高職數控車床操作技能訓練關鍵環節淺析

2009年，教育部頒發了《關于中等職業學校和中小學開展深入學習實踐科學發展觀活動的指導意見》（教指職組發[2009]7號）。該文件明確指出職業教育要提高教學質量，深化教學改革，增強學生的就業創業能力和繼續學習能力，培養家長滿意、企業歡迎、社會認可和能滿足國家經濟社會發展要求的高素質勞動者和技能型人才。

本文主要探討數控車床FANUC系統實踐教學，通常拿到一張圖樣之后，我們要進行如下幾個步驟，才能加工出符合要求的零件。

一、工藝分析

數控加工工藝是采用數控機床加工零件時所運用的方法和技術手段的總和，工藝設計的好壞直接影響了數控加工的尺寸精度和表面精度、加工時間的長短、材料和人工的耗費，甚至影響加工的安全性。所以要切實掌握好數控加工工藝的內容，制定數控加工工藝的方法。應注意幾個關鍵之處：

1.合理選擇切削用量

對于高效率的金屬切削加工來說，被加工材料、切削工具、切削條件是三大要素，這些決定著加工時間、刀具壽命和加工質量。經濟有效的加工方式必然要合理地選擇切削條件。

2.合理選擇刀具

（1）粗車時，要選強度高、耐用度好的刀具，便滿足粗車時大背吃刀量、大進給量的要求。

（2）精車時，要選精度高、耐用度好的刀具，保證加工精度的要求。

（3）為減少換刀時間和方便對刀，應盡量采用機夾刀和機夾刀片。

3.確定加工路線

加工路線是指數控機床加工過程中，刀具相對零件的運動軌跡和方向。第一，應能保證加工精度和表面粗糙要求；第二，應盡量縮短加工路線，減少刀具空行程時間。

二、編寫程序

程序編寫是數控加工的重中之重，要充分發揮數控車床的作用。根據不同零件的特點和精度要求，編制合理、高效的加工程序。常用的數控編程方法有手工編程和自動編程兩種。手工編程是指從零件圖樣分析、工藝處理、數據計算、編寫程序單、輸入程序到程序校驗等各步驟主要由人工完成的編程過程，應注意幾個關鍵點如下：

1.正確選擇程序原點

在數控車削編程時，首先要選擇工件上的一點作為數控程序原點，并以此建立一個工件坐標系。工件坐標系的合理確定，對數控編程及加工時的工件找正都很重要。程序原點的選擇要盡量滿足程序編制簡單，尺寸換算少，引起的加工誤差小等條件。

2.合理選擇進給路線

進給路線是刀具在整個加工工序中的運動軌跡，即刀具從對刀點開始進給運動起，到結束加工程序后退刀返回該點所經過的路徑，是編寫程序的重要依據之一。合理選擇進給路線對于數控加工是很重要的，應考慮以下幾個方面：

（1）盡量縮短進給路線，減小空走刀行程，提高生產效率。第一，巧用起刀點。如在循環加工中，根據工件的實際加工情況，將起刀點與對刀點分離，在確保安全和滿足換刀需要的前提下，使起刀點盡量靠近工件，減小空走刀行程，縮短進給路線，節省加工過程中的執行時間。第二，粗加工或半精加工時，毛坯余量較大，應采用合適的循環加工方式，在兼顧被加工零件的剛性及加工工藝性的要求下，采取最短的切削進給路線，減少空行程時間，提高生產效率。

（2）保證加工零件的精度和表面粗糙度的要求。第一，合理選取起刀點、切入點和切入方式，保證切入過程平穩，沒有沖擊。為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求，精加工時最終輪廓應安排在最后一次走刀連續加工出來。認真考慮刀具的切入和切出路線，盡量減少在輪廓處停刀，以避免切削力突然變化造成彈性變形而留下刀痕。第二，選擇工件在加工后變形較小的路線。對細長零件或薄板零件，應采用幾次走刀加工到最后尺寸，或采取對稱去余量法安排進給路線。在確定軸向移動尺寸時，應考慮刀具的引入長度和超越長度。第三，對特殊零件采用“先精后粗”的加工工序。在某些特殊情況下，加工工序不按“先近后遠”“先粗后精”原則考慮，而作“先精后粗”的特殊處理，反而能更好地保證工件的尺寸公差要求。

