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【關鍵詞】PLC梯形圖;思維;培養方法
一、PMC的介紹
一般來說,控制是指啟動所需的操作以達到給定的目標下自動運行。當這種控制由控制裝置自動完成時,稱為自動控制。PLC是為進行自動控制設計的裝置。PLC以微處理器為中心,可視為繼電器、定時器及計數器的集合體。在內部順序處理中,并聯或串聯常開觸點和常閉觸點,其邏輯運算結果用來控制線圈的通斷。與傳統的繼電器控制電路相比,PLC的優點在于:時間響應速度快,控制精度高可靠性好,結構緊湊。抗干擾能力強,編程方便,控制程序能根據控制的需要配合的情況進行相應的修改,可與計算機相連,監控方便,便于維修。從控制對象來說,數控系統分為控制伺服電動機和主軸電機作各種進給切削動作的系統部分和控制機床輔助電氣部分的PMC。PMC與PLC所需實現的功能是基本一樣的。PLC用于工廠一般通用設備的自動控制裝置,而PMC專用于數控機床輔助電氣部分的自動控制,所以稱為可編程序機床控制器,簡稱PMC。
在圖中,能夠看到,X是來自機床側的輸入信號(如接近開關、極限開關、壓力開關、操作按鈕等輸入信號元件,I/Olink的地址是從X0開始的。PMC接收從機床側各裝置反饋的輸入信號,在控制程序中進行邏輯運算,作為機床動作的條件及對設備進行診斷的依據。Y是由PMC輸出到機床側的信號。在PMC控制程序中,根據自動控制的要求,輸出信號控制機床側的電磁閥、接觸器、信號燈動作,滿足機床運行的需要。I/Olink的地址是從Y0開始的F是由控制伺服電機與主軸電機的系統部分側輸入到PMC信號,系統部分就是將伺服電機和主軸電機的狀態,以及請求相關機床動作的信號(如移動中信號、位置檢測信號、系統準備完成信號等),反饋到PMC中去進行邏輯運輸,作為機床動作的條件及進行自診斷的依據,其地址從F0開始。G是由PMC側輸出到系統部分的信號,對系統部分進行控制和信息反饋(如軸互鎖信號、M代碼執行完畢信號等)其地址從G0開始。
二、M,S,T功能的處理
注:在M代碼中有一些為系統專用的M代碼,本身系統會發出相應的F地址,它們不需要另行譯碼。
程序結束代碼:M02-F9.5/M30-F9.4
程序選擇停止:M01-F9.6
程序停止:M00-F9.7
系統專用不需要PMC處理的M代碼
子程序呼叫/返回:M98/M99
宏中斷:M96/M97
中斷信號G53.3
三、結論
在PMC程序中,使用的編程語言是梯形圖(LADDER)。對于PMC程序的執行可以簡要地總結為,從梯形圖的開頭由上到下,然后由左到右,到達梯形法結尾后再回到梯形圖的開頭、循環往復,順序執行,從梯形圖的開頭直到結束所需要的執行時間叫做循環處理時間。它取決于控制規模的大小。梯形圖語句越少,處理周期時間越短,信號響應速度就越快。梯形圖使用的是FANUC LADDER III軟件進行編輯。
通過PMC程序可以控制數控機床自動運行,那么我們通過編寫相應的指令與系統內部指令匹配,就可以查看其狀態,對機床功能進行修改及相應編程,這樣我們在進行機床排故時就可以事半功倍。
參 考 文 獻
[1]祝紅芳.PLC及其在數控機床中的應用[M].人民郵電出版社出版社,2007(10)
關鍵詞 數控加工工藝 數控編程 模擬加工 實踐教學
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A
數控加工工藝與編程課程是一門專業課程,通過學習本門課程,使學生能應用數控加工工藝編寫數控程序。同時,掌握數控機床的操作,并且具有對其它種類數控機床的了解和使用能力。根據以上的要求,從以下幾個方面對教材、教學手段、數控模擬仿真教學、實踐教學和輔導等方面談一談我們的做法。
1 數控加工工藝與編程課程的準備
為了在數控加工工藝與編程教學中取得較好的教學效果,在教材選擇、教學手段、數控仿真教學、實踐教學和輔導等方面做了許多準備工作。
1.1 授課對象
開設數控加工工藝與編程是機電一體化和數控技術專業的高職班的學生,上課時間安排在第五學期,在學生學過本專業的專業基礎課程和部分專業課程之后開設的。
1.2 教材
在教材選擇上不強調統一使用一種版本,作法是在選用參考書基本內容的基礎上,從工程實際出發,以應用型為主導,加強實際應用部分的講解和訓練。
1.3 教學手段
在數控加工工藝的教學過程中,主要是把機械加工工藝的基本知識和數控加工工藝的相同之處和不同點作比較,使學生充分了解數控加工工藝的特點。制作數控加工工藝的CAI教學課件、工裝夾具、刀具與工藝參數的選擇以及加工過程等用動畫片的方法演示。結合課程內容,在授課開始和教學過程中插播數控加工的教學光盤。從感性上了解所學的內容,了解數控加工的全過程。
教學手段主要有多媒體教學課件,計算機輔助編程軟件,計算機數控模擬仿真加工軟件和數控加工教學光盤等。通過以上教學手段,使學生更容易掌握數控編程的每一個環節。
1.4 輔導與考核
數控加工工藝與數控編程是實踐環節較強的課程,在課堂教學和輔導課中,引導學生自主完成數控程序的編制。考核方法采用理論考試和計算機數控仿真加工兩種方式。理論考試為基礎知識。數控程序編制考試,根據題目編寫加工程序,通過計算機數控模擬仿真加工出工件。這樣可以全面地考核學生對數控加工工藝和數控編程的掌握情況。
2 教學方法
數控加工工藝與數控編程課程中,數控加工工藝方面的知識,要求學生應具有一定實踐方面的知識和綜合運用能力,對這些知識的學習和復習,采用集中講解要點和分散于后續的數控編程的課程中學習兩種作法。如刀具材料和刀具選擇的內容放在計算機數控仿真加工中學習,通過選擇刀具選項,根據工件的加工要求,刀具與工件的相對運動關系和刀具在機床中的安裝位置選擇刀具,根據加工工件的材料選擇刀具的材料,根據機床,工件的材料、尺寸和刀具等選擇切削加工參數。
另一方面,是數控編程,這部分內容對初學者是不容易掌握的,數控程序編制的內容看似容易,但編寫出符合加IT藝要求的數控程序,仍然需要時間和數控編程知識的積累,需要認真講解和示范。
2.1 教學設計
