提高数控铣工教学效果的策略

王旭祥

摘 要 针对目前职高数控铣床教学的现状，笔者从补充和衔接文化基础知识、注重数控加工工艺路线的分析、传授编程的技巧、补充教材中缺失的实践指导部分四方面来提出提高《数控铣床》课教学质量的办法。

关键词 编程 操作 数控 工艺路线 实践指导

中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2013）07-0010-03

数控铣床作为先进的生产设备在机械厂里得到了广泛的应用，工人能操作数控铣床已成为机械厂的迫切要求。职高生是工人的后备军，职高生掌握数控技术已成为时代的要求。

一、补充和衔接文化基础知识

职校学生具有数学基础差、英语基础差的特点。可英语和数学（尤其是解析几何）是数控技术的理论基础。针对上述现状，我们对应用到的解析几何知识、英语知识作了补充和衔接。在教学中给予了足够的重视。譬如，列出操作面板键盘、对应的英文单词及其音标、释义和功能：（以FANUC 0i Mate-TB的部分键盘为例）

通过对有关的英语词汇的突破，使学生减少了学习中的困难。通过对笛卡尔坐标系及有关的解析几何知识的衔接，使学生打下扎实的基础。

二、注重数控加工工艺路线的分析

在编制数控铣床程序的过程中，工艺路线的确定和工艺文件的编制是很重要的。数控加工工艺路线中的工序划分，加工顺序的安排和走刀路线的确定是对编制程序的充分准备，在此基础上的工艺文件是数控加工的依据，产品验收的依据，也是操作者需要遵守和执行的规程，它是编程人员在编制加工程序时做出的与程序相关的技术文件。

可在教材中，无法找到相应的例题和习题，在教学中，师生忽视它的教学。这些因素导致学生舍本逐末，只重视编程，而忽视工艺路线的确定和工艺文件的编制，结果难学会。

因此，在讲加工工艺路线时，教师要多强调它的重要性。给学生指出如果只重视编程，而忽视工艺路线的分析，往往学不会数控技术。给学生指出只有在清楚工艺路线的基础上，才能编出好程序。

在教学过程中，教师要强化分析工艺路线的教学。在课内增加确定工艺路线的例题，在课外增加确定工艺路线的习题。在讲解编程章节例题时，先让学生写出工艺路线，然后讲解如何根据它们编出程序。在编制程序时，要求学生先确定加工工艺路线，然后根据加工工艺路线和数控铣床代码说明编出程序。经过这样的教学，学生就容易理解；经过这样的教学，学生就容易掌握。

三、传授编程的技巧

在职高数控铣床的教学过程中，学生最易出差错的地方是编程，学生最怕的地方是编程。针对以上情况，我们把编程过程分成分析、原点、坐标、关系、头尾、补偿、循环、子程序。通过这一分解，这一难题就化整为零，让学生觉得容易多了。

例如，铣削下图中工件轮廓，我们的编程步骤如下：

1.分析加工工艺

①为便于夹紧与对刀，工件加工前，工件四周的四个面须两两平行，并与大平面垂直，（否则，可用盘铣刀铣一下）

②夹持工件下面部分，并找正。用等高块（成对使用，上面印着高度和厚度）垫在工件下面，让机虎钳夹持工件7mm以上，用铜棒敲工件上表面，使工件处于水平位置。用扳手拧紧机虎钳，然后用铜棒敲扳手，直至敲一下旋动很少为止。

③换 16平底铣刀T01，铣出四个侧面，获得尺寸90、铣出4-R10曲面轮廓。

④铣出 80圆柱面和四个R40圆弧面。

⑤换 8平底铣刀T02，铣出四条槽，获得尺寸10。

2.确定工件坐标系原点

以上平面的中心为工件坐标系原点。

3.找出各个轮廓曲线拐点的坐标

根据加工工艺③，从零件图中分离出下图。根据下图，算出四个侧面和4-R10曲面轮廓在拐点处的坐标和铣刀进出点坐标：（-60，-60）、（-45，-60）、（-45，35）、（-35，45）、（35，45）、（45，35）、（45，-35）、（35，-45）、（-35，-45）、（-45，-35）、（-60，-20）。

