數(shù)控車(chē)床編程與實(shí)操有效教學(xué)的實(shí)踐

數(shù)控車(chē)床是綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)及精密機(jī)械等高新技術(shù)的產(chǎn)物，是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。它的出現(xiàn)及所帶來(lái)的巨大效益，引起世界各國(guó)科技界和工業(yè)界的普遍重視。發(fā)展數(shù)控車(chē)床是當(dāng)前我國(guó)機(jī)械制造業(yè)技術(shù)改造的必由之路，是未來(lái)工廠企業(yè)自動(dòng)化的基礎(chǔ)。數(shù)控加工是機(jī)械制造業(yè)中的先進(jìn)加工技術(shù)，在生產(chǎn)企業(yè)中，數(shù)控車(chē)床的使用越來(lái)越廣泛。我國(guó)的機(jī)械制造行業(yè)正急需大批熟悉掌握現(xiàn)代數(shù)控車(chē)床的編程、操作、故障診斷和維護(hù)等技術(shù)的應(yīng)用型人才。

而在中職中專(zhuān)學(xué)校的教學(xué)中，大多數(shù)人對(duì)數(shù)控車(chē)床編程與操作的學(xué)習(xí)有一種誤解，認(rèn)為數(shù)控車(chē)床的操作非常簡(jiǎn)單，難就難在編程，只要學(xué)會(huì)了編程，那么整個(gè)操作就沒(méi)問(wèn)題了，把程序輸入機(jī)床，使其自動(dòng)運(yùn)行即可，其實(shí)不然。編程雖是數(shù)控車(chē)床學(xué)習(xí)的難點(diǎn)之一，但真正實(shí)際的加工才是數(shù)控車(chē)床學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)。教學(xué)中指導(dǎo)學(xué)生操作也要比教授編程花費(fèi)時(shí)間，因?yàn)閷W(xué)生在操作車(chē)床的過(guò)程中，總會(huì)遇到很多操作錯(cuò)誤、操作技術(shù)技巧等方面的問(wèn)題。本課題主要研究——結(jié)合中職學(xué)生在編程學(xué)習(xí)和實(shí)際零件操作加工過(guò)程中的情況，探討數(shù)控車(chē)床零件加工中的程序編制問(wèn)題和操作生產(chǎn)中問(wèn)題，以項(xiàng)目教學(xué)法形式來(lái)提高數(shù)控車(chē)床編程與實(shí)操教學(xué)的有效性。

一、編程是加工操作的基礎(chǔ)

（一）編程步驟。拿到一張零件圖樣后，很多學(xué)生第一件要做的事情就是對(duì)該圖樣進(jìn)行編程，只要把程序編寫(xiě)出來(lái)就當(dāng)完成任務(wù)了。但在教學(xué)中，數(shù)控車(chē)床編程的步驟是有一定的嚴(yán)謹(jǐn)性的。首先應(yīng)對(duì)零件進(jìn)行分析，確定加工工藝過(guò)程，也即確定零件的加工方法（采用的夾具、裝夾定位方法等）、加工路線（進(jìn)給路線、對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)等），還應(yīng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。在教學(xué)的過(guò)程中，學(xué)生往往會(huì)忽略某一個(gè)步驟，導(dǎo)致編程錯(cuò)誤，無(wú)法運(yùn)行。只有按照這些的步驟，編寫(xiě)出來(lái)來(lái)的程序才是合法合理的。因此教師在數(shù)控車(chē)床編程教學(xué)的過(guò)程中，一定要注意教學(xué)學(xué)生讀圖編寫(xiě)程序的步驟，正確地進(jìn)行編程。

（二）編程加工工藝處理。確定工件的加工部位和具體內(nèi)容。工件在本工序加工之前的情況。例如鑄件、鍛件或棒料、形狀、尺寸、加工余量等。前道工序已加工部位的形狀、尺寸或本工序需要前道工序加工出的基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)孔等。為了便于編制工藝及程序，應(yīng)繪制出本工序加工前毛坯圖及本工序加工圖。確定工件的裝夾方式與設(shè)計(jì)夾具。根據(jù)已確定的工件加工部位、定位基準(zhǔn)和夾緊要求，選用或設(shè)計(jì)夾具。數(shù)控車(chē)床多采用三爪自定心卡盤(pán)夾持工件；軸類(lèi)工件夾緊，多采用液壓高速動(dòng)力卡盤(pán)，因它在生產(chǎn)廠已通過(guò)了嚴(yán)格的平衡，具有高轉(zhuǎn)速、高夾緊力、高精度、調(diào)爪方便、通孔、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。還可使用軟爪夾持工件，軟爪弧面由操作者隨機(jī)配制，可獲得理想的夾持精度。通過(guò)調(diào)整油缸壓力，可改變卡盤(pán)夾緊力，以滿足夾持各種薄壁和易變性工件的特殊需要。為了減少細(xì)小軸加工時(shí)受力變形，提高加工精度，以及在加工帶孔軸類(lèi)工件內(nèi)孔時(shí)，可采用液壓自動(dòng)定心中心架，定心精度可達(dá)0.03mm。