(1)在授課過程中圍繞基本知識點的講解,采用課件的形式可以做到動靜結合,將知識點的學習和欣賞現代數控加工結合起來,使學生對這門課程產生濃厚的興趣、豐富的想象空間和強烈的求識欲望。從教學中學生的反映和教師的教學體會看,很多學生開始是很想把這門課程學好的。但是往往在聽過幾次課之后,信心就有所動搖,甚至認為不能學會所學內容。怎樣解決這一問題呢?怎樣使學生能輕松學好這門課程呢?這樣就提出了一個問題,怎樣能使所教的內容為學生接受,教師在準備講課內容時,不能一味追求知識點的講解,而應該把學生對課程內容的理解和掌握放在第一位,特別是在開始講解數控編程的時候,常用的基本指令和數控編程格式,不要認為簡單就一帶而過,而應該把數控編程的基礎內容講解透徹,使教學節奏和學生的接受能力相結合。同時,采取課堂互動教學和與學生交談,指定對象的內容提問,課堂隨時小測驗等方法。了解學生對所學內容的接受和掌握情況,以此為根據來確定教學進度。
(2)通過實踐教學和計算機模擬仿真數控加工仿真,增強學生的感性認識。通過數控仿真加工,測量各部分的尺寸,使學生對數控編程,數控程序調試和數控加工的全過程有所了解。之后在教師的指導下,讓學生自己編寫簡單的數控加工程序,用計算機數控仿真加工并檢測所加工的工件的各部位尺寸,驗證所編的數控加工程序。通過簡單工件的數控編程,會增強學生對數控編程的認識和學好數控編程的信心。
(3)回到課堂教學,對數控指令和數控程序作進一步介紹,就會使學生輕松地跟上講課的節奏,對后續教學大有好處。在黑板上講解數控程序,能使學生跟上編寫程序的思路,把一個數控指令和使用時的注意事項講清楚,在學會了一種指令和注意事項后,就能達到理解數控指令和基本應用規則的能力,學會解決問題的方法。
(4)在介紹數控指令時,注意不要把數控指令一下子都介紹給學生,這樣效果不好。集中將幾個基本的數控指令,一個一個地都搞清楚之后,剩下的數控指令就容易掌握了。
2.2 教學過程的重復
數控程序的編制,數控指令與數控程序段編寫中應注意的細節,對初學編寫數控程序的學生還是較難掌握的。因此,在這部分的教學中,采用了三步式教學方法。
(1)課堂教學,把要介紹的基本內容,通過課件,觀看光盤和錄像,講解等形式,從整體數控加工開始,即觀看數控機床加工工件開始,到分散精講數控指令、數控程序格式和數控程序段的其他相關內容結束。
(2)完整數控加工程序的編制。學生編寫用基本數控指令組成的數控加工程序。經計算機數控仿真加工,檢驗所加工的工件。可加深學生對數控程序整體的了解。
(3)總結學生所編制的數控程序。從以下幾個層面分析一個完整的數控程序:①程序層次分明;②內容正確;③工序安排和各項工藝參數選擇合理。
在計算機數控仿真過程中還可以了解到學生對刀具的選擇情況。在此基礎上,可以進一步介紹簡化程序指令與使用方法。如單一循環指令和多重循環指令的內容,討論加工誤差的影響因素和其它的內容。如刀具半徑補償,刀具磨耗補償,坐標系和機床使用與操作方面等內容,使學生了解和掌握數控程序編寫的內容和編制方法。
(4)集中實習。一般為兩周時間。集中實習可以加深對所學數控編程和數控機床操作的掌握。此階段分為兩步:①計算機數控仿真加工。可以先從數控車削加工仿真學起,在掌握了數控車削加工編程和仿真加工之后,數控銑削加工,數控加工中心加工以及各種電加工方法的加工仿真就更容易學了。數控仿真可以檢驗和調試數控程序,又可以學會數控機床的操作。②數控機床操作。仿真加工與在真實數控機床上加工,在操作者的感受上是有很大差別的,需要多次示范,重點是要做好手動操作機床的練習,特別是手搖操作和進給倍率轉換過程的練習,做好試切對刀操作。在這一教學過程中要特別強調機床操作上的安全。
3 結束語
數控加工工藝與編程教學方法的變革,受益于數控教學軟件,計算機數控仿真軟件和各種數控機床的投入。有了這些教學媒體和教學設施。如何引導學生把所學的知識綜合的應用于數控加工工藝的擬定,加工參數的選擇和操作數控機床上。對于初次接觸這方面內容的學生仍然是一個難點,要使學生學好這門課程應以基礎知識,基本數控指令和數控車床的基本操作為主要講授內容,有一個好的開端,才能實現學會一點通曉整體的目的。在教學過程中要及時找出和發現的問題,了解學生對所學內容的掌握情況,要經常與學生溝通,要善于總結,掌握課程的教學規律,采取切實可行的教學方式使學生在這門課程的學習中達到熟練應用的能力。這方面還有許多工作要做,在促進教學水平的提高方面仍需要進一步討論。
參考文獻
[1]晏初宏,數控加工工藝與編程[M]北京:化學工業版社,2006:1-255
關鍵詞:數控車大導程螺紋;轉速改變亂扣;精確測試變化規律;編程補償變化值
大導程梯形螺紋一般都是多頭螺紋,車削時需要分粗精加工進行。精加工需要選擇低切削速度,粗加工需要選擇高切削速度,這樣數控車加工時會造成螺紋的亂扣。為了解決螺紋的亂扣問題本文進行了深入的分析與探索。
1.數控車加工螺紋產生亂扣的原因分析與解決方法的探索
1.1 數控車變速車螺紋對刀具加工運動軌跡產生變化的影響
數控車加工螺紋需要保證螺紋的進給與主軸旋轉同步,其控制主要依靠機床的主軸編碼器、運算器、伺服電機、滾珠絲杠四個部件來實現。
在加工螺紋時只改變了主軸的轉速,其他條件未發生改變就使螺紋產生了亂扣。因此可以確定主軸轉數的變化是導致螺紋刀具的運動軌跡產生變化的根本原因。主軸轉速變化造成刀具運動軌跡發生變化的規律我們可以用圖1所示的示意圖進行直觀的分析。S1是轉速為100轉/分時螺紋刀具的運動軌跡示意圖,S2是轉為120轉/分時螺紋刀具的運動軌跡示意圖,產生兩種運動軌跡的原因是由于螺紋在起點位置時在圓周的起始角度不同所致,從而產生如圖1所示的軸向螺距誤差L1。
1.2 數控車Z向起刀點位置變化對螺紋刀具加工運動軌跡的影響
在編制數控螺紋加工程序時,螺紋的Z向起刀點位置相當重要。螺紋在加工中途停機修改螺紋的Z向起刀點位置,繼續加工螺紋,會發生兩種情況。一種情況不會發生亂扣,其條件是修改后Z向起刀點位置與修改前Z向起刀點位置之差為螺紋導程的整數倍,即螺紋刀具在加工過程中的運動軌跡處在同一螺旋槽內。另一種情況會產生亂扣,其條件是修改后Z向起刀點位置與修改前Z向起刀點位置之差不為螺紋導程的整數倍,即螺紋刀具在加工過程中的運動軌跡不處在同一螺旋槽內。
1.3 利用螺紋加工編程原理可以彌補數控車轉速變化產生的刀具軌跡變化。
根據螺紋加工編程原理,可以通過改變螺紋加工起刀點位置的方法進行調整刀具的運動軌跡,使其同時處于同一螺旋線內,從而解決螺紋的亂扣問題,但必須測定L1的具體數值。
2.測定螺紋速度變化導致刀具運動軌跡產生變化誤差變化規律
2.1 如何測定兩種速度車削螺紋產生的變化規律
