机械加工工艺在《数控编程与实训》教学中的应用

机械加工工艺在《数控编程与实训》教学中的应用

刘振华

【摘 要】经对忻州地区学校的<数控编程与实训>教材及教学方法的研究,发现了教学过程中存在的问题.通过实践证明,在讲解<数控编程与实训>课程及实训中加入机械加工工艺的内容,可以提高学生的实际加工技能.

【期刊名称】《机械管理开发》

【年(卷),期】2011(000)002

【总页数】3页(P180-181,184)

【关键词】数控编程;实训;加工工艺;职业教育

【作 者】刘振华

【作者单位】忻州职业技术学院,山西,忻州,034000

【正文语种】中 文

【中图分类】G642.41

0 引言

经调查研究发现，我国对熟练掌握数控技术的人才需要越来越大。但是数控编程课程的传统课堂教学却以书本知识为本,对、数控加工生产企业的实际情况了解不多,缺乏实习实践经验,使理论教学与实际践脱节,学生的可持续发展能力受到制约。为了解决这些问题，近年来，“项目教学法”、“模块教学法”、“一体化教学”等先进教学方法已在职业院校广泛开展；但是学生毕业后是否可以适应企业的要求仍然存在一定问题。通过对我校及本地区职业院校的调查发现，学生在顶岗实习和毕业后就业时也会碰到同类问题：学生在学校中可以加工出复杂的零件，但到了企业后却对很多简单零件的加工难以入手。究其原因，是在数控编程与实训的课程中，忽略了对机械加工工艺的分析，造成了学生对于工艺不理解。虽然各个学校都开设有《机械加工工艺》课程，但机械加工工艺的范围广泛，涉及到金属切削时多以普通机床为主，虽然原理大致相同，但因数控机床的高精度特点，生产实际中会与书本上的普通机床的理念有所不同。

1 现行教材和实训中的存在问题[1]

以数控编程中的数控车削部分来说明。

1.1 对教材的分析[2]

经过对当前职业院校《数控编程与实训》教材分析，可以发现数控车削加工零件类型，见图1。加工工艺大致如下：

图1 数控车削零件的外形加工图

1）车端面；2）从右至左粗车各圆柱面和倒角；3）从右至左精车各圆柱面和倒角；4）粗加工R 70圆弧面；5）精加工R 70圆弧面；6）切槽；7）车螺纹；8）切断。刀具选择如下：(1)90°外圆车刀T0101，用于车端面，粗、精车各圆柱面和倒角。(2)35°外圆车刀T0202，用于粗、精车R 70圆弧面。(3)切断刀（宽3 mm）T0303，用于切槽和切断。(4)螺纹刀T0404，用于车螺纹。

图1此类零件作为典型零件，加工工艺与刀具选择在各类教材中大体一致。从结构上看,此零件包含了数控车削的基本加工。例如，外圆加工、锥度加工、圆弧加工、螺纹加工，是个非常典型的例子。但是，绝大部分教材把此例子作为最后数控车削的综合应用题目，这是非常有局限性的。①从图样上分析，所有尺寸都没有尺寸公差和形位公差，端面与外圆表面没有粗糙度要求，零件为单一零件，不涉及装配，无法使学生建立工件对于精度的要求。②从加工工艺上分析，零件的加工没有涉及到零件毛坯的选择，没有指出毛坯是锻件还是铸件等，加工的第一道工序是平端面，后面直接进行外圆的粗、精加工，这也与实际的加工情况不同。工件的加工只是一头加工，不需要掉头装夹，加工完后直接切断，这也与实际加工有较大区别。实际加工中，绝大多数轴类、轴套类零件都需要考虑掉头装夹的问题。③从刀具选择上分析，加工此类零件用了4把刀具，正好符合现在大多数学校使用的旋转刀架。刀具包含外圆刀、切断刀、螺纹刀，也可锻炼学生对刀具的训练。但在加工内孔时会用到内孔刀，其装夹和对刀方法与外圆刀等刀具有所不同，未能涉及其实训。

1.2 对职业院校实训的调研

经对本地区的职业院校调研，发现绝大多数学校数控编程实训是以验证数控编程课程所讲授的实例为主。通常的实习顺序为：数控车床面板熟悉—数控车削对刀练习—车削外圆练习—车削台阶轴练习—典型零件加工。在加工过程中，同样存在很多问题[3]：1）加工零件不考虑加工精度，只简单规定尺寸；有些规定加工尺寸，但是缺乏量具；量具也只有游标卡尺和千分尺。2）加工材料多为尼龙棒，学生在加工时不考虑进刀量，虽在所编程序中有精车，但在加工过程中没有粗精加工的概念。在刀具运动过程中也不区分刀具轨迹。3）典型零件加工是一次装夹，加工螺纹时没有相应的螺母进行配合测试。平端面不加工中心孔，对于加工工件定位只是简单的三爪卡盘装夹。零件毛坯直接进行装夹，用粗基准完成整个零件的加工。

