國際象棋的“國王”的數控加工

黃春萍++郭剛

【摘 要】通過以國際象棋中的“國王”為例，對其進行繪圖、安排加工工藝、分析坐標點，進行手工編制程序，最后通過實際數控車削加工。主要目的是要求學生掌握基本零件的數控車削加工工藝，能夠獨立完成加工過程，提高學生工程訓練綜合能力。

【關鍵詞】國際象棋；數控車削加工；工程訓練

如何提高中職學生的工程訓練綜合能力一直是擺在中職學校工程訓練重要研究內容。中職學生具有學習能力較弱、學習積極性不強的行為特點，促使著中職教學研究盡可能擺脫傳統工程訓練的教學模式。國際象棋具有典型的回轉體的特點，里面中的“國王”的大小、形狀的難易程度又正好適合中職學生鍛煉自己的綜合實踐能力。

一、圖紙繪制

選擇CAXA作為繪圖軟件。打開CAXA軟件之后，選擇可視窗口大小為A4號紙的尺寸210mm*297mm。在CAXA自帶的圖紙庫中調用A4圖紙的圖框，然后按照數控車削走刀的方向將“國王”橫向頭部在右的擺放繪制。利用軟件中的直線、圓弧以及等距線、鏡像等命令依次繪制出“國王”的基本輪廓。輪廓繪制完畢后檢查曲線是否繪制完畢，有沒有出現沒有閉合的情況，檢查完畢后標注尺寸，按照加工的順序標注以最右端面作為基準分別標注出“國王”的各個長度以及直徑大小，如圖（1）“國王”機械圖紙；

二、加工前的準備及工藝安排

作為職業學校機械專業工程訓練項目，根據學生自身機械知識的掌握情況。在訓練過程中對毛坯以及機床、刀具的選擇要具備以下幾點：

1.毛坯要求選擇易于加工；工程訓練主要是要求學生掌握切削加工過程，通過訓練要求學生掌握程序的編制、切削三要素的理解以及切削過程。毛坯不能選擇難切削的材料，否則會影響學生對操作過程的掌握。

2.機床要求選擇易于獨立操作；工程訓練要求學生獨立完成工件的加工過程，就要求機床型號、大小以及復雜程度的選擇傾向與學生獨立操作的需求。

3.刀具的選擇要求方便學生操作，切削壽命較長，不易于磨損斷裂；數控機床的刀具一般選擇機架式可拆式刀片刀具，省去學生磨刀的環節，為學生節省更多的時間去練習操作機床。

（一）毛坯及機床刀具選擇

根據圖（1）中所繪制的尺寸最大直徑為Ф38mm，“國王”總長度為107mm，選擇出加工的毛坯的材料以及尺寸大小。毛坯為鋁合金國產6063鋁棒材料，尺寸為Ф40*130mm；機床選擇：型號：GSK980TD；編制如表（1）加工工藝卡所示。

表（1）加工工藝卡

刀具的選擇：在車削的過程中，車刀的切削部分是在較大的切削抗力，較高的切削溫度和劇烈的摩擦條件下進行工作的。車刀的切削部分是否具備優良的切削性，能直接影響車刀的壽命長短和切削效率的高低，也影響加工質量的好壞，因此車刀的切削部分材料應該滿足以下的要求：

1.應該具有的耐磨性

2.應該具有耐熱性

3.應該具有足夠的強度和韌性

4.應該具有良好的工藝性

根據以上所敘述的對刀具的性能和材料的要求，分別選出粗加工、精加工和切斷三種刀具，如表（2）刀具工藝表；

（二）程序編制

根據圖（1）中繪制的零件圖找出“國王”形狀的各個節點的坐標，利用CAXA繪制出各個節點圖，如圖（2）“國王”點坐標圖；

將編程的坐標系原點放置與“國王”圖形的最右端中心位置，依次從A-V的坐標如表（3）節點坐標表所示；

本次訓練要求學生通過對功能代碼的掌握，能夠正確的運用M功能指令以及G代碼指令對該坐標圖進行編程。程序中要求分為粗加工、精加工以及切斷階段；

（1） 粗加工程序： （2）精加工程序

O0100； O0200；

N0010 G98 G00 X50 Z100； N0010 G98 G00 X50 Z100；

N0020 T0101； N0020 T0202；

N0030 M03 S600； N0030 M03 S800；

N0040 G00 X42 Z2； N0040 G00 X42 Z-107.4；

N0050 G71 U0.5 R0.3； N0050 G73 U6.5 R7；

N0060 G71 P70 Q140 U0.2 W0.1 F80； N0060 G73 P70 Q200 U0.2 W0.1 F50；

N0070 G00 X13； N0070 G00 X37.5；

N0080 G01 Z-11； N0080 G01 Z-107.4；

N0090 X22； N0090 G02 X35.1 Z-101.4 R6.81；

N0100 Z-17； N0100 G02 X28.5 Z-89.4 R8.67；

N0110 X28； N0110 G02 X30 Z-83.4 R5.55；

N0120 Z-80； N0120 G03 X13.5 Z-51.9 R53.4；

N0130 X39； N0130 G01 X27；

N0140 Z-111； N0140 G02 X23.4 Z-45.9 R6.75；

N0150 G00 X50 Z100； N0150 G03 X20.4 Z-42.9 R3.81；

N0160 M30； N0160 G02 X18 Z-38.4 R3.36；

% N0170 G01 X26.73 Z-27.195；

N0180 G02 X21 Z-17.4 R8.37；

N0190 G02 X12.51 Z-11.4 R4.89；

N0200 G02 X0 Z0 R10.59；

G00 X50 Z100；

%

三、加工及成型過程

將編制好的程序錄入廣州數控GSK980TD機床系統中，然后在“模擬仿真”界面下對錄入的程序進行模擬仿真校驗，檢查程序軌跡是否正確。按下“回機床原點”硬鍵，對機床進行回機床原點操作。在“錄入”狀態下輸入“T0100”、“M03 S600”準備對1號刀進行對刀操作，將刀具切至在工件的最右端圓心的位置后，再次輸入“G50 X0 Z0”確定工件坐標原點，依次類推分別對出2號刀左偏刀和4號切斷刀的位置。

在“自動加工”狀態下按下“循環啟動”按鈕，機床進入如圖（3）圖（3）所示切削加工過程，等待加工完畢后，取出工件。如圖（4）所示國際象棋“國王”加工成型。

四、結束語

本文通過介紹國際象棋中的“國王”的制造加工過程，主要目的是提高職業學校學生的加工實踐能力。通過對國際象棋的“國王”進行繪制圖紙，完成零件的準備工作，要求學生獨立完成程序的編制以及獨立完成零件的加工過程；通過這一系列的加工流程要求學生掌握基本零件的加工過程以及方法，熟練掌握數控車床的程序編制以及加工過程；同時對國際象棋的數控加工也提高了學生對數控機床的操作興趣，進一步提升了機械實訓的教學效果；

基金項目：廣東省中職創新創客教學項目。

作者簡介：

黃春萍（1988-），女，廣東湛江市，中職教師，中學二級職稱，就職于佛山市三水理工技工學校，研究方向：機械制造及其教學研究。

郭 剛（1989-），男，漢族，山東菏澤人，本科，廣東工業大學實驗教學部助理實驗師。

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