完成整个零件加工过程,感受到了自身加工的成就感。学生在这个过程中,更多锻炼了自身能力,激发了学习兴趣,大大提高了学习积极性,促进了自信心的进一步提高,也培养了学生创新能力。
2.3 应用数控加工仿真系统,实现分层教学。中职学生生源差异较大,尽管学生在校阶段经历了共同的教育,但学生在接受知识、动手操作能力等方面存着个体差异,这些差异直接影响了学生的学习风格和学习策略,这就为分层教学提出了客观要求。应用数控加工仿真系统,较好地实现了对不同学习要求的学生实行专业技能的普及与提高相结合,教师根据学生现有知识、能力水平和潜力倾向,科学地把学生划分为水平层次不同的学习群体并区别对待,配发难易不同加工零件图纸,使得这些群体在教师恰当的教学策略和师生互动中得到最好的发展和提高。
在这个过程,教师要时刻关注学生的学习成绩,学习能力的动态变化情况,及时作出反应,不能从一而终。数控加工仿真系统的应用,使得教师分身有术,有效实现了分层教学,达到预期的教学效果。数控仿真系统应用为中职专业教师转变教学理念,实施真正意义上的因材施教,创设了良好的环境和条件。
3 数控加工仿真系统应用评价及策略
数控仿真系统应用为教学开辟了新途径,但它只是一种虚拟技术,不能也不可能完全代替技能训练,一定防止由于时间长久把虚拟等同于现实的错误倾向,区别仿真与实际操作的差异。
3.1 数控仿真系统只是对数控机床加工过程的模拟仿真,而并非真实加工,因此它无法完全代替学生在实际数控机床上加工的真实感受。要科学安排,使仿真加工与实际操作有效地结合,让数控仿真加工真正起到辅助于技能训练的教学目标。
3.2 在仿真加工中,对被吃刀量、主轴转速、进给量切削参数选择,对刀具选择,对走刀路线安排等没有智能化评价功能。如果操作有错误或程序错误,系统只会给出提示,但在生产实际加工中将可能造成无法估计的经济损失甚至危害人身生命安全。在数控加工仿真教学中,也得让警钟长鸣,做好《车工工艺与技能训练》课程理论教学与实训,克服仿真加工中的不足。
3.3 无论在数控机床加工还是仿真加工,要保证加工零件满足要求,对刀是至关重要的。以FANUC 0I系统数控车床为例,在数控车床上和仿真系统可采用试切法对刀(将工件坐标系原点建立在工件的右端面中心上),过程如下:试切工件右端面后沿端面将刀具退出,然后打开机床的刀具偏置表,输入Z轴试切长度值,试切长度值为“0”,按菜单软键[测量];移动刀具,进行外径试车,使刀具沿Z轴的正方向退出,然后用量具测量试车部分的直径,在刀具偏置表中,将光标移动到X轴位置,输入试车直径,按菜单软键[测量],对刀完成,如图1。采用多把刀具对刀,只要重复上述操作即可。
在仿真系统中试切法对刀还可这样操作(将工件坐标系原点设置在工件右端面中心点上):在工件某一合理位置试车,停止主轴转动,测量试车位置的直径及距右端面的距离分别为21.865mm12.305mm,如图2和图3。在刀具偏置表分别输入X21.865和Z-12.305,再按菜单软键[测量],也能达到对刀的目的,而且精度很高,尤其工件长度尺寸得到充分保证,但在实际加工中是不可行的。教师在教学中一定要把理论与实践相结合,对问题进行剖析,以免学生产生误解,影响到实际操作与编程加工。
4 结束语
我国数控机床起源于上世纪80年代,起步较晚。在中职学校教学中可供学生实际操作的数控机床相对于学生人数甚少,数控仿真系统投入使用为数控技术人才的培养起到了功不可没的作用。同时我们还应清醒地认识到数控加工仿真软件的开发还有一定的不足,数控仿真系统在教学中的应用还处于起步和探究阶段。认真总结数控仿真系统在教学中的应用,给予科学合理的评价,积极应对其存在的不足,使其发挥在数控技能培训中的特殊作用,促进数控教学更快、更好的发展,为我国“十二五”规划的实施起到职业教育应有的作用。
参考文献
[1] 上海宇龙数控仿真系统说明书
[2] 日本FANUC数控车床使用说明书
【关键词】 机床数控技术;案例教学;数控编程;数控操作;能力;素质
随着现代科学技术及生产组织形式对高等教育要求的不断提高,人们更多地倾向于采用案例教学法来培养学生的实践创新能力、社会能力及其他关键能力。随着高等教育的学校院校学生人数的逐年增加和企业职工培训的需要,如何有效利用实验设备,让学生能在职业能力上有显著的提高,是教师们探索的目标和努力的方向。