可以看出，大多数学校不论是在教学过程中还是在实训过程中，对于尺寸公差和形位公差都没有严格要求，虽然学校加大了实习的投资力度，但对加工零件也只停留在“加工外形”上，这从本质上说都没有达到教学的要求。机械加工工艺中，如何制定加工工艺来保证各个公差，达到装配和使用要求，总是最重要的内容。这也正是学生在参加工作后，不能尽快适应岗位的直接原因。

2 机械加工工艺在《数控编程与实训》课程中的应用[4]

数控编程与实训课程改革中，一定要结合机械加工工艺的内容，要在加工中注意对尺寸公差和形位公差的控制。这些可以通过对上述典型零件的加工进行修改来实现，修改后的图样，见图2。

图2 数控车削实训图

1）图样分析：（1）零件外形轮廓。图样中包括的轮廓形状有：普通外圆、圆弧、螺纹退刀槽、螺纹。（2）图样尺寸分析。①长度方向有尺寸公差的尺寸有3个，图中15、20等尺寸没有公差；②直径 40圆公差为负公差0.021 mm，50 mm圆公差为负公差0.033 mm；③锥面粗糙度为Ra 1.6 mm；④左端外圆与锥面与工件回转轴线的同轴度为0.05 mm。

2）加工工艺分析：（1）机床分析。加工前，首先要根据加工精度对机床进行分析。对于图上的同轴度要求，首先要对机床回转精度进行测试，其次考虑三爪卡盘的精度。（2）毛坯分析。对毛坯的尺寸和材料进行分析。拿到毛坯后先对毛坯的尺寸进行测量。确定加工余量。（3）工艺分析。①夹一头，平端面，车工艺台阶，打中心孔；②掉头夹工艺台阶，打中心孔，一夹一顶粗车外圆；③加工 40台阶。④掉头用铜皮夹 40台阶，一夹一顶，粗、精车外圆；⑤粗、精车圆弧；⑥切槽；⑦车螺纹；粗加工与半精加工，留磨耗值精加工。（4）刀具分析。①90°外圆车刀T0101，用于车端面，粗、精车各圆柱面和倒角；②35°外圆车刀T0202，用于粗、精车R70圆；③切断刀（宽3 mm）T0303，用于切槽和切断；④ 螺纹刀T0404，用于车螺纹。⑤ 注意：这里刀具依然没有内孔刀，可另增加钻孔与镗孔工件进行加工实训。

3）改进总结［5］：通过对图样行改进，增加了机械加工工艺的内容。实践证明，这样可以提高学生的综合能力。更改图样和加工工艺后，在教学和实训中也相应增加了对学生实际加工能力的培养。例如，图样包含了尺寸公差、形位公差、表面粗糙度，可与机械制图更好的结合，锻炼学生看懂实际加工图样的能力；通过对图样中未注公差的分析，可使学生了解图样中未注公差的精度。图样中长度15尺寸未注，但其也有公差要求，通常为IT13、IT14级精度，具体公差可让学生查表得出。对退刀槽的宽度，也可对学生进行提问，使其回忆《机械加工工艺》的内容。

4）实训中，通过对机床进行分析，可以使学生学会如何测量机床的回转精度和卡盘精度，使学生熟悉百分表等量具的使用，还可就此向学生提出如何解决卡盘精度的问题，并将此作为实训课程后理论教学中的补充。在加工完成后，让学生对其加工出的零件进行测量，并要求其找出加工精度不达标的原因。可以组织学生分组讨论，提出改进意见。在实习中还可以组织同一零件分层次重复加工，即第一次实习中零件精度不达标的同学，通过讨论后改进加工工艺加工。对第一次实习中零件精度达标的同学，组织讨论现有设备可以加工到的精度的范围，并在下一次加工中更改加工工艺，提高零件加工精度，并在实习中进行验证。

3 结束语

通过在《数控编程与实训》教学中加入机械加工工艺的分析，尤其是同一零件的对比教学，使同学们树立起零件加工精度对于整个生产过程的重要性，使同学们养成拿到零件先分析的好习惯。通过此类教学，同学们深刻地感受到理论与实践相结合的重要性,懂得理论来源于实践，还要指导实践。教学方法改革之后,学生的思路开阔,知识融汇贯通,理论与实践的能力提高,动手能力大为提高，使学生对教学改革有了较强的参与意识,综合能力得以提高,在工作中也有较强的适应能力,从而受到用人单位的欢迎。

参考文献

【相关文献】

[1] 周 虹.数控编程与实训[M].北京：人民邮电出版社，2008.

[2] 翟瑞波.数控车床编程与操作实例[M].北京：机械工业出版社，2007. [3] 黎少辉.数控加工编程教学改革中学生综合素质的培养[J].高等函授学报(自然科学版)，2010(6):60-62.

[4] 屠春娟.项目教学法在《数控机床与编程》课程中的探索[J].广西轻工业，2010(1):80-83.

[5] 廖国颖.对数控车床加工实训教学的几点心得[J].科技创新导报，2010(3):60-63.