国际象棋的“国王”的数控加工

黄春萍++郭刚

【摘 要】通過以国际象棋中的“国王”为例，对其进行绘图、安排加工工艺、分析坐标点，进行手工编制程序，最后通过实际数控车削加工。主要目的是要求学生掌握基本零件的数控车削加工工艺，能够独立完成加工过程，提高学生工程训练综合能力。

【关键词】国际象棋；数控车削加工；工程训练

如何提高中职学生的工程训练综合能力一直是摆在中职学校工程训练重要研究内容。中职学生具有学习能力较弱、学习积极性不强的行为特点，促使着中职教学研究尽可能摆脱传统工程训练的教学模式。国际象棋具有典型的回转体的特点，里面中的“国王”的大小、形状的难易程度又正好适合中职学生锻炼自己的综合实践能力。

一、图纸绘制

选择CAXA作为绘图软件。打开CAXA软件之后，选择可视窗口大小为A4号纸的尺寸210mm*297mm。在CAXA自带的图纸库中调用A4图纸的图框，然后按照数控车削走刀的方向将“国王”横向头部在右的摆放绘制。利用软件中的直线、圆弧以及等距线、镜像等命令依次绘制出“国王”的基本轮廓。轮廓绘制完毕后检查曲线是否绘制完毕，有没有出现没有闭合的情况，检查完毕后标注尺寸，按照加工的顺序标注以最右端面作为基准分别标注出“国王”的各个长度以及直径大小，如图（1）“国王”机械图纸；

二、加工前的准备及工艺安排

作为职业学校机械专业工程训练项目，根据学生自身机械知识的掌握情况。在训练过程中对毛坯以及机床、刀具的选择要具备以下几点：

1.毛坯要求选择易于加工；工程训练主要是要求学生掌握切削加工过程，通过训练要求学生掌握程序的编制、切削三要素的理解以及切削过程。毛坯不能选择难切削的材料，否则会影响学生对操作过程的掌握。

2.机床要求选择易于独立操作；工程训练要求学生独立完成工件的加工过程，就要求机床型号、大小以及复杂程度的选择倾向与学生独立操作的需求。

3.刀具的选择要求方便学生操作，切削寿命较长，不易于磨损断裂；数控机床的刀具一般选择机架式可拆式刀片刀具，省去学生磨刀的环节，为学生节省更多的时间去练习操作机床。

（一）毛坯及机床刀具选择

根据图（1）中所绘制的尺寸最大直径为Ф38mm，“国王”总长度为107mm，选择出加工的毛坯的材料以及尺寸大小。毛坯为铝合金国产6063铝棒材料，尺寸为Ф40*130mm；机床选择：型号：GSK980TD；编制如表（1）加工工艺卡所示。

表（1）加工工艺卡

刀具的选择：在车削的过程中，车刀的切削部分是在较大的切削抗力，较高的切削温度和剧烈的摩擦条件下进行工作的。车刀的切削部分是否具备优良的切削性，能直接影响车刀的寿命长短和切削效率的高低，也影响加工质量的好坏，因此车刀的切削部分材料应该满足以下的要求：

1.应该具有的耐磨性

2.应该具有耐热性

3.应该具有足够的强度和韧性

4.应该具有良好的工艺性

根据以上所叙述的对刀具的性能和材料的要求，分别选出粗加工、精加工和切断三种刀具，如表（2）刀具工艺表；

（二）程序编制

根据图（1）中绘制的零件图找出“国王”形状的各个节点的坐标，利用CAXA绘制出各个节点图，如图（2）“国王”点坐标图；

将编程的坐标系原点放置与“国王”图形的最右端中心位置，依次从A-V的坐标如表（3）节点坐标表所示；

本次训练要求学生通过对功能代码的掌握，能够正确的运用M功能指令以及G代码指令对该坐标图进行编程。程序中要求分为粗加工、精加工以及切断阶段；

（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、加工及成型过程

将编制好的程序录入广州数控GSK980TD机床系统中，然后在“模拟仿真”界面下对录入的程序进行模拟仿真校验，检查程序轨迹是否正确。按下“回机床原点”硬键，对机床进行回机床原点操作。在“录入”状态下输入“T0100”、“M03 S600”准备对1号刀进行对刀操作，将刀具切至在工件的最右端圆心的位置后，再次输入“G50 X0 Z0”确定工件坐标原点，依次类推分别对出2号刀左偏刀和4号切断刀的位置。

在“自动加工”状态下按下“循环启动”按钮，机床进入如图（3）图（3）所示切削加工过程，等待加工完毕后，取出工件。如图（4）所示国际象棋“国王”加工成型。

四、结束语

本文通过介绍国际象棋中的“国王”的制造加工过程，主要目的是提高职业学校学生的加工实践能力。通过对国际象棋的“国王”进行绘制图纸，完成零件的准备工作，要求学生独立完成程序的编制以及独立完成零件的加工过程；通过这一系列的加工流程要求学生掌握基本零件的加工过程以及方法，熟练掌握数控车床的程序编制以及加工过程；同时对国际象棋的数控加工也提高了学生对数控机床的操作兴趣，进一步提升了机械实训的教学效果；

基金项目：广东省中职创新创客教学项目。

作者简介：

黄春萍（1988-），女，廣东湛江市，中职教师，中学二级职称，就职于佛山市三水理工技工学校，研究方向：机械制造及其教学研究。

郭 刚（1989-），男，汉族，山东菏泽人，本科，广东工业大学实验教学部助理实验师。

参考文献：

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