在本文中,笔者就在本人担任的《机床数控技术》课程中如何使用案例教学来提高授课质量和学生的综合素质作了研究和尝试。
一、课程分析
案例式教学,是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。主要通过案例完成的整个工作过程让学生学习一定的教学内容,并能将教学课题的理论知识和实际技能结合起来,使学生具有独立制定计划并实施的机会。学生在一定时间范围内可以自行组织、安排自己的学习行为,培养自主行为能力,最后有明确而具体的成果展示。在这一过程教学中尽量让学生自己克服困难、处理在项目工作中出现的问题,综合应用学习知识。
随着现代加工技术的发展,《机床数控技术》已经成为机械设计制造及其自动化专业学生的一门专业基础课程,其任务是在培养学生的数控机床基础知识的前提下,使学生具备对数控机床程序编制和加工调试能力,为提高学生专业技能,形成良好的综合能力做好准备。
从课程设置体系看,本门课程学习之前需要学习机械制图、机械制造技术基础、公差与配合、金属切削原理与刀具等课程,与本课程同时开设的有PLC原理与应用、三维实体设计等,后续相关课程还有先进制造技术、模具设计与制造等,可见本课程在教学中起到承前启后的作用。
从课程的内容来分析,本门课程既有机床数控系统组成、工作原理、加工工艺分析等理论知识,又有数控车编程、数控铣编程、数控机床操作等内容,可以说本门课程即重视理论知识的学习,又强调实际操作的动手能力。
所以,本门《机床数控技术》课程比较适合使用案例教学法,学生通过完成案例零件的加工过程分析和制作,在仿真平台上进行加工,以及最终在数控机床上加工出真实的零件,既综合应用了数控工艺和编程等理论知识,又培养了实践动手能力。
二、案例的设置
《机床数控技术》课程大纲要求54学时完成教学任务,教学目标为使学生理解数控机床的工作原理,具备典型零件的加工工艺分析、数控加工程序编制的能力,并能够在数控机床上将所需要的零件加工出来,即:通过本学期的理论学习和仿真操作,学生能够在模拟的环境下完成零件加工的全部过程。课程的编程系统主要是数控车编程和数控铣编程,编程案例的选取好坏与否直接影响到了教学水平的好坏,本文主要分析车床的编程案例选取。
1、案例的标准
在设置案例时,应该充分考虑案例(零件)的典型性,即所设置的案例应该包括数控车床加工中常见大多数类型的表面,且加工精度、表面粗糙度也应符合实际生产要求。
综上,在设置案例时,我们选用了中级数控车床操作工应会题库中的实作题,并根据学生目前的知识结构和技能稍加改动,形成了如图1所示的案例。该案例包含了数控车床加工中常见的圆柱、端面、圆弧、槽、球面等等,根据学生领悟能力和实际情况,还可以单独增加螺纹、内孔等难度稍高的型面。
为培养学生的团队精神,也为提高学生的交流能力,采取以小组形式完成项目,以3人为一组。
2、案例的分解
在总体目标确定的情况下,还根据学生现有的技能状况和循序渐进的原则,将总体目标进行分解,为每一次课制定一个子案例。子案例可以是将图中的某些型面单独列出进行加工分析和编程讲解。也可以是将整个工艺过程中的某个工序(或工步)进行分析和讲解。但子案例的设置必须符合总体目标的要求,即将所有的子案例综合在一起必定是图1中的图形。具体教学设计如下:
图1. 总案例
在课程的开始,就将本学期的任务告诉给同学们,让大家对总体目标有所认识,也让好学的学生有自学的方向。在数控车床的熟悉环节,就让学生利用手动的方式加工图1的左端面和外圆(此时,学生尚未学习编程指令),完成该案例后,可以达到以下的目的:
(1)了解数控车床的基本操作;
(2)了解数控车床与普通车床的区别,善于思考的同学就会想知道数控车床怎么实现自动加工,激发了他们学习下一堂课的兴趣;
(3)了解数控机床坐标系、编程坐标系、加工坐标系,为后续的操作加工打下了基础。