（三）編程如何確定加工方案。確定加工方案的原則。加工方案又稱(chēng)工藝方案，數(shù)控車(chē)床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路線等內(nèi)容。在數(shù)控車(chē)床加工過(guò)程中，由于加工對(duì)象復(fù)雜多樣，特別是輪廓曲線的形狀及位置千變?nèi)f化，加工材料不同、批量不同等多方面因素的影響，在對(duì)具體零件制定加工方案時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行具體分析和區(qū)別對(duì)待，靈活處理。只有這樣才能使所制定的加工方案合理，從而達(dá)到質(zhì)量?jī)?yōu)、效率高和成本低的目的。制定加工方案的一般原則為：先粗后精，先近后遠(yuǎn)，先內(nèi)后外，程序段最少，走刀路線最短以及特殊情況特殊處理。在數(shù)控車(chē)床還未達(dá)到普及使用的條件下，一般應(yīng)把毛坯件上過(guò)多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車(chē)床上加工。如必須用數(shù)控車(chē)床加工時(shí)，則要注意程序的靈活安排。可安排一些子程序?qū)τ嗔窟^(guò)多的部位先作一定的切削加工。

二、操作加工是編程的運(yùn)用

拿到一張圖紙，在完成了編程任務(wù)后，大部分學(xué)生馬上就會(huì)動(dòng)手操作車(chē)床，對(duì)零件進(jìn)行加工。操作加工，主要是根據(jù)編程中工藝處理和制定加工方案而進(jìn)行的。它考核的并不僅僅是學(xué)生的動(dòng)手能力、對(duì)系統(tǒng)操作的熟練程度，還有學(xué)生對(duì)突發(fā)性事情的應(yīng)變能力和心理承受能力。在車(chē)間實(shí)訓(xùn)期間，大多數(shù)學(xué)生都能很好地完成零件的加工，并學(xué)會(huì)了如何控制加工的精度。但考慮到中職中專(zhuān)生的特點(diǎn)，他們的動(dòng)手能力比較差，學(xué)習(xí)積極性不高，因此在實(shí)訓(xùn)操作的教學(xué)中，一般采取項(xiàng)目教學(xué)法和小組合作討論法進(jìn)行教學(xué)。這些的教學(xué)方式，除了可以提高他們學(xué)習(xí)的積極性外，還可以通過(guò)大家的合作，更好地處理在操作加工過(guò)程中所遇到的問(wèn)題，進(jìn)而可以共同分析問(wèn)題，找到解決問(wèn)題的方法。

三、在操作過(guò)程中常出現(xiàn)的問(wèn)題

問(wèn)題一：控制刀具的方向。準(zhǔn)確地控制刀具的方向?qū)τ诔鯇W(xué)者來(lái)說(shuō)，準(zhǔn)確控制刀具的方向（兩個(gè)坐標(biāo)軸的方向：當(dāng)操作者面對(duì)著機(jī)床時(shí)，Z軸正方向水平向右，X軸正方向則是水平指向操作者）是最重要的，因?yàn)楸媲宸较蚩杀苊馐謩?dòng)加工時(shí)出現(xiàn)不必要的撞刀，特別是在刀架移動(dòng)超程時(shí)，要進(jìn)行取消超程的操作（如：刀架向﹣Z方向移動(dòng)時(shí)超程了，那么要解除超程則必須使刀架向﹢Z方向移動(dòng)），若方向不正確會(huì)造成機(jī)床的損壞。