使用兩種轉速加工梯形螺紋,選擇S1車削出一條螺旋槽,測量出螺紋的軸向牙形寬度A1;選擇S2車削出一條螺旋槽,測量出螺紋的軸向牙形寬度A2。A2與A1 的差值即為螺紋的誤差值L1。
此方法從理論上可行,在實際操作過程中出現了兩個問題:①軸向牙形寬度無法在測量時找到具體的位置,無法測量。②梯形螺紋的牙形面為斜面,無法用量具進行精確測量。
為了解決這2個問題,采取變通的方法進行:軸向牙形寬度無法找到具體的位置,可以先找到法向牙形寬度,然后通過公式進行轉換即可;梯形螺紋的牙形面為斜面,無法測量。但由于我們目的是找到兩種切削速度加工螺紋時的導程軌跡誤差,與是什么樣的螺紋無關,因此在進行測試時完全可以車削矩形螺紋來進行測量,矩形螺紋的牙形面為直面,使用公法線千分尺能夠進行精確測量。
2.2 測試操作方法如下:
①將矩形螺紋刀具安裝在刀架上,選擇與梯形螺紋外徑相同的試切件,然后選擇使用精加工切削速度S1,編制一段與梯形螺紋導程相同的螺紋加工程序(其切削深度有1~2mm即可),車削出一段矩形螺紋,用公法線千分尺測出矩形螺紋的法向牙形寬度,記錄下此時的尺寸A1,根據車削螺紋的直徑與導程,計算出螺紋的導程角α。
②選擇粗加工切削速度S2,用同樣的程序車削同樣的矩形螺紋(觀察刀具是左刃還是右刃吃刀,以確定刀具起刀點的位置的移動方向),檢測出矩形螺紋的法向牙形寬度尺寸A2。
3.編制加工程序,進行螺紋切削加工
由于精確掌握了兩種速度加工梯形螺紋產生螺紋刀具運動軌跡變化的具體數值,在編制螺紋加工程序時,只要將粗加工螺紋的Z向起刀點設為Z【8+(A1-A2)×tgα】,精加工螺紋的Z向起刀點設為Z8.0,螺紋加工程序分粗、精加工進行分段編制,最后編制螺紋倒角程序。當程序編制結束,刀具對好刀后,就可直接進行梯形螺紋的加工。
4.結束語
采用變速車梯形螺紋不亂扣,提高了數控車床的加工精確度。精車采取低速度,保證了梯形螺紋的加工精度,粗車選擇高速度,提高了生產效率。
任務引領式教學法是指教師在圍繞某種工作場景,設計帶有功能性目的的真實任務,以教學任務為中心,讓學生在完成任務的過程中學習專業知識,掌握專業技能,從而培養綜合專業能力的教學模式。
近年來,為了提高教學質量,有關教學法的研究有很多。其中任務引領教學法在數控編程教學中得到了廣泛應用。但大多應用于數控加工實習、實訓環節。關于數控編程實驗教學的研究很少。
一、采用任務引領式數控編程教學的意義及其實施流程
數控編程實驗教學是圍繞數控編程能力培養,將數控編程技能和知識點設計在各個數控編程實驗中,在進行數控編程實驗教學時,將每個實驗作為任務布置給學生,使學生在實驗過程中掌握數控編程知識點和編程技巧的一種教學方法。實驗通過數控仿真軟件實現,以避免理論課結束后直接安排在昂貴的數控機床上進行實訓而造成撞機和為了學生安全。
數控編程是數控加工的需要,所以數控編程通常包含有試切削加工的內容。考慮到數控機床價格昂貴和學生初學階段直接上機練習的安全性等因素,借助現代教學手段即數控教學軟件以實驗的形式開展數控編程教學具有現實意義。而將任務引領教學法應用到數控編程實驗教學中有以下好處:
知識的獲得是一個主動的過程,學習者不應是信息的被動接受者,而應是知識獲取的主動參與者。構建主義學習理論認為,知識不是通過教師傳授得到的,而是學習者在一定的情景下,借助他人(包括教師和學習伙伴)的幫助,利用必要的學習資料,通過意義建構方式獲得的。如何引導學生自覺主動地投入學習,激發學生的學習熱情、興趣極為重要。任務引領式實驗教學法的開展,使學生在實驗過程中,完成各自的實驗任務,由被動地聽課變為主動地學習,由被動地接受知識變為主動地學習知識,鉆研編程技巧,并運用知識、技巧完成實驗任務、解決實際問題。激發和提高學生的學習熱情,培養學生自我學習能力,解決了教與學的矛盾,實現了“既授之以魚,又授之以漁”的教學目的,有利于提高教學效果。
任務引領式數控實驗教學學生為主體,教師是主導,需要教師對學生提出的問題給予解答,要求教師有相關數控編程實驗的知識和數控仿真軟件操作使用經驗,需要任課教師充分做好準備工作,所以任務引領式數控實驗教學有利于提高教師自身素質。
數控編程就是編制零件數控加工程序,編程是一種技能。任務引領教學法是以工作任務為核心來訓練技能并構建專業知識的教學法。任務引領,以工作任務為中心引領知識、技能和態度,讓學生在完成任務的過程中再學習相關理論知識,發展學生的綜合技能,數控編程教學正是以培養學生編程能力為課程目標的。
根據上述數控編程特點,在數控編程實驗教學中應用任務引領教學法擬安排流程如下:
1.知識點、能力模塊確定階段
分析數控編程教學任務,明確知識點和能力結構,確定不同層次能力模塊。
2.任務載體確定階段
根據不同層次能力模塊,確定體現能力要素的數控編程任務載體――零件或零件圖。
3.布置和接受任務階段
按基礎能力模塊和特殊編程能力模塊,以零件圖為載體,將實驗任務布置給學生。
4.任務實施階段
學生接受實驗任務,了解和分析任務,并完成任務;
5.成果驗收階段
提交程序及仿真加工產品,提交實驗報告。
二、任務引領式數控編程實驗教學中任務的確定
在“任務引領”教學中,“任務”的設置是最重要的,它將決定一節課學生是主動地學習還是被動地學習。任務的設置首先要有綜合性,使學生既能學到新知識和復習舊知識,還能鍛煉學生綜合運用知識的能力;其次要突出實踐性,任務必須通過實踐來完成;然后任務要有吸引力,必須讓學生感興趣;最后設置任務要有創新性,需要考慮到留給學生一定的創新空間,有利于培養學生的創新意識。
(一)數控實驗任務的提出
數控編程是一門實踐性很強的課程,按照加工零件的類型不同,一般分為數控車床、數控銑床和加工中心編程。按照學習循序漸進的原則,根據數控編程教學的知識點和能力目標,根據教學內容難易程度及其關聯性,將教學內容分成幾個實驗項目,由易到難劃分,由簡單到復雜,難度系數逐步增加,知識含量逐步加深,后面的實驗項目可以包含前面的實驗項目的內容或知識點,實驗之間環環相扣,前面的實驗項目的完成為后面的實驗項目完成起到鋪墊作用。用于任務引領教學法的實驗任務以零件或零件圖為載體,如表1所示。
(二)數控實驗任務的目標和內容
實驗任務一:編程基礎實驗
1.實驗目的
讓學生掌握數控及其數控編程相關知識(諸如數控機床坐標系及其零點、工件編程坐標系、數字控制原理、常用G功能、數控車銑床編程及其異同等),培養學生具備數控編程基本能力,為后續編程教學和學生完成后續實驗任務奠定基礎。
2.實驗內容