在讲授常用编程指令时,就以切削图1的表面为目标,将G01、G02等指令的讲授融入到了完成本堂课的目标中,学生为了完成本次设置的案例,学生就会主动学习或讨论,在不知不觉中就学会了常用指令的用法,而且,在模拟过程中遇到问题时通过自己努力去解决,还是锻炼了学生的分析能力,而且在以后的真实生产过程中学生就会牢记这些失误。最后,通过教师再用很短的时间总结,就使学生掌握常用的指令。
按照这样的原则,笔者为每一次课都设置好子案例。
3、考核方式
根据教学安排,理论和仿真加工穿行。每次仿真加工实训课程是一个人人参与的创新实践活动。学生在项目实践过程中,理解和把握课程要求的知识和技能,体验创新的艰辛与乐趣,培养分析问题和解决问题的思想和方法。
根据课程的目标,考核方式也应该是理论和实际操作并重。故将最后的考核模式定为由三部分构成:平时成绩,理论考试,仿真加工。具体要求为:平时成绩考核学生的平时出勤情况,作业完成情况,上课表现等;理论考试主要考核学生对本门课程基本概念的掌握程度;数控加工操作仿真考试题目从中级数控机床操作工应会题目中选取,由学生自行确定加工参数、走刀路线,编制加工程序,并完成程序输入,加工坐标系设定,零件加工等全部工作。考核标准参照中级数控机床操作工考核标准执行,由任课老师设定每个考核点的精度要求,评分标准,由仿真系统自动对每名参加考试的学生进行评分。
将以上三项成绩平时成绩占20%,理论考试占40%,仿真加工占40%折算后,即为学生本学期的最终成绩。
三、实施过程应注意的问题
案例教学的目的是否达到,依赖于两方面:一是教师作用的发挥;二是学生的总体与个体状况。而教师作用的发挥,需要依据学生的状况,有针对性地发挥作用。在校学生在基础理论知识与素质能力上均有所欠缺,这种欠缺使案例教学必须有其特殊性。因此,笔者认为,在进行案例设计及教学的过程中时,需要注意以下的几个方面:
1、案例的设计要符合高校学生的学习特点
首先紧扣主题,符合教学目标要求,与主要教学内容密切相关;其次应该注意难度,因为案例难度超出学生知识水平和理解能力,会打击他们学习的积极性,导致很多学生会因为学不懂而放弃,故在设计案例时,应选择叙述简洁条理清晰、明白易懂的案例,或者对难懂案例改造。
2、在实施过程中充分发挥学生的能动性,并给予正确的引导
将要解决的问题化整为零,逐步深入,将大问题化小,由复杂问题变简单。学生会在分析小的问题的过程中,逐渐加深对案例的理解。由依赖教材理论知识解释问题,到最后依据自己的理解得出自己的结论。同时,正确度引导还能使老师更好的控制课堂教学的时间,提高授课的效率。
3、每次课后要进行概括总结
总结的目的有两个:一是肯定那有创造性的见解和符合逻辑的分析,并从理论上讲明,从而鼓励他们参与课堂讨论的积极性;二是再次强调本次课所涉及的知识要点,以便学生的课后复习,使理论知识更加系统。
四、实施的效果
通过案例教学,使理论教学走向更深的层面,使教师的教育理念、学生的学习心境、课堂氛围发生了根本的变化,对教材建设、教学方式、学习方式也提出了更高的的要求。
从笔者所担任班级的课堂状况来看,学生的学习积极性明显提高,学生积极思考,踊跃回答问题,缺席、打瞌睡的同学明显减少。课后,很多同学还自发的组成兴趣小组,自己联系机房,将所学的知识进行迁移,用于其他零件的加工。
通过实施案例教学体,较好地弥补了教育理论与教育实践之间的脱节,将很多专业课的知识较好的融合到了一起,更加贴近实际工作。重视受教育者的主观能动性,体现了以学生为的主体的教育宗旨。发展了学生综合运用知识和解决实际问题的能力,以及搜集、处理、利用信息的能力,提高了学生的人际交往能力,以及适应社会的能力。体现了目前我国“以素质教育为基础,以应用型人才培养为核心”的本科校院人才培养模式。较好的实现了“授之以渔”的教学目标。
五、结语
高等院校是培养适应社会需要的各类应用型高级技术人才的重要场所,随着数控技术在国民经济的各个行业中的广泛应用,我们培养的应用型人才应能够熟练掌握数控机床编程与操作的基础知识,具有解决实际问题的能力。
【参考文献】
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[4] 宋玉梅,李英平等.数控实验教学改革初探[J] .机械与电子,2007.17.656-657.