問(wèn)題二：對(duì)刀操作是否正確。對(duì)刀編寫(xiě)程序并輸入車(chē)床之后，接下來(lái)的主要工作就是對(duì)刀了。數(shù)控車(chē)床的對(duì)刀方法有兩種，即定點(diǎn)對(duì)刀法和試切對(duì)刀法。對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)，對(duì)刀是非常難，又非常麻煩的。因?yàn)樗牟僮鞑襟E太多，不可能一次就完全掌握，只能在不斷地操作練習(xí)當(dāng)中，慢慢掌握并逐漸熟悉。在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)定點(diǎn)對(duì)刀法時(shí)，要注意強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)：一是在輸入刀補(bǔ)之前必須在位置頁(yè)面清零，二是若在加工過(guò)程中出現(xiàn)任何問(wèn)題，必須用<程序回零>鍵將刀具移動(dòng)到G50所設(shè)定的加工起始點(diǎn)；而試切對(duì)刀法不必清零，只是輸入刀補(bǔ)的頁(yè)面與定點(diǎn)對(duì)法不同，并且要記住試切時(shí)的測(cè)量值。運(yùn)用試切法對(duì)刀，在加工暫停后不必回到原起始點(diǎn)，在機(jī)床上任一位置都能繼續(xù)進(jìn)行加工（使用試切對(duì)刀法加工時(shí)，程序開(kāi)始不需要用G50指定刀具起始點(diǎn)）。

問(wèn)題三：尺寸調(diào)整。尺寸調(diào)整在數(shù)控車(chē)床加工中，因?yàn)檐?chē)床間隙或是手動(dòng)對(duì)刀產(chǎn)生的誤差等原因，不可避免地會(huì)出現(xiàn)尺寸誤差，如果加工誤差超出了允許范圍，那么必須要修改（指在能夠修改的情況下）。在進(jìn)行機(jī)床操作的教學(xué)中，一定要讓學(xué)生掌握如何進(jìn)行尺寸調(diào)整，因?yàn)橹挥袑W(xué)會(huì)了調(diào)整尺寸，才能更有效地提高加工精度。尺寸調(diào)整的方法有三種：修改刀補(bǔ)、移動(dòng)刀架及修改程序尺寸。我們?cè)诮虒W(xué)中要求學(xué)生對(duì)這三種方法都能掌握，以便在遇到不同的問(wèn)題時(shí)，使用不同的方法解決。其中，修改程序尺寸法是比較麻煩卻是相對(duì)有效的，因?yàn)橐坏┦褂眠@種方法，就必須把精車(chē)程序的所有相關(guān)尺寸都改變，但它不用考慮因?yàn)闄C(jī)床間隙導(dǎo)致刀補(bǔ)值的不準(zhǔn)確或是刀架重復(fù)定位的誤差，只要把尺寸變回原來(lái)的理想尺寸就可以進(jìn)行批量加工。

四、項(xiàng)目教學(xué)法的應(yīng)用

數(shù)控車(chē)床編程與實(shí)操課程是一門(mén)理論與實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科，其主要任務(wù)是訓(xùn)練學(xué)生數(shù)控編程和數(shù)控加工的能力。在教學(xué)中，教師應(yīng)如何處理好理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的關(guān)系，更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生既能學(xué)到理論知識(shí)，又能培養(yǎng)動(dòng)手能力，以達(dá)到提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，是擺在教師面前的一道必須探索的、不可回避的重要課題。采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，可以達(dá)到教與學(xué)共同提高的目的。例如在數(shù)控車(chē)床編程教學(xué)中我們選用了軸類(lèi)零件、套類(lèi)零件等作為載體，讓學(xué)生通過(guò)編制車(chē)削加工程序，掌握編程的基本方法、各種指令及代碼的使用、加工工藝方案的選擇等，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，教學(xué)的效果自然會(huì)很好。采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，有利于培養(yǎng)學(xué)生的多種能力。在本門(mén)課的實(shí)施過(guò)程中，既提高了學(xué)生的基礎(chǔ)理論、職業(yè)素養(yǎng)、編程能力、又提高了交流能力、管理能力、協(xié)作能力等的認(rèn)知能力，為學(xué)生今后的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

總之，在數(shù)控車(chē)床編程與實(shí)操教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合中職學(xué)生在編程學(xué)習(xí)和實(shí)際零件操作加工過(guò)程中的情況，探討數(shù)控車(chē)床零件加工中的程序編制問(wèn)題和操作生產(chǎn)中問(wèn)題，以項(xiàng)目教學(xué)法形式來(lái)提高數(shù)控車(chē)床編程與實(shí)操教學(xué)的有效性。這就要求教育者更加要重視教學(xué)方法，而不是教學(xué)內(nèi)容，重視的是教學(xué)過(guò)程，而不是教學(xué)結(jié)果，重視的不是學(xué)什么，而是怎樣學(xué)，從而在學(xué)生的人生當(dāng)中，建立一套學(xué)習(xí)方法，使他們能適應(yīng)社會(huì)的要求。