（3）保證加工過程的安全性。要避免刀具與非加工面的干涉，并避免刀具與工件相撞。如工件中遇槽需要加工，在編程時要注意進退刀點應與槽方向垂直，進刀速度不能用“G0”速度，“G0”指令在退刀時盡量避免“X、Z”同時移動使用。

三、自動加工

數控車床是一次裝夾，連續自動加工完成所有車削工序，程序模擬正確之后就可以自動加工了。在自動加工中應該注意的細節：

1.修改刀補值保證尺寸精度

（1）絕對坐標輸入法。根據“大減小，小加大”的原則，在刀補001～004處修改。如用2號切斷刀切槽時工件尺寸大了0.1mm，而002處刀補顯示是X3.8，則可輸入X3.7，減小2號刀補。

（2）相對坐標法。如上例，002刀補處輸入U-0.1，亦可收到同樣的效果。

同理，對于軸向尺寸的控制亦如此類推。如用1號外圓刀加工某處軸段，尺寸長了0.1mm，可在001刀補處輸入W0.1。

2.半精加工消除絲桿間隙影響保證尺寸精度

對于大部分數控車床來說，使用較長時間后由于絲桿間隙的影響，加工出的工件尺寸會出現不穩定的現象。這時，我們可在粗加工之后，進行一次半精加工消除絲桿間隙的影響。如用1號刀G71粗加工外圓之后，可在001刀補處輸入U0.3，調用G70精車一次；停車測量后，再在001刀補處輸入U-0.3，再次調用G70精車一次。經過此番半精車，消除了絲桿間隙的影響，保證了尺寸精度的穩定。

3.修改程序和刀補控制尺寸

數控加工中經常會碰到這樣的現象：程序自動運行后，停車測量發現工件尺寸達不到要求，尺寸變化無規律。如用1號外圓刀加工階梯軸工件，各軸段徑向尺寸如下：φ300+0.06mm，φ230-0.03mm，φ0-0.04mm。經粗加工和半精加工后停車測量，各尺寸分別為：φ30.06mm、φ23.03mm及φ16.02mm。對此，筆者采用修改程序和刀補的方法進行補救，具體操作如下：

（1）修改程序。原程序中的X30不變，X23改為X23.03，X16改為X16.04。這樣一來，各軸段均有超出名義尺寸的統一公差0.06mm。

（2）改刀補。在1號刀刀補001處輸入U-0.06。經過上述程序和刀補雙管齊下修改后，再調用精車程序，工件尺寸一般都能得到有效保證。

四、總結

數控車削加工是基于數控程序的自動化加工方式，實際加工中，操作者只有具備較強的程序指令運用能力和豐富的實踐技能，方能編制出高質量的加工程序，加工出高質量的工件。為突出技能訓練這一主線，筆者以實用為原則，采用項目教學內容，實施理論實踐一體化的教學模式，配合多媒體演示、數控仿真等手段，實現教學目的。感受是，在這個過程中制定項目教學內容是關鍵。在制定項目教學內容時應需考慮：項目教學內容要由易到難，循序漸進；項目內容典型，要包含１～２個訓練重點；要保證現有實訓設備能夠實現現場加工；要考慮學生的接受能力；適時變化加工件為教學項目等。這種項目內容教學，是教師既教實踐操作又講編程理論，理實一體化的教學過程，推動了教師雙師素質的提高。

實踐證明，這樣的教學模式學生喜歡，有利于提高學生技能，學生學到的知識也是形象、具體的，不容易忘記。學生到學期結束時，便可解決一些簡單的實際問題，基本上能獨立進行數控加工操作。

（作者單位：南京下關中等專業學校）