数控车床实践教学的探索

钱灿荣

（肇庆学院 电子信息与机电工程学院，广东 肇庆 526061）

在数控技术的推动下，机械产业得到了飞速的发展，尤其是国内外数控新技术的发展，数控加工成为了机械产业不断发展的新动力.并且，数控技术的融入，实现了设计加工的高精度、高质量、高效率和自动化，很大程度上缩短了产品的研发期.所以，在面对机械产业快速发展的需求上，数控技术专业人才的培养也随之而来.从实际的情况来看，专业性的数控技术人才比较紧缺，关于全面性的人才培养仍是本科机械专业数控教育的关键.本文立足于数控车床实践教学的若干经验，从操作性的技能人才培养入手，就如何开展实践性教学，阐述几点教学经验.

1 在实践教学中，全面开展对刀环节与检验对刀是否正确的操作教学

实践教学的关键，在于学生的实际操作，对刀实际上是设置工件坐标系的过程，而对刀是整个数控车床进行的核心环节.对刀的好坏直接影响着零件加工的安全和精准性.所以，教师在该环节的教学中，要切实向学生落实这两方面的教学点.关于对刀实践教学，关键在于起刀点的确定和偏置参数的设定.在实践教学中，对刀方法主要有试切方法、定点对刀方法和光学仪器检测对刀方法，每一种对刀方法虽然形式有所不同，但对刀原理是相同的.而试切对刀方法在实践教学中，是最常用的对刀方法.

在实践教学中，利用了试切对刀方法进行对刀，主要的教学内容是切实做好对刀步骤的教学，对于每一个对刀步骤，老师先示范，然后让学生认真操作，并在实践中熟练各步骤的操作要领.以GSK980TD数控车床系统为例的试切对刀步骤如下：

（1）刀补清零：【录入】方式--按【刀补】键，显示刀补未清零界面，按【翻页】键翻页到刀补界面001处--按【箭头】键跳到001处—X0--按【输入】键，Z0--按【输入】键，2号、3号、4号、…N号刀补清零方法一样.

（2）对1号刀（把1号刀设为基准刀），刀具远离工件换刀，按【程序】--录入方式--【向下翻页】--T0100--按【输入】键--再按【循环启动】键.

对Z轴：①【启动主轴】转速在200转左右--【录入】方式--S1--【输入】键--再按【循环启动】键.

②【手动】方式--按正转键，刀尖轻微车Z轴端面，X轴方向退出，Z方向不变--【录入】方式--G50【输入】键--Zo.o【输入】键--再按【循环启动】键.（若有手轮可用手轮方式）.

对X轴：【手动】方式--刀尖轻微车工件外圆，Z轴方向退出，X方向不变，移动到安全位置停主轴，测量外径--【录入】--G50【输入】键—X（外径值）【输入】键--再按【循环启动】键.

（3）对 2号刀：【程序】--【录入】--TO200--按[输入]键--再按【循环启动】键.

对Z轴：【手动】方式，靠近工件，--【单步】方式，刀尖慢慢碰Z轴端面，碰到即停，--【刀补】--【录入】--光标移至102处，--输入Zo.o--按【输入】键，（若有手轮可用手轮方式）.

对X轴：【手动】方式，刀具靠近工件外圆，刀尖慢慢碰X轴外圆，碰到即停，--【刀补】--【录入】--光标移至102处，--输入X轴外径值，按【输入】键.

（4）对3，4，…N号刀的过程与2号刀相同，但要把光标移至 103、104、……10N处.

（5）检查对刀是否正确：

①【程序】【--录入】--T0101--按【输入】键 --再按【循环启动】键，--输入Go，X（对刀外径值+0.5mm），Zo.o--按【输入】键--再按【循环启动】键.

②【程序】--【录入】--T0202--按【输入】键--再按【循环启动】键，--输入 Go，X（对刀外径值 +0.5mm），Zo.o--按【输入】键--再按【循环启动】键.

③按上面两个步骤，两把刀刀尖停留的位置应该是设置点X（对刀外径值+0.5mm），Z0.0，并且是同一点，说明对刀正确，否则重新对刀.

注意，对刀后不能使用手动换刀键，否则对刀失败，刀补被清除.

2 刀具补偿量的修改：

在对刀的过程中，无论是何种对刀法，出现一定程度的偏差是不可避免的，尤其是对于初学的学生.所以，对于对刀刀偏量（刀具补偿量）的修改，是对刀教学的重要内容.在实际教学中发现，学生对于存在的刀偏量，往往是不知道如何下手修改，于是加工出来的工件尺寸跟图纸有误差.对此，为让学生学会偏量的修改操作，通过修改刀补使工件达到要求尺寸，以GSK980TD数控车床系统为例进行刀具偏量即刀补修改方法.