关键词:CAD/CAM;加工特征;NC编程
中图分类号:TP308 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2012)26-0083-02
1 特征造型技术
特征造型是近二十多年来发展起来的一种新的造型方法,它是CAD第三次技术(参数化技术)革命的里程碑。特征造型技术的发展可以分为三个阶段,第一阶段:以点和线表示实体的二维造型方法。第二阶段:传统三维几何造型方法,即以线框造型、曲面造型、实体造型等几何元素来表达实体。这种描述方法没有明显的结构、功能及工程含义,计算机很难识别和统一管理。第三阶段:将特征作为基础的三维造型方法,这种方法将大量工程信息包含到设计过程中,较好地改善了前两阶段的局限性。特征造型技术目前广泛地用于计算机辅助设计系统。
与传统三维几何造型相比,特征造型具有以下三方面的特点
{1}以特征造型为基础的零件模型易于理解和修改。在基于特征造型技术的建模过程中计算机辅助设计系统会自动生成模型树,可以将建模过程直观的反映出来。
{2}基于特征造型技术的计算机辅助设计系统是交互式的设计系统,能够让设计人员充分发挥设计的创造性,可以提高设计效率.
{3}特征造型的操作目标不是初期的线条和体素,而是层次较高的功能要素,如定位孔、螺纹孔、键槽等,零件的几何结构通过特征组合来定义。
2 特征识别和提取
在产品数字化设计与制造中,零件的特征识别是一项非常关键的技术。目前已开发出了各种CAD/CAM软件,如UG、SolidWorks、Pro/E、Catia等,这些软件都是以特征造型为基础,而特征造型为产品的数字化设计与制造过程中的特征识别创造了良好的条件。特征识别可以分为交互特征定义和自动特征识别两类。
2.1 交互特征定义
交互特征定义是在计算机显示器屏幕上对显示的零件三维实体模型操作,在操作界面的引导下,设计人员在模型上选取构成特征的一些几何实体(如几个平面),CAD/CAM软件系统就可将这些几何实体组织起来,定义为某个特征,例如选取三个相邻的正交平面,CAD/CAM软件系统就可以将其定义为槽。初步定义的特征还缺少表面粗糙度、公差等技术要求这些非几何信息,必须补充上去,这样才能完成特征建模。交互特征定义由设计人员直接对实体模型进行操作,比较直观,具有较大的灵活性,但操作繁琐,效率低。所以通常是在应用自动特征识别方法不能完全识别特征的情况下作为一种补充处理手段来使用。
2.2 特征自动识别
特征自动识别是通过计算机智能技术来取代交互特征定义中设计人员的干预。零件实体模型中的所有特征信息都具有特定的工程意义和加工工艺,特征自动识别技术可以将所有的特征信息自动提取出来。特征自动识别原理是通过特征识别器实现。特征识别器是在软件程序中设计特定的算法,该算法实际上先将零件几何模型中的所有数据遍历,然后将几何模型与一组预先定义的特征进行比较,预先定义的这组特征包含了特征造型中涉及到的所有特征,通过比较,最后就可以找到与预先定义的特征组中相匹配的模型特征,实现特征自动识别。
基于特征造型的CAD/CAM软件对于主要特征一般分为基准特征、实体特征、曲面特征、修饰特征和集合特征。基准特征包括基准的位置与坐标等信息;实体特征用于实现实体造型;曲面特征用于实现曲面造型;修饰特征不能独立存在,它只能附加在实体特征上;集合特征包括组和阵列特征。CAM所需要的是零件的加工特征,包括以下几个方面的内容:零件管理信息、形状特征信息和精度特征信息。零件管理信息由特征代码、特征名以及材料信息构成;形状特征信息描述了零件的几何形状;精度特征信息用于描述特征的几何尺寸与形状的允许变化范围。加工特征分为五大类,包括平面、曲面、孔、槽和辅助特征,其中每一大类又可以细分为若干小类。加工特征的描述要用到四类要素:特征代码、特征名、特征几何形状和特征工艺信息。其征几何形状表示孔的深度、半径等;特征工艺信息表示零件表面粗糙度、加工精度、材料等。