(1)通過數控仿真軟件熟悉數控機床操作面板;(2)選擇數控機床和數控系統;(3)確認數控機床零點或參考點位置;(4)明確數控機床坐標系(含坐標系原點和坐標軸方向)和工件編程坐標系;(5)根據簡單零件圖紙(含簡單直線、斜線、圓弧),輸入簡單程序段,確認M代碼、G代碼含義;(6)通過軟件圖形功能,觀察點的移動軌跡,確認與圖紙圖線的吻合。
3.實驗學習情景
開啟數控仿真軟件,進入數控機床仿真編程加工準備環節。通過點擊操作數控機床操作面板按鈕,進行回參考點或回零操作,理解其異同。輸入絕對坐標和增量坐標編程編制的直線、圓弧的簡短程序,通過數控圖形仿真功能確認其軌跡移動,并分析原理。
4.實驗結果
(1)機床零點或參考點顯示;(2)圖線軌跡顯示。
實驗任務二:編制數控車床加工程序
1.實驗目的
在前期基礎實驗的基礎上,使學生掌握粗精車、螺紋數車循環指令及其使用方法,掌握編程技巧,掌握數控車削對刀、加工的方法,具備一定的數控車床編程能力。
2.實驗內容
(1)熟讀車削零件圖紙;(2)合理確定工件編程坐標系,正確進行節點計算;(3)掌握程序圖形檢驗功能,快速正確輸入、編制完成數控加工程序;(4)正確選擇數控機床、工件、工裝、刀具;(5)快速正確完成對刀、數控加工和測量。
3.實驗學習情景
熟讀典型車削(含錐面、圓弧外圓和螺紋及退刀槽)零件圖紙;參照數控車床編程案例,復習數控車削加工程序編制技巧,確定工件編程坐標系,進行零件圖形節點計算,編寫數控車床加工程序;啟動數控仿真軟件,做好編程前準備,輸入加工程序;利用圖形功能檢驗程序正確性,完成加工程序編制;選擇工件類型、工件尺寸,并安裝工件;選擇工裝,并安裝;選擇切削刀具,并安裝;進行對刀操作,建立工件加工坐標系;利用數控加工單節和循環控制功能,進行仿真加工,并進行零件輪廓和尺寸測量。
4.實驗結果
(1)典型車削零件數控加工程序;(2)符合圖紙要求的已加工零件。
實驗任務三:編制數控銑床加工程序
1.實驗目的
在掌握編程基礎和數控車床編程方法的基礎上,掌握刀具半徑補償功能及其在粗、精加工中的應用,掌握應用零點偏置、子程序編程等編程技巧和數控銑削對刀、加工方法,同時掌握孔加工固定循環指令等相關知識及其程序編制技巧,具備一定的數控銑床編程加工能力。
2.實驗內容
(1)熟讀銑削零件圖紙;(2)合理確定工件編程坐標系,正確進行節點計算;(3)快速正確輸入、編制完成數控加工程序,進行程序圖形檢驗;(4)正確選擇數控機床、工件、工裝、刀具;(5)快速正確完成對刀、加工和測量。
3.實驗學習情景
熟讀典型銑削(含直線、外輪廓或內輪廓)零件圖紙;參照數控銑床編程案例,復習數控銑削加工程序編制技巧,確定工件編程坐標系,進行零件圖形節點計算,編寫數控銑床加工程序;啟動數控仿真軟件,做好編程前準備,輸入加工程序;利用圖形功能檢驗程序正確性,完成加工程序編制;選擇工件類型、工件尺寸,并安裝工件;選擇工裝,并安裝;選擇切削刀具,并安裝;進行對刀操作,建立工件加工坐標系;利用數控加工單節和循環控制功能,進行仿真加工,并進行零件輪廓和尺寸測量。
4.實驗結果
(1)典型銑削零件數控加工程序;(2)符合圖紙要求的已加工零件。
實驗任務四:運用參數化編程方法編制數控機床用戶宏程序
1.實驗目的
在掌握一般編程理論、編程方法、編程技巧的基礎上,掌握B類宏程序、A類宏程序及其變量賦值、運算、條件轉移、循環控制等編程原理技巧,具備一定的參數化用戶宏程序編制能力,提升學生手動編程整體能力。
2.實驗內容
(1)確認并分析被加工零件(含矩形周邊斜面、圓周球面或變截面拋物、雙曲曲面)類型;
(2)運用A類或B類宏指令編制曲面加工宏程序,并完成數控仿真加工。
3.實驗學習情景
分析確認被加工體(含矩形周邊斜面、圓周球面或變截面拋物、雙曲曲面)類型,應用變量賦值、運算、條件轉移、循環控制等編程技巧,編制曲面B類宏程序,并完成數控仿真加工。
4.實驗結果
(1)典型曲面體數控宏加工程序;(2)符合要求的已加工零件。
三、任務引領式數控編程實驗教學的實施流程
數控編程實驗教學安排在數控編程理論課之后和數控實訓課之前進行,實驗課安排在理論課之后,與理論課交替進行,而且必須安排在有數控仿真軟件的多媒體機房進行。在理論課講授完一個或幾個知識點后,緊跟著安排相應的實驗課。這樣有助于使學生及時地很好地理解和掌握相關知識點,為后續課程內容的學習和理解打好基礎。具體流程如下:
1.學生接受教師布置的實驗任務。實驗任務分為四個環節,由簡單到復雜,不斷深入,學生接到任務后首先要了解和分析任務。
2.不論是哪個環節的實驗任務,都要根據數控編程基本步驟,首先分析零件和零件圖,編制零件加工工藝,確定編程坐標系,進行數值計算。
3.每個環節的實驗任務,都安排在相應的編程理論課之后,所以進入實驗前首先要預填寫實驗報告,根據所學的編程原理和技巧編寫相應的數控加工程序。
4.啟動并熟悉數控仿真軟件,然后將初步編寫的相應的數控加工程序輸入數控裝置進行程序檢驗,利用圖形模擬功能檢查程序所存在的問題。根據報警信息修改程序,直到程序合格為止。
5.選擇和安裝合適的工件、夾具和刀具,進行對刀操作,完成零件加工。
6.利用仿真軟件測量功能,測量各檔尺寸,檢查是否與零件圖紙要求一致。
7.整理實驗實施過程中出現的各種問題,完成實驗報告,提交程序及仿真加工產品。
由上可見,基本流程為聽課復習歸納準備實驗報告進行實驗進行歸納,學生帶著問題,帶著興趣,帶著任務,帶著期待進入課堂,進入實驗。要求學生多學習勤思考,遇到問題發揮主觀能動性,積極解決問題。
要求學生提交寫好預實驗報告,最后的實驗報告可以在預實驗報告的基礎上進行修改。實驗報告要求寫上實驗進行的過程、發現的問題和解決的問題以及存在的問題。如在編寫銑削零件內輪廓程序的編寫中,如果左、右刀補(G41、G42)的選取與走刀路線不一致,那么在加工后測量輪廓時,會發生尺寸相差一個直徑值的情況等。
四、數控編程實驗考核方法
以上編程項目的每個實驗任務,都準備多套難度不同的零件圖紙。每種零件圖紙的分值有所不同,難度大的分值高,難度低的分值低。如難度系數較大的分值定為100,中等難度的滿分定為80,一般難度的滿分定為60。學生可以根據自己的意愿選擇不同難度系數的零件圖紙進行編程。
每個實驗任務目標明確,如圖紙要求等。基礎環節實驗分組完成,同學之間可以相互討論,但要獨立操作完成。特殊編程實驗要求學生各自獨立完成。必要時教師給予指導,發現問題及時糾正,共性問題及時在實驗課堂上進行指導加以解決。