（1）让学生将设备设置成参数的主功能状态；

（2）【录入】方式--按【刀补】键--【翻页】键翻页到刀补界面001至00N处，按【箭头】键跳到所需刀号上--X（当时显示数值）--按【输入】键.；

（3）绝对坐标输入法：根据大减小，小加大的原则，在“001--00N”处修改，如2号刀切槽直径大了0.1mm，而在002处是X50.1，可输入X50.0，减少2号刀补；

（4）相对坐标法：如3号刀车外阶台时发现长度短了0.2mm，而在003处是Z60，可在3号刀Z轴刀补可输入W+0.2，即可.

（5）退出刀偏量的修改.

3 在实践教学中优化教学程序，确定数控车床编程的整体思路和方法

在数控车床教学中，学生对于数控编程的学习尤为重要.在此点上，教学的目标是“培养学生整体的编程思路”，而教学目标付诸于实践教学的时候，学生编程思路的整体构成是循序渐进的，一般是如下的演变过程：对零件图纸的分析，并在工艺的设计中，完成加工方案的确定，以及数控车床、刀具等的选择，进而形成最终的走刀路线；基于设计需求，构建零件的几何模型，并通过计算确定刀具的运动轨迹；在数控系统技术的基础上，对各零件的加工程序进行生成，并对相关的生成参数进行验证和优化，或用手工编程，以最终生成合格的零件.

在上述教学思路的引导下，实践教学主要是培养学生实际问题的处理能力，在实际操作下对相关技术流程进行熟练.在实践教学中形成“3环节、5步骤”的教学过程，才能完善学生整体的编程思路.利用“3环节、5步骤”，来构建系统的实践教学框架.并且在落实“3环节、5步骤”的实践教学中，教师充分发挥好指导的作用，操作技术的要点进行明确，以提高学生实际操作的有效性和安全性.

3环节是：一看和算，在看懂零件图样的基础上，准确计算出走刀轨迹的坐标值；二编和输，对清单进行编程，并将程序输入至车床数控系统中；三验和试，对编程好的程序进行仿真验证，并在验证之后进行调试，确保程序的准确无误.

5步骤是：①在进行程序编程之前，需要对零件的工艺进行全面的分析，尤其是加工工序、图样要求，都是要求在编程之前进行明确.并且在此教学环节上，学生对于刀具的选择、切削深度、切削速度、转速的控制，在实际学习操作中积累经验.②在工艺的分析基础上，建立工件的坐标系.③走刀运动轨迹的确定，是数控车床的关键.在该步骤，选择好的加工工序、方案和路线，并写出坐标值.④在以确定的走刀轨迹基础上，需要进行清单程序的编写.⑤程序编写之后，对程序进行验证和调试.在该环节上，要特别注重学生操作的引导.

4 在实践教学中优化操作程序

数控车床的操作要点，在于操作能力的培养.学生在实际操作中，操作细节的好坏，直接影响着数控车床工作的成败.所以，在该部分的教学上，要在实践中培养学生操作能力和细节处理的能力.从实践教学的经验来看，操作编程的教学要点主要有如下：

4.1 对于走刀路线的确定.走刀的起刀和退刀点确定，是在毛坯尺寸的考虑之下，对起始点的位置进行精准的确定.起刀点的位置不能选择离零件毛坯过近，也不能太远，太远的起刀点会增加走刀的时间，降低了车床的工作效率.在退刀上，要注意足够的空间，这是防止工件与刀具碰撞的关键.

4.2 编程的关键在于指标的设置，尤其是设置好编程的指标，是后续车床操作的前提.

4.3 倒角起刀点的坐标确定.基于倒角起刀点的精准度需求，其起刀要预留余量.并在精准的计算下，确定倒角起点在纵向和横向的坐标值.

4.4 切断刀的宽度考虑.一般情况下，切断刀的宽度在2mm至4mm，这就决定了槽的宽度要大于切断刀，以确保槽的加工工艺.

4.5 加工中，控制螺纹的端点距离是关键.在数控车床中，车螺纹具有一定的加速和减速的过程，这就强调：在该段加速和减速的距离下，螺距无法形成均匀的状态.据此，在车螺纹的过程中，要确保两端设置出足够的加减速的距离，若在允许的情况下，一般每边保留一个螺距的距离.

4.6 对于直角退刀技术的掌握.在退刀操作中，首先要注意工件与刀具的碰撞问题.据此，为避免碰撞问题的出现，在退刀中，以直角退刀的方式为宜.这点，在实践教学中，是需要特别明确的学生操作要点之一.

5 结语

数控车床已成为机械产业发展进程的重要元素，关于全面型、创新型的技术人才培养，是数控车床教学的关键.实践教学模式是新的社会需求背景下，数控车床实践教学是大学本科机械专业必修课程，在实践教学中，落实对刀方法、检验对刀是否正确、修改刀偏量、程序编程、操作等方面的技术，是提高人才培养质量，切实提升人才综合素质的重要举措.所以，在面对社会需求的变化和人才培养机制的需求下，要全面而具体的开展数控车床实践教学，实现多技能、复合型、全面型、创新型人才的培养.

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