3 基于特征模型的零件柔性编码
基于特征模型的零件柔性编码系统是以数据模型原理为基础,与刚性编码系统相比,其框架结构是不固定的,零件的有效特征信息可以根据不同的零件而采用多层来详尽地描述。其描述方法为层层深入法,采用这种描述方法可以满足不同生产条件、不同场合的要求。常用零件柔性编码系统的结构有三种,即树式结构、链式结构和混合结构。基于特征模型的零件柔性编码系统是在零件实体模型的基础上,对模型特征进行识别并提取,然后采用柔性编码技术对提取出来的零件特征进行编码,在三种柔性编码系统结构中这属于混合结构编码。
混合结构编码具有以下特点:
①既有柔性码位,也有固定码位。柔性码位主要为零件的特征信息码位;固定码位用来表示零件的功能信息和总体信息,包括零件类型、尺寸、材料、热处理方法等信息;
第一层:总体特征码。总体特征码具有固定的代码长度,主要用于描述和反映零件的功能和形状特征,能够在总体上对零件进行分类,通过总体特征码可以确定零件族别。
第二层:加工面特征码。加工面特征码主要详细描述除主特征之外的零件工艺特征,这些工艺特征用于描述零件的加工面特征以及主要工艺信息。加工面的形状用加工面特征码的第一个码位表示,如平面、螺旋面、球面、齿面、孔、螺纹、槽、导轨等。在代码中零件的每一个特征信息用两个字符表示,零件的所有特征信息表现为一字符串,与传统编码系统相比,可以避免各种信息排列方式的限制,同时也克服了高项掩盖低项的缺点,使代码的含义清楚,并且可以将不具备这方面特征略去。对于添加的特征,可以用()加以区别。零件的典型工艺可以根据加工面特征码加以确定。
第三层:非加工表面特征码。这层代码用于补充描述零件加工面特征,或者补充描述加工面特征之间的位置信息,如平行度、垂直度、倾斜度、同心度。这层代码的码位数不固定,零件加工表面特征之间的相互关系数量决定码位字符数。这层可以根据需要取舍。
4 NC代码自动生成
数控自动编程是根据零件当前加工部位的基本特征,按照一定的加工工艺,生成相应的加工指令代码及转速、进给速度、刀具指令代码,依据对加工部位的几何形状的描述,生成节点坐标指令。零件的加工方式和零件柔性编码中的特征信息决定了基本加工特征。根据零件柔性编码描述的零件基本几何信息,数控程序自动生成模块能够进行相关的数据处理,其处理方法是将外圆、端面或内孔相关参数的数据传递给刀具程序模块,例如模型基点与端面之间的相对位置关系,模型基点与厚度之间的相对位置关系,端面外圆的直径等。
完整的数控加工程序包含三大部分:数控加工准备程序段、加工程序段和结束程序段。其中数控加工准备程序段和结束程序段在数控加工程序中是必不可少的。准备程序段主要包括设置工件坐标系、设置换刀点、设定转速单位、设置最大转速、开启冷却液、启动主轴和设置旋转方向;加工程序段是根据零件的加工工艺,编写刀具轨迹,设定切削用量;数控加工程序结束段主要包括、关闭冷却液、刀具快速回退到程序起点、取消刀具补偿、主轴停转和程序结束。完整数控加工程序的准备程序段和结束程序段的格式基本相同,不同之处在于不同加工零件的相应工艺参数,因此在实际编程中,可以将相同结构的程序段写在一起。在应用程序时,通过内部调用并结合参数输入,就能自动生成所需要的代码段。
参考文献:
[1] 张英杰.面向自动数控编程的零件加工特征建模技术[J].西安交通大学学报,2008,(3).