根據數控程序編制的特點,將實驗成績分為程序完成情況分、知識點掌握情況分、實驗報告分和平時表現分。教師應該掌握學生進行實驗的全過程,并根據實驗完成情況進行評分。如,在規定時間內完成的給予基本分,根據運行程序并測量加工輪廓曲線的正確性進行評分,根據檢查程序結構的完整性進行評分,根據檢查指令使用的正確性進行評分,針對程序中主要程序段進行提問,讓學生回答,根據回答的準確程度加以評分,還有對實驗報告的完成情況進行評分,根據遵守實驗紀律等給予平時成績分等。
五、結語
教育家陶行知先生所倡導的“在學中做,在做中學”的教育理論,以具體的任務為學習動力或動機;以完成任務的過程為學習過程;以展示任務成果的方式來體現教學的成就。任務引領式教學,是“以完成任務為目的”的教學方式。這種教學方式對學生綜合能力的培養十分重要,正日益受到職業教育界的普遍關注。在任務引領式教學中,任務為主線、教師為主導、學生為主體,學生參與到教學當中來,學生在接受老師布置的任務后,針對任務,主動地仔細消化課堂教學的編程理論,制定實施計劃,最后完成任務。整個教學過程充分體現著學生的主體地位,實現做學合一,使良好的教學效果得以實現。
一、引言
數控機床的種類很多,按照不同數控系統和加工聯動軸數可以分2軸、3 軸、4軸和5軸等一系列數控機床,這些數控機床都是靠程序來進行走刀軌跡的控制,所以數控機床對操作人員的編程要求非常高。一個零件的加工質量往往取決于該零件的加工程序和加工刀具,這就需要我們在平時的數控加工過程中不斷積累和總結編程技巧,來滿足數控加工的高效率高精度的發展趨勢。
二、數控自動編程簡介
進入21世紀,數控技術的發展突飛猛進,編程技術作為數控領域的一個龐大分支,同樣獲得了飛速發展。目前,在市場上的軟件功能越來越強大,并引領了數控自動編程潮流,其影響力之廣,水平之高,使廣大數控愛好者和從業人員趨之若鶩,但是自動編程只能適應于既定類型(尺寸)的刀具,如果刀具類型(尺寸)發生變化,我們又需要重新編制程序。
自動編程獲得加工程序其實是對軟件應用熟練程度和對工藝知識了解水平過程的體現,至于該程序得以獲得的數學本質,自動編程人員并不需要知道,這對編程人員而言,缺少了對數控加工刀具軌跡生成過程的理論了解。
三、宏程序
宏程序屬于手工編程,是手工編程的高級階段。一個高級的數控編程人員必須掌握宏程序,因為宏程序具有無與倫比的優勢。宏程序對零件的柔性堪稱完美,對自動編程和常量式手工編程獲得的程序,我們無法做到讓它們適應同類但不同尺寸零件的加工,只要加工對象形狀或工藝尺寸發生變化,必須要重新編程,而宏程序卻可以適應這種變化。操作者所做的僅僅是更改宏程序中的相關變量值而已。也只有宏程序才是目前各類編程方法中,將數學本質和加工工藝完美結合起來的一種編程方式,其獨特的優勢成為高水平編程人員的最愛。
四、復合循環指令編程簡介
華中世紀星HNC―21系統內外徑粗車復合循環指令(G71)簡化格式及參數含義如下。
(1)無凹槽加工。
格式:G71 U(d) R(r) P(ns) Q(nf) X(x) Z(z) F(f) S(s) T(t)
(2)有凹槽加工。
格式:G71 U(d) R(r) P(ns) Q(nf) E(e) F(f) S(s) T(t)
其中,d :X 方向切削深度(每次切削量),半徑量。r :每次退刀量。n s :精加工路徑起始程序段順序號。nf:精加工路徑結束程序段順序號。x:X方向精加工余量。z:Z方向精加工余量。f:粗加工時的進給速度。s:粗加工時的主軸轉速。t:粗加工時的刀具功能。e:精加工余量,其為X方向的等高距離――外徑切削時為正,內徑切削時為負。華中系統中G71不分粗、精車。在此系統中,粗車完畢后就執行精車程序。
華中系統的G71指令可以代替FANUC系統的G73指令,也就是說可以進行帶有凹槽和凹曲面的復雜零件的加工,所以在編程的時候,還是需要根據操作者對加工零件的不同,合理選擇相應的數控系統和編程方法來進行數控加工。
五、手工編程
手工編程分為常量式編程和變量式編程(宏程序編程),手工編程的時候會碰到形狀非常復雜的零件,需要花費大量的時間去計算節點和宏運算,效率和精度很低。但是宏程序卻迫使編程人員必須掌握加工對象的數學基礎,結合工藝,將相關算法編入其中實現加工,看起來好像工作量繁重,但與收獲相比,這種付出是值得的。
手工編程實例:此次加工的工件有橢圓和拋物線,我們使用華中世紀星HNC―21T系統的G71指令進行手工編程,工件如圖1所示。
手工編程的代碼如下。
六、組合式編程方法的應用
針對復合循環指令的編程特點不難發現,復合循環所調用的只是需要加工的程序段,也就是輪廓編寫的程序段,即精加工程序段,然后利用復合循環指令的循環加工過程去除大量的毛坯,如果直接利用自動編程軟件生成程序,需要粗加工、精加工和后置處理等一系列步驟,最后生成的程序很長,不容易修改,加工路徑不靈活,可能會有很多空行程,不利于提高加工效率。
針對這一特點,我們通過反復編程加工實驗,總結出一套把自動編程和復合循環指令相結合的“組合式”編程方法來簡化編程。
方法如下:利用CAXA數控車2011進行自動編程的時候,把自動編程過程中的粗加工階段去除,直接編寫精加工程序和精加工的后置處理參數,然后將精加工自動生成程序段放入G71程序段之間進行循環走刀,既達到了粗加工的目的,又保證了精加工的精度控制,很好地避免了自動編程的這一缺點,大大提高了加工效率和編程速度,實現高精度高效率的產品加工。
根據圖1我們充分了解了加工零件的信息,考慮到其有橢圓和拋物線,可以應用自動編程自動生成軌跡,按照組合編程原理,只需生成一個精加工的軌跡,然后選擇其中對加工有用的G代碼和復合循環指令進行組合編程。又因其有凹槽,可以用華中世紀星HNC―21T系統G71進行組合編程。
設置好華中世紀星HNC―21T系統數控車后置參數后,自動生成的代碼如下。
(1)左側輪廓程序。
只是生成了精加工的程序就如此長,加上粗加工程序將非常麻煩,而粗加工的目的是去除大量毛坯,之后才進行精加工,因此無需自動編程的粗加工程序段,直接提取程序段N1~N2之間的程序,這樣省掉了自動編程的粗加工階段。我們發現,自動編程的精加工程序已經將拋物線和橢圓分成很多段圓弧進行連接,在整個生成代碼的過程中無需任何計算,非常方便。利用華中世紀星HNC―21T系統對G71指令進行組合編程,程序如下。