根据加工工艺④，从零件图中算出 80圆柱面和四个R40圆弧面在拐点处的坐标和铣刀进出点坐标：（-60，-60）、（-40，-60）、（-40，0）、（-38.730，10）、（-10，38.730）、（10，38.730）、（38.730，10）、（38.730，-10）、（10，-38.730）、（-10，-38.730）、（-38.730，-10）、（-40，0）、（-40，10）。

根据加工工艺⑤，从零件图中分离出四条槽，选取其中一条（现取右边一条，如下图），算出它的坐标和铣刀进出点坐标：（50，0）、（50，5）、（20，5）、（20，-5）、（50，-5）。

4.写出各个拐点之间的关系

四个侧面和4-R10曲面轮廓：

G00 X-60. Y-60.

G01 Z-5. F100

G01 X-45. D51

Y35.

G02 X-35. Y45. R10.

G01 X35.

G02 X45. Y35. R10.

G01 Y-35.

G02 X35.Y-45. R10.

G01 X-35.

G02 X-45. Y-35. R10.

G03 X-60. Y-20. R15.

G01 Z2. F500

80圆柱面和四个R40圆弧面：

G01X-60Y-60

G01 Z-3. F100

G01 X-40. D51

G01Y0

G02 I40.

G02 X-38.730 Y10. R40.

G03 X-10. Y38.730 R40.

G02 X10. R40.

G03 X38.730 Y10. R40.

G02 Y-10. R40.

G03 X10. Y-38.730 R40.

G02 X-10. R40.

G03 X-38.730 Y-10. R40.

G02 X-40. Y0 R40.

G01 Y10.

G01 Z2. F500

选中的槽：

G90 G00 X50. Y0

G01 Z-3. F100

G01 Y5. D52

X20.

G03 Y-5. R5

G01 X50.

G01 Z2.0 F500

5.抄上头尾部分

在工件的各加工程序的顶部，分别加上类似的“头部”：

T___（槽，刀号为02；其余，刀号为01）

G90 G00 X0 Y0

G43 Z50. H01

S800 M03

Z2.

在工件的各加工程序的结尾处，分别加上相同的“尾部”：

G00 Z50.

M05

M30

6.加上右补偿（或左补偿、长度补偿、补偿取消）程序

在程序G01 X-45. D51前加上左补偿（G41），在程序G01 Z2. F500前加上刀具补偿取消（G40）后，加工四个侧面和4-R10曲面轮廓的程序如下：

O1000

G54

T01

G90 G00 X0 Y0

G43 Z50. H01

S800 M03

Z2.

G00 X-60. Y-60.

G01 Z-5. F100

G41 G01 X-45. D51

Y35.

G02 X-35. Y45. R10.

G01 X35.

G02 X45. Y35. R10.

G01 Y-35.

G02 X35.Y-45. R10.

G01 X-35.

G02 X-45. Y-35. R10.

G03 X-60. Y-20. R15.

G40 G01 Z2. F500

G00 Z50.

M05

M30

在程序G01 X-40. D51前加上左补偿（G41），在程序G01 Z2. F500前加上刀具补偿取消（G40）后，加工 80圆柱面和四个R40圆弧面的程序如下：

O2000

G54

T01

G90 G00 X0 Y0

G43 Z50. H01

S800 M03

Z2.

G00 X-60. Y-60.

G01 Z-3. F100

G41 G01 X-40. D51

G01Y0

G02 I40.

G02 X-38.730 Y10. R40.

G03 X-10. Y38.730 R40.

G02 X10. R40.

G03 X38.730 Y10. R40.

G02 Y-10. R40.

G03 X10. Y-38.730 R40.

G02 X-10. R40.

G03 X-38.730 Y-10. R40.

G02 X-40. Y0 R40.

G01 Y10.

G40 G01 Z2. F500

G00 Z50.

M05

M30

7.添上循环程序

工件中如果有孔加工，在孔加工程序中加孔加工固定循环。（本例没有）

8.加上子程序的调用（M98）

在程序中如果有数个相同的程序段，就把相同的程序段编成子程序。这样程序会变得很简单。在主程序中加入M98 P3001，在子程序中加入M99后，铣削四条槽的程序如下：

O3000T02

G54

G90 G00 X0 Y0

G43 Z50. H01

S1000 M03

Z2.