关键词:数控加工工艺;教学改革;实践研究
前言
《数控加工工艺》是一门专业的核心课程,具有很强的实践性。之前《数控加工工艺》课程的开展采取的是以老师讲授为主的传统学科的体系教学模式,按照理论联系实践的教学思想,先对知识点进行论述,再对案例进行综合的分析。传统学科体系教学模式不能调动学生自主学习的积极性,学生在课堂学习当中缺少探讨和交流,教学当中没有做到将“学与用”紧密的结合起来,导致学生被动的接受知识,给职业教育在技能人才的培养上造成了严重的阻碍。
1《数控加工工艺》教学现状分析
①在学校整体教学当中理论教学仍旧占据着主导地位,学生要想对专业知识进行内化仍旧得靠丰富的想象力,学生在实践操作当中的直观性和熟练性的水平也不是很高,也不具备高效解决问题的能力。②“灌输式”教学方法在《数控加工工艺》教学当中一直占据着主导地位,即使运用PPT课件的教学形式来提升课堂的学习氛围,其课堂效果也并不是很理想,学生的理解能力和对知识的应用水平也没有达到既定的课堂教学目的。③教师在课堂教学内容安排上缺少系统性和科学性,缺少一套标准的理论与实践的教学流程,是学校教学效率和教学考核无法进行的主要原因。所以科学合理的对现行教学现状进行改革是确保《数控加工工艺》实现教学高效化的前提。
2《数控加工工艺》课程教学改革要点
2.1教学内容的改革
学校在对教学内容进行改革时,应结合今后学生要面临的数控加工的工作要求和面对数控加工工作应具备知识水平、能力以及素质对学生进行教学内容安排,加强校企之间的交流合作,增加学校专职教师实地调研工作的安排和举办专家座谈交流会,对数控技术专业的教学要按照“理论够用,注重能力”的原则,从实际教学出发,提升理论知识适用性。严格按照教学,做一体化的教育理念对每个项目进行教学,把实际零件作为教学的载体,按照一个具体零件,将所需的专业知识(如加工工艺,所用到的刀具,夹具等方面的知识)和数控机床操作的技能融合在一起,让学生在做中学,在学中做,进而实现一体化教学模式的优越性。
2.2教学方法与手段的改革
本课程在教学方法上之所以不能够统一主要是由于课程所涵盖的专业领域比较宽泛,所以,本课程在教学当中结合了课程教学内容和学生的特点采取了多种教学方法。课程的教学方式在宏观上采用的是“六步法”教学,即定向自学-小组讨论-交流反馈-精心点拨-穿插巩固-展示提高。课程教学在微观方面所采用的方法主要有示范教学法,案例教学法,问题教学法和任务驱动法等教学方法。教师按照启发式和引导式进行教学,学生的主观能动性就能够得到很好的发挥,学生课堂当中的参与热情就会得到进一步的提高。
2.3考核方式的改革
科学合理的考核评价体系是激发学生潜力的前提,对于学生素质和综合职业能力的培养非常重要。科学合理的考核评价体系不仅可以让学生养成独立思考的习惯,还可以提升学生在学习方面的创新能力和实践能力,为全面推行素质教育打下坚实的基础。在对考核方式进行改革时,应充分考虑考核的全程性,将学习过程视为考试过程,把考试当作是一种学习的形式,通过日常考试累计法,将学与考紧密的结合在一起,进而实现对人才的培养优化和形成与传统定局考试的区别。项目报告:工艺分析和制定能力是项目报告考察学生的重点,项目报告根据学生完成报告的进度对学生进行评价然后给出评定成绩。从而实现对学生的专业能力和工作能力的培养。班组档案:在实际教学当中采取分组的方式进行教学,并建立与各小组相关的工作档案,例如:项目在实施过程当中的情况记录单和记录学生个人信息的学生互评表,将学生的工作情况,学习态度,纪律等方面的表现进行记录。以此来培养学生相互协作的能力和积极的工作态度。最终考试:将学生对知识的掌握情况,对知识综合运用的能力和总结问题的能力通过期末考试的形式对学生进行成绩的综合评定。
2.4教学组织形式的改革
2.4.1学生组织将学生分成若干小组,每组四人。在方案形成之前,让学生在小组当中进行讨论,培养学生独立完成任务的能力。另外为更好提升组织教学,在对学生进行“教、学、做”一体化教学模式时,可以将课程的学时按照1/2天次为单位。2.4.2老师组织在组织教师方面,按照主讲教师和助理教师相互配合的形式进行教学,即突出主讲教师的主体作用有展现助理教师的辅助作用,通过主辅结合确保课程全面有效的实施。2.4.3教学组织主讲教师安排完任务后会对成绩评定方法进行解释,然后按照任务要求对知识内容进行讲解,实施任务当中如果有问题产生,主讲教师则会有针对性的对发现的问题进行讲解,让学生以讨论的形式来解决问题,帮助学生完成项目,之后教师会对学生完成项目的情况进行检查,评价并将检查评价的结果公布给各个小组单位。
3结语:
综上所述,数控技术是科技发展下诞生的重要产物,符合时代背景要求。因此,加强对《数控加工工艺》课程的实践对于数控技术的发展意义重大。按照《数控加工工艺》教学课程的要求进行教学改革是当前教学工作的首要任务,也是实现数控技术向前进一步发展的前提。
参考文献
[1]郑才国,宋黎.数控加工工艺与编程教学改革与实践[J].科技创业月刊,2014,(11).