七、手工編程和“組合式”編程方法加工效果對比
手工編程速度慢,適應性不好,但是加工后表面粗糙度好、無刀痕且精度高。而運用組合式編程加工,通過實踐驗證,與手工編程相比幾乎縮短了一半的加工時間,且精度高。但組合式編程表面粗糙度似乎要比手工編程稍微遜色一些,具體如圖2、圖3所示。
【關鍵詞】數控仿真軟件;教學;實訓;應用
近年來,隨著企業數控機床廣泛應用,企業對數控技術人員的需求量越來越大,數控操作技術人員的培養也成為職業院校的一項重要任務。數控加工是實踐性很強的學科,要求大量的實訓,但是數控加工設備是高技術產品、價格昂貴、占地面積大,許多院校受資金和場地的限制無法購置大量的數控設備供學生練習;另一方面,學生直接在數控機床上操作練習,容易操作失誤而導致刀具、設備的損壞,甚至出現安全事故。因此傳統的機床操作培訓方法效率低、教師工作量大、培訓費用高,需要用更新的方法來取代。所以數控仿真軟件教學是解決這些問題的重要途徑。
一、數控加工仿真軟件的選用
數控加工仿真的軟件形式很多,有的是數控機床本身自帶的仿真系統,但這種數控機床的仿真系統在教學中局限性較大,不適于教師教學和學生訓練;還有的是一些先構圖而后自動編程仿真軟件,也不適應手工編程教學的要求;其它如德國的DIANOGOR軟件雖可對所編的程序進行檢驗但操作較為麻煩,且所能適應的數控系統和數控機床不多,不能對學生進行對刀訓練和操作面板的應用訓練。國內還有其它幾種數控加工仿真軟件,但都有一些不盡人意之處。幾經比較,最終我們選擇了南京宇航公司數控加工仿真系統的教學軟件。該軟件是基于虛擬現實的仿真軟件,是一種富有價值的教學輔助工具。
二、數控加工仿真軟件的應用方法
如何運用這套軟件進行教學呢,我們在教學中主要從以下幾個方面進行探索與實踐。
1、靈活應用教學方法,課堂教學中使學生被動學習變為主動學習
現在,由于大部分學習基礎好的學生選擇上大學,職業技術院校教師教學很困難,傳統的教學方式已很難使學生接受,因此,利用先進的教學方法、教學手段來提高學生的學習興趣顯得尤為重要。數控專業教師應有較高的教學水平和教學能力,有較強的數控職業能力即數控編程能力、工藝處理能力、實際動手能力、自動編程能力,能較為嫻熟地運用行動導向的教學方法,在課堂教學真正體現學生為主體,突出顯示學生動手動腦的活動,變學生被動學習為主動學習。在教學過程中,教師起引導作用,即對學生活動中遇到困難或無法下手的問題進行引導、講解。課堂教學中每節課的知識點盡可能集中,深入淺出,便于學生掌握編程方法與技巧。
2、恰當運用數控加工仿真軟件,充分發揮其教學中的作用
數控加工仿真軟件主要應用于數控編程與操作這一理論教學課程,還可作為數控操作技能訓練的輔助工具。教師應十分重視數控加工仿真軟件的在教學中的應用方法,擺正數控加工仿真軟件在教學中的位置,既不能完全依賴數控加工仿真軟件而放棄教師在教學中的引導作用,也不能在教學中教師唱獨角戲采用常規的教學模式而忽視數控加工仿真系統的應用,應該科學地、充分地發揮數控加工仿真系統在教學中的作用。
數控編程與操作是理論、實踐性均很強的課程,它應該是在已完成其它專業基礎理論教學、專業教學(包括普通機床的加工工藝數控機床的加工工藝等)以及完成了約30周普通機床技能訓練的基礎上進行的,教學中應妥善安排該課程課堂教學與上機仿真教學的課時比例,一般為1:1,總學時約為160-240學時左右(可根據學生層次適當調整課時)。
3、科學安排教學內容,循序漸近掌握數控編程與操作技巧
在教學過程中教學內容的安排分為三個模塊。其一為基礎模塊,主要講解與訓練最常用的FANUC數控系統中的數控車床、數控銑床、數控加工中心的編程方法、操作及應用,這一模塊是教學重點,必須使學生熟練掌握,靈活應用;其二為提高模塊,主要講解與訓練SIEMENS數控系統的三種機床的編程與操作,以幫助學生進一步加強不同在數控系統下對不同數控機床的編程方法的理解與應用能力;模塊三為拓展模塊,主要講解國產數控系統中的華中數控系統和廣州數控系統中的數控車床的編程與操作方法,擴大學生的知識面,提高學生對不同操作系統、不同操作面板的編程與操作能力。這三個模塊的教學可根據學生不同層次進行安排,中專中技層次難度較低,高技大專層次難度稍大。
4、正確進行教學評價,提高學生的學習意識和自覺性
教學時所進行的教學評價包括學生的自我評價、學生相互之間的評價和教師評價。上機應用數控加工仿真系統進行數控編程與操作練習時以教師評價為主,對每次的練習成績及時登記。課堂測試應有較強的目的性,不是為難學生,而是通過對學生進行測試,來提高學生的學習意識、學習熱情,學習的自覺性和自信心。因此,測試題應與課堂教學、上機應用數控加工仿真系統的練習要求相適應。考前的復習應有較強的目的性,不應超出范圍,課程的總評成績不要過分注重一次期末考試結果,而是更多地、客觀地關注學生在整個學習過程中的學習效果。教師在教學中有明確的教學目的,逐個系統、逐個機床進行講解及安排練習,因人施教,因材施教,恰到好處。
5、模塊化教學體系在數控教學中的應用
模塊化教學方法就是讓不同課程的內容在一個教學模塊中體現出來,有時又稱為跨專業的教學。為了使學生在問題的解決中習慣于一種完整的方式,教學中提出問題在解答時必須要用到多個學科的知識。我們教師的教學(尤其是專業課教學)不是單純的通過教學而教學,我們大多選用一定的載體或項目。例如在數控車床編程教學中我們選用了國際象棋作為載體,讓學生通過編制一套加工國際象棋32個棋子的車削加工程序,掌握數控車削編程的基本方法、各種指令及代碼的使用、數控加工工藝方案的選擇等,在學習過程中學生可以自己加工一副國際象棋帶回家,提高了學生學習的興趣,教學的效果自然會很好。如何有效利用實驗設備和實訓課時,讓學生能在職業能力上有顯著的提高,是教師們探索的目標和努力的方向。
總之,數控加工仿真軟件在教學中的應用尚在起步與研究探索階段,只要積極思考在應用中產生的問題,主動采取應對措施,我們正確發揮其在教學中的作用,就一定能收到事半功倍的效果。
參考文獻
關鍵詞:綜合編程;手工編程;自動編程;數控銑加工;數控編程 文獻標識碼:A
中圖分類號:TG659 文章編號:1009-2374(2016)02-0042-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.02.020
1 概述
