数控技能鉴定考试中应试技巧

邓 敏

（长江工程职业技术学院，武汉 430212）

湖北省劳动技能鉴定中心组织的数控技能鉴定仿真考试中，要求考生在数控仿真软件上完成给定图纸零件的加工编程过程。时间为2小时，最后的考试成绩是以考生操作过程正误及最后加工零件的尺寸来评分。本文将从数控车、铣两个方面来介绍其操作过程中相关一些应试技巧。

1 数控车工技能鉴定操作技巧

如下图1所示，是去年6月份数控车床中级工技能考试题目，现以该题讲解其加工操作过程中若干技巧。

技术要求：

图1 中级工车工考题

毛坯尺寸：φ50×122

未注公差尺寸，允许误差±0.07

拿到图纸，我们首先进行工序分析，制定其加工工艺路线，见表1：

我们打开上海宇龙数控仿真软件，选择华中标准前置刀架数控车床。

表1 简易工艺过程

1.毛坯选择和安装技巧

图纸规定我们选择毛坯φ50×122，我们观察图纸可以知道，加工完成后的零件是有一个内孔，所以我们在开始定义毛坯时，就可以定义一个带内孔的毛坯，这在数控仿真软件也是可以实现的。我们定义毛坯为φ50×122，其中内孔尺寸为φ18×22.15。这样在未加工前，我们就可以保证内孔φ18和长度22.15两个尺寸的精度，同时也降低我们编程及加工的工作量。在安放零件的过程中，我们点击弹出小键盘上的引出键，让零件伸到不能伸为止。注意每次安装零件时，都应该这样操作，以保证每次卡盘夹工件长度相等（系统默认为10mm），以方便后续掉头对刀加工等操作的进行。

2.选刀技巧

前面已经分析过，加工左半部分需用两把刀具：1把外圆车刀、1把内孔车刀。点击软件界面上刀具选择按钮，弹出“刀具选择”对话框。在该对话框中，有两种类型的刀片可供选择：“标准”和“定制”。一般情况下，在平常练习的时候，多选用类型为“标准”的刀片，选择这种刀片，其刀尖均有一定的半径（实际刀具也应该是这样的），为了减少后续对刀及编程的复杂程度，我们通常将刀具刀尖半径手动修改为0。事实上，在技能鉴定考试中，我们是无法修改刀尖半径值的。然而，在“定制”刀片一栏里，有少数刀片刀尖半径就为0，可以直接选用这样的刀片进行加工编程，可以减小后续编程工作量。更为重要的是，如果选用刀尖半径不为0的刀具加工，在某些情况下，即使在编程时进行了刀尖半径补偿工作，有些尺寸也无法达到技能鉴定对零件尺寸的要求。比如：此题在加工右半部分外圆轮廓时，由于圆弧较多，如果不选用刀尖半径为0的刀具加工，很多尺寸是无法达到图纸上所设定的精度要求的。这一点，在技能鉴定过程中，要求在有限时间内，编程及加工出合乎尺寸的零件就显得尤为重要。当然需要说明的是，并非所有的加工都可选用刀尖半径为0的刀具进行加工，此时在编程时就必须进行刀尖半径补偿。刀具见表2。

表2 刀具参数

3.对刀技巧

数控机床在进行自动加工前，必须建立机床坐标系和工件坐标系（也称编程坐标系）之间对应关系，这一操作过程，即为对刀。对刀的精确度直接影响最后加工的精度，数控车床常用的对刀方法有试切法对刀和对刀仪自动对刀，其中以试切法对刀应用最多。

对于华中数控系统车床而言，试切法对刀的原理是在刀偏表中设定试切直径和试切长度，机床自动计算出工件右端面中心点（以右端面中心点作为工件坐标系原点）在机床坐标系中的坐标值，其它一些数控系统车床试切法对刀和此大同小异。

教师平常在给学生讲解时所使用的方法，其操作步骤较为复杂。“将刀尖对准工件边缘”这样一个操作，需要操作者谨慎操作和占用大量时间，并且这种方法所得的数据，也只是一个近似值。对于技能鉴定要求尺寸精度较高的场合，这样对刀精度往往无法达到要求。笔者在平时教学中，根据对刀原理，总结出一个更为简便的方法。简述如下：

①用加工刀具试切工件外圆，进给量不可太大，试切完毕，刀具无须退回，保持刀尖位置不动。

②点击软件上“测量”菜单项，选择“剖面图测量”，在弹出的对话框中点击刀具所切线段，线段由红色变为黄色，记下下面对话框中对应的X和Z值。

③点击软件功能面板上“刀具补偿”软键、“刀偏表”软键，将X值和Z值输入到对应刀号试切直径和试切长度栏中。

④手动移动刀具，沿Z轴正方向退刀。

⑤点击“刀位转换”，换其它刀具重复上面步骤①～③。

从原理上讲，两种方法本质是一样的，但第二种方法，可以大大减小对刀操作工作量，节约对刀时间，更为重要的是，第二种方法可使每把刀对刀精度为100%，没有一点误差。这对于参加技能鉴定的考生而言，无疑可以起到事半功倍的效果。

