数控车床对刀实训项目教学方法的探索

闫振杰

(天津滨海职业学院 天津 300451)

随着科学技术的不断发展和社会生产力水平的不断提高,数控车床的使用越来越广泛,在机械制造行业也越来越普及,企业对数控车床操作人员的需求也越来越大。各类职业学校基于企业需求,开始大量购买数控设备,调整人才培养方案,开设了相关课程。但在实训教学过程中,由于学生没有机床操作经验,程序编写时常产生错误,稍有不慎极易发生刀具与工件及卡盘的碰撞事故,这样不仅造成刀具和机床零部件的损坏,还易造成学生人身的伤害,产生心理阴影,在后面的操作学习中畏手畏脚,影响了实训教学质量,这是我们要极力避免的。保障学生的人身安全,减少碰撞事故的发生,就成为实训课教师必做的功课。笔者结合自身教学实践,分析实训教学过程中发生撞刀现象产生的原因并进行总结,提出切实可行的解决措施和教学方法,以降低撞刀发生率,提高教学质量。

1 认识机械坐标,相对坐标和绝对坐标数值的来历

数控车床技能训练是强化学生的操作技能,通过训练使学生具备使用机床的能力,如果额外要求学生弄清数控机床的工作原理,就偏离了数车实训的教学大纲,但如果学生对机床工作原理一无所知,也不利于学生对机床的操作与使用。这就需要教师用通俗易懂的语言及示范操作让学生理解必要的知识点,比如机械坐标,相对坐标,绝对坐标数值的来历。

在介绍机床操作面板时,图形模拟是不可缺少的讲解内容,当锁定机床,以自动加工模式运行程序时,显示器可以清晰地显示刀具的走刀路线,这时点下pos按键,切换到坐标界面,大家可以看到机械坐标值没有变化,相对坐标与绝对坐标值随程序的运行而变化,这说明三坐标数值的来历是不同的。当机床锁定,运行程序时刀架与溜板没有运动,机床的位置检测装置检测到刀架和溜板在机械坐标系的位置没有变化,所以机械坐标值亦没有变化,机械坐标值是位置检测装置检测而来的。相对坐标与绝对坐标值随程序运行而不停变化,这说明其数值是计算机数控系统通过运算得来的,我们看到的走刀轨迹就是运算点的连线。明确了三坐标数值的来历,为后面强调回机床参考点做下铺垫。

2 回机床参考点

机床参考点是机床上的一个固定点,通常位于机床溜板正向移动的极限点位置。它的数值是由厂家测量并输入到系统中,用户不得随意修改。当机床回到参考点位置,也就确定了各坐标轴的原点位置,系统也就建立起了机床坐标系。机床参考点是用于对机床运动进行检测与控制的固定点。换句话说,只有机床原点确定以后,车刀移动才有了依据;否则,极易发生碰撞事故。当刀架返回机床参考点后,机械坐标、绝对坐标、相对坐标三个坐标数值相同,这时才可以进行对刀操作或者自动加工。

哪些情况会造成三坐标不一致,需要我们进行回参考点操作呢？在图形模拟的时候,机床硬件被锁定,机械坐标没有变化,绝对坐标,相对坐标发生变化,当模拟结束后三坐标数值就有了差异,如果要进行下面的操作(对刀或自动加工),就需要先回机床参考点。结合笔者的教学实践,以下情况易发生三坐标不一致的现象,需要进行回参考点操作。

(1)机床接通电源开关后。(2)机床解除急停状态后。(3)机床锁定开关使用后。(4)机床硬件超程解除后。

3 试切法对刀

数控车床常用的对刀方式有试切法对刀和对刀仪自动对刀,在实训教学中普遍采用试切法对刀。要保证学生对刀的正确率,只是一次示范操作是远远不够的。学生在进行对刀操作时,每一步动作都要标准规范,这就需要教师将对刀的步骤以文字的形式落实到黑板上,同样学生将这些文字落实到自己的笔记本上,对应文字教师加以示范指导,可以大大提高对刀的正确率。笔者以FANUC数控车对刀操作为例,总结如下:

试切法对刀步骤:(1)移出刀架,返回参考点(回零操作)。(2)移动刀架到中间位置, 安 装刀具 ﹑ 毛坯。(3)使主轴旋转。(MDI模式)(4)使用手动或手轮方式使刀具快速接近工件。(5)用手轮(倍率×0.01)平一刀端面,宽度0.5mm左右,快到中心处速度要慢。(6)Z向不动,沿X向移出刀具到工件外。(7)打开刀补形状界面,把光标移动到对应刀号的Z坐标,输入Z0,按测量软键。(8)用手轮(倍率×0.01)车一刀外圆,长度5～10mm,速度要均匀。(9)X向不动,沿Z向移出刀具到工件外一段距离。(10)按一下主轴停止按钮,测量刚加工的外圆直径。(11)打开刀补形状界面,把光标移动到对应刀号的X坐标,输入X+测量值,按测量软键。(12)回机床参考点。

规范学生的基本操作能培养学生良好的职业素养并且降低碰撞率,减少事故发生！教师教学的过程不仅是将书本的知识传授给学生,还要将自己的经验总结给学生。通过明确操作步骤,加以教师示范指导,大部分学生都可以正确掌握试切法对刀的方法。对于数控车床实训教学来说,能规范操作机床,准确建立工件坐标系,录入的程序没有错误,发生碰撞的概率是很低的。

[1]杨琳.数控车床加工工艺与编程[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2009.

[2]刘玉宾,黄志伟,王琳.数控实训中常见车床撞刀的原因及防止办法[J].行业交流,2012(6).

[3]李文君,周玲.数控车实训教学中撞刀的原因及操作注意事项[J].实习与教学,2009(8).方沂.数控机床编程与操作[M].北京:国防工业出版社,2007.