數控編程作為數控加工的關鍵技術之一,分為手工編程和自動編程兩種方法。手工編程就是從分析零件圖樣、確定加工工藝過程、數值計算、編寫零件加工程序單、制作控制介質到程序校驗都是人工完成。自動編程也稱為計算機編程,是指利用計算機專用軟件來編制數控加工程序,編程人員只需根據零件圖樣的要求使用數控語言,由計算機自動地進行數值計算及后置處理,編寫出零件加工程序單,加工程序通過直接通信的方式送入數控機床,指揮機床工作的過程。程序的編制效率和質量在很大程度上決定了產品的加工精度和生產效率,尤其是隨著數控加工不斷朝著高速、精密加工的方向發展,提高數控程序的編制效率和質量,對提高制造企業的競爭力有著極其重要的意義。單純使用手工編程或者自動編程的方式進行數控編程都存在局限性,所以是否能夠結合兩種編程方式的優缺點,采用綜合編程的方法,來達到提高加工效率的目的,是值得我們探討的問題。
2 兩種編程方式的優缺點對比
簡單的6行宏程序,只要設定深度和每層的切深量,就可以實現控制刀具螺旋下刀的動作,而且深度增加并不會增加程序的行數。
自動編程:由于CAD/CAM軟件生成程序時,空間的曲線基本是由直線逼近,所以螺旋下刀層高為1mm的一圈,需要48行程序才能實現,而隨著深度的增加,程序的行數也成倍增加,如下所示:
通過對比可知手工編程與自動編程的優缺點如下:
手工編程的優點是:(1)通用性強,程序簡潔明了,邏輯嚴密,程序設計質量高;(2)程序的可讀性、可修改性強;(3)手工編程的學習難度低,容易掌握,編程不需要增加額外的軟件和硬件,成本低。
手工編程的缺點是:(1)零件圖上給出的數據一般要經過數據轉換才能用于編程,運算過程中容易產生人為錯誤;(2)復雜零件的數學處理和計算十分困難,計算過程中容易出現遺漏和錯誤,并難以查找;(3)手工編程的效率低。
自動編程的優點是:(1)數學處理能力強。計算機能自動編制極為復雜零件的加工程序,編程速度快,周期短,程序精度高;(2)自動生成數控程序。自動編程在完成計算刀具運動軌跡之后,后置處理程序能自動生成數控加工程序,且不會出現語法錯誤;(3)程序自檢、糾錯能力強。自動編程能夠通過系統的診斷功能,完成對數控加工程序的動態模擬,檢查刀具加工軌跡和零件加工輪廓,發現問題能及時進行修改。
自動編程的缺點:(1)自動編程產生的加工程序一般都比較龐大,并難以判讀、分析、修改;(2)自動編程的通用性不強。CAD/CAM軟件很難進行手工修改,如果有一個數據或參數發生改變,必須重新計算刀具軌跡,重新生成程序,所以通用性差。
針對兩者的優缺點,要達到程序簡潔的目的,就必須利用綜合編程的方法,即輪廓程序由軟件生成,其他的簡單加工如分層加工、螺旋下刀等用手工編程代替,實現兩者的優勢互補,縮小程序,以縮短傳輸時間,盡量避免在線加工,突破在線加工傳輸速度慢的瓶頸,達到提高加工效率的目的。
3 綜合編程應用實例
下面以某數控比賽的圖紙為例,說明綜合編程方式對提高數控銑加工效率的作用。
通過分析發現,零件的輪廓比較復雜,深度也較深,而且需要去除的余量不均勻,如果用手工編程的話,基點運算是一個難點,所以單純用手工編程簡直是一個不可能完成的任務,如果用自動編程軟件編程的話,生成的程序空刀很多,程序很長,達到161K,已經超出很多數控機床內存容量的極限,如圖2所示,這種情況下只能進行在線加工。
針對這種情況,解決的辦法是:
第一步,通過運用多種加工策略加工,實現刀具路徑的優化。經過優化加工策略后,加工時間從26分鐘減少為不到11分鐘,程序大小由161K減少為46.1K,如圖3、圖4所示:
第二步,生成基礎程序。雖然程序已經大大減小,但是程序還有優化的空間,像一些輪廓軌跡相同,只是深度不同的程序完全可以用自動編程+手工編程的方式,實現它的分層切深功能,而一些有規律分布的輪廓,我們也可以通過用自動編程生成其中的一個程序,然后加入旋轉、鏡像等指令達到程序瘦身的目的,所以為了方便后面的手工修改程序,我們應選擇最基本的輪廓以切深一層為基準生成代碼作為基礎程序。
第三步,通過在基礎程序中加入切深程序、旋轉、鏡像指令等變成加工程序。根據輪廓的深度要求,加入簡單宏程序實現輪廓的分層加工,然后根據輪廓的分布情況,通過使用旋轉、鏡像等指令加上基礎程序的方式實現其他輪廓的加工,這樣就可以達到盡量縮小程序、節約數據傳輸時間的目的。
通過用宏程序替換分層加工的程序,用旋轉指令實現程序的快速修改,程序的大小就從46.1K減少為不到5K,程序得到了極大的精簡,無論在數據傳輸,還是在機床執行程序上,都能夠大大地節約時間,所以也肯定能大大提高數控銑加工的效率。
4 結語
關鍵詞 宏程序;數控編程;變量;編程原點;對刀點
中圖分類號TG659 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2013)82-0126-03
隨著科學技術的不斷發展,現在所應用的數控機床已經不是僅僅依靠擋塊、凸輪模擬及擋塊開關等傳統的控制手段就可以實現數控加工的。在第一臺電子計算機出現以后,如何將電子計算機運用到機床的實際操作中成為人們的一大設想,對于復雜零件加工的問題如何很好的去解決成為研究的重點。經過多年來的不斷研究,尤其是在近20年的發展中,工業體系趨向于完善,大量的數控設備逐步的運用到電子、模具、機床等行業中,其信息化和智能化的程度在某些方面已經超過了人工的精雕細刻,隨著數控設備的大量應用,對于制造業和加工也而言,是一次革命性的變革。
隨著我國工業化社會的不斷發展,很多復雜零件的加工越來越多,越來越復雜,例如拋物線形、橢圓形及非圓形零件等,如果采用常規的編程方法,肯定是行不通的,為了使數控機床的功能得到最大程度的發揮,在編程方法方面就應該考慮宏程序,這也是對難點問題進行解決的有效手段。
1 宏程序簡介
2 橢圓曲面零件分析
加工該零件的時候,要求表面形狀呈橢圓形鏡面。如果采用傳統的加工方法和加工工藝的話,根本無法達到橢圓形狀、鏡面的要求;如果是采用一般數控機床加工方法進行零件的加工的話,因為數控機床軟件中只有圓弧插補G20、G03,直線插補G01等,并沒有針對橢圓形的指令,如果一定要采用此法完成橢圓的加工,就只能采用“等效法”。等效法是將圓弧看作是有很多角等距圓弧構成的整體,然后利用計算機對各點的坐標值進行計算,最后在利用圓弧插補質量G03進行編程。如果加工的要求越高,那么需要的等距圓弧數量也就越多,等距圓弧的數量多少決定了加工的精度,雖然此方法可以達到加工的效果,但是所需要的等距圓弧數量相當大,需要的坐標值非常多,程序編制起來非常復雜,在實際加工中并不適用。因此采用宏程序編程方法,通過對變量進行設置,計算機對坐標值自動進行計算并完成,從而得到理想的編程效果。