回到本题，在刀架对应的刀位点装好所选的刀具后，接下来进行对刀操作，按照第二种方法进行操作。观察图纸可以发现，图纸左半部分加工后的零件外径基本尺寸为φ48，而我们定义的毛坯外径为φ50，加工余量仅为2mm，这样在进行第一把外圆车刀试切对刀过程中，很容易多切。为避免这一点，可先将毛坯掉头装夹，将其伸出最长，先切右端面，以此时右端面中心点作为、工件原点来进行对刀，对刀完毕后，再将工件调转回来。由于两次毛坯伸出的长度是一样，工件的长度没有改变，所以两次工件右端面中心与机床坐标系坐标原点的相对距离是一样的。接下来，进行第2把内孔车刀对刀操作，由于第2把车刀刀尖半径不为0，因此还要在数控机床“刀补表”中输入相应半径值和刀尖方位。

将如下程序输入到数控系统中，进行自动加工。（编程相关知识请读者参考有关教材）

表3 左边加工程序

4.保证总长技巧

加工完左半部分后，将零件掉头，由于毛坯总长是122mm，而最终零件总长为120±0.02mm，毛坯整个长度比图纸上总长多出2mm，可按如下方法保证最长。

点击“刀位转换”按键，将第3把刀具转为当前加工刀具，采用“手动”方式试切工件端面（注意不可切太多，以免将工件切短），沿X轴正向退刀，不可有Z轴位移。此时测量零件总长比图纸要求总长还长多少，如长1.526mm。机床显示设置中将坐标系改为“相对坐标系”显示，通过点击“刀偏表”里“Z轴置零”软键将Z轴相对坐标值置零，此时面板上Z轴的相对实际位置显示为0，然后通过手动方式将刀架向Z轴负方向移动1.526（面板上显示Z的相对坐标值为-1.526），然后将刀具沿X轴负向移动即可切掉多余的长度。并且在3号刀具对应的试切长度栏输入0，数控系统完成3号刀Z偏置的计算。

3号刀具对刀完毕，进行4号刀具的对刀操作，方法同前，在此不再累赘。图2是对刀完毕后“刀偏表”面板。

图2 刀偏表面板

观察面板很容易发现，1＃、3＃和4＃刀对应的X偏置均相同，为-388.634。这并非一个巧合，其原因在于，这3把刀具的刀尖半径均为0，且都是外圆车刀，系统默认刀柄长度均为60mm，所以刀尖到工件原点的相对距离相等，即X偏置相等。这其实是可作为一个结论来使用：如果我们使用刀具刀尖半径为0，并且为外圆车刀，X偏置值固定为-388.634。在考试时能记住这一结论，那么本题中1＃、3＃和4＃刀对应的试切直径一栏无须再输入数值，（试切直径对应计算X偏置，试切长度对应计算Z偏置，计算过程由CNC装置完成）直接将-388.634输入到相应的刀号的X偏置栏即可。这样又可减小很多工作量，节约时间，这对于技能鉴定考试中考生而言，无疑是非常重要的。但注意：-388.634这个数值仅对于当前数控系列型号，即华中数控前置刀架数控车床适用，而对于其它系列，该值是有所变化的。将如下程序输入到数控系统中，即可完成右半部分自动加工。

表4 右部分加工程序

整个零件的加工至此全部完成，经过对每一个部分的尺寸测量，最后的加工零件所有的尺寸均达到了图纸规定的尺寸精度要求。

2 数控铣工技能鉴定操作技巧

对于数控铣床，在进行自动加工前，同样需要进行对刀操作，由于铣床是三轴联动，所以需对X、Y和Z三个方向分别进行对刀。即确定出工件坐标系原点在机床坐标系中的具体数值。关于具体步骤，读者可参看有关教材。

在仿真软件上铣床对刀过程中，通过反复练习发现，如果选用长方形毛坯，并以上表面的中心点作为编程原点时（铣床编程里大部分都是这种情况），当我们选定某一机床系统（比如华中数控标准铣床），毛坯在安放时采用系统默认位置，不论毛坯尺寸如何变化，毛坯的中心点的X和Y坐标相对主轴的相对距离一定，即在对刀时工件原点X和Y在机床坐标系中为一定值。对于华中数控标准铣床该值始终为X＝-500 Y＝-415。这是由于软件本身设计时，所具备的一个规律。由此在铣床对刀时，X和Y值无须通过对刀操作来算出，直接记忆相关结论即可，唯一需要通过对刀计算的是Z坐标值。这样大大节约时间，让考生将更多的时间花在编程而非机床操作上面。

3 结束语

通过上面阐述我们知道，机床操作是一个既繁琐而又需要细心谨慎的工作。在技能鉴定考试中，想要取得好的成绩，除了有扎实的编程功底外，还需掌握其中若干操作技巧。在去年的6月份中级工数控技能鉴定考试中，笔者所带的班级学生数控考证通过率和高分率都很高。这除了学生平时刻苦努力外，与笔者考前给他们介绍这些操作方面应试技巧肯定也是分不开的。事实证明，只要灵活运用好这些技巧，在相关考试中定会带来事半功倍的效果。

［1］陆全龙.数控机床［M］.武汉：华中科技大学出版社，2008.