M98 P3001

G68 X0 Y0 R90.

M98 P3001

G68 X0 Y0 R180.

M98 P3001

G68 X0 Y0 R-90.

M98 P3001

G69

G00 Z50.

M05

M30

O3001

G90 G00 X50. Y0

G01 Z-3. F100

G41 G01 Y5. D52

X20.

G03 Y-5. R5

G01 X50.

G40 G01 Z2.0 F500

M99

四、补充教材中缺失的实践指导部分

职高数控铣床专业所采用的教材《数控机床加工技术》基本上是高校教材的缩写本，不是针对数控铣床而写，而且不注意到该学科实践强的特点。因此，要让学生学好，必须补充教材中缺失的实践指导部分。在教学中，补充编程的操作步骤；补充自动循环操作步骤；补充回零的操作步骤；补充手轮的操作步骤；补充点动的操作步骤；补充MDI的操作步骤。这对数控铣工的教学是很重要的。在操作之前，假若你对学生补了这一课的话，学生便能应用自如。譬如：针对学生不易掌握建立刀补的操作步骤的现状，我补充了在FANUC 0i Mate型数控铣床对刀的操作步骤。内容如下：

1.平口钳夹上一工件。

2.按[HANDLE]键→按[UNCLAMP]键（机床主轴不能为锁住，否则按[MCLOCK]键解除）。

3.按主轴上的换刀键，卸下刀具→换上寻边器→按主轴上的换刀键→按[UNCLAMP]键。

4.按操作面板SPINDLE中键[FWD]（主轴正转）→按MODE SELECT中键[HANDLE]（手轮）→手握可移动的手轮，转动手轮上HANDLE AXIS中旋钮，选择X轴或Y轴或Z轴，转动手轮上MULTIPLY中旋钮，选择进给速度？（或？0或？00）

5.如果寻边器的上下两部分已对齐，则用笔轻轻敲一下寻边器的下面部分，使寻边器的上下两部分不对齐。转动手轮，使寻边器轻轻接触工件左侧面（或右侧面、或前侧面、或后侧面），使寻边器的上下两部分刚好对齐（目测）→沿Z向移动退出与工件的接触→按MDI操作面板中[POS]键，用笔记下工件左侧面（或右侧面、或前侧面、或后侧面）的机床坐标值。

6.换1号刀。

7.转动手轮，将铣刀移到工件外侧，转动手轮，使铣刀端面大致与工件上表面等高（目测）。转动手轮，铣光工件上表面一小块（看见少量切屑切下即可）→Z向不动→X方向（或Y方向）手动退出工件铣削区。

8.按MDI操作面板中[POS]键，用笔记下Z向机床坐标值。

9.按操作面板SPINDLE中键[STOP]（主轴停止）。

10.按MDI操作面板中刀补键[OFFSET SETTING]进入刀补画面→按软键[F3]→光标移动到需要改变的位置→按回车键→在X处输入工件左右两侧面机床（下转第17页）（上接第13页）坐标值之和的一半，在Y处输入工件前后两侧面机床坐标值之和的一半，在Z处输入工件上表面Z向机床坐标值→按回车键。

11.2号刀、3号刀等均按以上步骤操作（各刀具X、Y向机床坐标值相同，第1步至第5步可省）。

学生对着步骤操作，差错减少了许多。

五、结论

在当前职高数控铣工教学中，还存在一些不足。我们可从补充和衔接文化基础知识、注重数控加工工艺路线的分析、传授编程的技巧、补充教材中缺失的实践指导部分四方面来优化数控铣工的教学，提高《数控铣工》课教学质量。

参考文献：

[1]孟富森，蒋忠理.数控技术与CAM应用[M].重庆：重庆大学出版社，2005.

[2]孙竹.数控机床编程与操作[M].北京：机械工业出版社，1999.

[3]邵俊鹏，董玉红.机床数控技术[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1999.

（责任编辑 刘 红）