3 自變量的確定
5 數控機床中確認編程原點
所謂編程原點,指的是在加工的零件圖樣特點基礎上,選定編制零件程序的基準點,該點即為坐標系的原點,也就是編程原點。在編制加工程序時,以該點建立坐標系,以坐標系為基準對加工程序進行編制。從理論上說,不管在任何位置上選擇編程原點都可以進行編程,如圖4所示編程原點示意圖。但是在實際情況中,應該根據零件的工藝基準以及設計基準作為選擇的依據,應該充分對這些因素進行考慮,這樣便于編程。通常情況下,對于車削零件,在選擇編程原點的時候應該盡量選擇在回轉軸線與其端面的交點位置,或者是回轉軸與對稱面的交點處;對于銑削零件而言,則應該將編程原點選擇在幾個體的一角或者是在零件表面的某一個特征點位置,或者表面幾何中心位置。
在數控車床加工零件的整個過程中,尤為重要的一個環節就是編程,編程對于零件加工的結果有著直接的決定作用。在對橢圓曲面體編程原點的選擇上,“對刀”是非常關鍵的一個步驟,也就是對“對刀點”的確認,對刀點也成為起刀點或者起始點,是在零件進行加工前,對工件和刀具的相對位置的基準點。由于工件在加工過程中和刀具是通過相互移動來實現零件的加工的,因此選擇的對刀點是否良好,以及對刀是否準確,都會直接影響到零件的加工精度。一般情況下,可以將對刀點設置在零件上,或者是設置在和零件定位基準相關的某一位置。選擇對刀點時應該遵循以下幾方面的原則:首先,要保證程序編制的簡化和數值處理的方便;其次,要容易找正,這樣方面加工原點位置的確定以及在加工過程中檢查的可靠與方便;第三,有利于零件的加工精度提高。對這幾方面因素綜合進行考慮,才能選擇出最佳的對刀點。
在“對刀”的時候,在CRT屏幕上的Z坐標處,輸入零件的實際加工的長度,在X坐標處輸入零件的實際外徑,然后數控機床會自動完成對該程序編程原點進行確認,只要所輸入的數據正確無誤,編程原點的準確性也就沒有問題,所加工出的零件精度也在控制范圍內。由此可見,在數控機床中對編程原點的確認是非常重要的,直接關系到零件的加工效果,因此,編程過程中,對于這個環節應該倍加重視,一定要做到精確,防止出現由于坐標數據輸入不正確造成的編程原點確認出現誤差,導致加工出的零件不符合設計要求。
6 結論
在宏程序基礎上對橢圓曲面體進行加工,解決了數控加工中對橢圓曲面零件存在的一些問題。這種方法有效的降低了人工計算的繁瑣,使零件的加工精度提高,程序簡單易行,方便了用戶的使用。
參考文獻
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(1)高職生的職業面向。數控技術專業高職生的主要就業崗位為數控機床的操作、數控加工工藝設計、數控加工編程技術、數控機床的維護與維修、制造類企業產品的銷售與生產管理。就業范圍為機械、電子、模具、航空航天、汽車、船舶、軍工等行業企業。同時,引入職業資格證書或技術等級證書,實施“雙證書”教育,畢業時,學生要求獲得畢業證書以及加工中心操作工或數控銑工或數控車工中級職業技能證書。
(2)課程培養目標的確定。《數控加工編程與操作》課程是本專業領域方向的核心技能課程。通過課程的學習,學生能熟練地操作數控車床、數控銑床與加工中心機床,熟悉數控加工的編程指令,掌握零件的數控加工工藝設計、編程的方法與技巧,綜合運用數控加工的理論知識與操作技能,提高分析與解決生產實際問題的能力,為將來走向職業崗位打好堅實基礎。
(3)課程教材模塊設計過程。根據教學規律要求和核心能力的可融合性,首先組合設計出許多教學模塊,同時參照國家職業技能鑒定考核大綱的內容要求,有重點的取舍模塊內容,然后進一步明確各模塊在學生未來工作中的意義和作用、完成模塊教學應采取的方式、模塊的權重和分值以及教學效果評價標準等,確定模塊教學所需的學時數,最后將教學模塊合理歸類并組合為課程。《數控加工編程與操作》課程分為數控車削編程與操作項目和數控銑削編程與操作項目,每個項目又分為數控機床操作技能、數控加工工藝和數控編程三個教學模塊。
2課程教材模塊設計
2.1數控機床操作技能模塊
(1)教學目標。數控機床操作技能模塊的培養重點應放在具體機床操作的技能上,包括機械設備的操控技能和數控設備的操控技能。該模塊主要是通過設計各個設備的實際操作練習項目來實現相關技能的培養。這個模塊主要是要保證學生的設備操作時間,即要保證每個學生的設備操作時間。該模塊不需要單獨設計綜合性的實訓項目,只須單獨設計各種設備操作技能考核的項目。
(2)教學內容。從內容上該模塊應包括數控銑(加工中心)操作、數控車操作。數控機床操作技能是高職院校數控技術等專業學生最基本的專業技能,它也是高職學生的就業優勢,因此高職院校的學生必須熟練掌握數控機床的操作。
2.2數控加工工藝模塊
(1)教學目標。數控加工工藝技能模塊對數控技術專業學生的培養重點應放在數控加工工藝制定能力上,可適當降低對相關知識的理論拓展。比如,工程材料可重點講解各種常用材料的類型及一些機械性能,而可少講一些材料組織方面的理論知識;切削方面的知識可重點講解切削用量的具體確定方法,而少講一些切削原理方面的知識。確定該模塊知識體系時,要緊緊圍繞培養學生數控加工工藝制定的技能。該模塊在整個知識內容講授后,需設計一個模塊技能綜合實訓項目,以加強和檢查學生對該技能的掌握程度。可以考慮設計一個或兩個典型數控加工零件讓學生進行數控加工工藝設計,包括工藝方案的制定、切削工藝參數的確定、進給路線的確定、工序尺寸與公差的確定以及工裝方案等相關工藝內容的確定。
(2)教學內容。從內容上該模塊包括工程材料知識、切削刀具知識、切削工藝參數確定的知識、數控加工工藝方案及機床夾具等知識。加工工藝是機械加工人員必須具備的專業知識,是基本功。
2.3數控編程模塊
(1)教學目標。該模塊內容非常多,但重點應該放在自動編程軟件的應用上,因為在目前企業實際工作中,大部分情況是采用自動編程的。該模塊應該設計一個綜合實訓項目,以提高學生的掌握能力。比如,可以用企業較典型的加工產品給學生做數控編程技能模塊的實訓項目。
(2)教學內容。數控編程模塊是數控技術專業核心的技能模塊,該模塊最能體現高職數控技術專業學生的水平和能力。數控編程技能模塊的教學內容包括數控車編程、數控銑床編程、加工中心編程。
3結語