《机械零件数控加工》课程的编程教学探索

【摘要】本文从数控专业的核心课程《机械零件数控加工》出发，探索数控编程的教学方法和体会，并就项目教学中，学生出现的难点--数控加工工艺分析进行了重点阐述。

【关键词】数控编程，步骤，工艺分析

近年来数控技术发展十分迅猛，数控机床的普及率也越来越高。但仅有数控机床，并不能加工出高质量的零件，因为数控机床的执行是最终要通过程序完成的。编写合格的程序才是零件在数控机床上完成加工的关键。

《机械零件数控加工》是高职数控专业的核心课程，它采取项目教学的方式，培养学生的数控编程加工的职业能力。但是在学生完成学习项目的过程中，出现一些问题。下面我们就学生在使用GSK928TDB车床数控系统编程中出现的问题进行分析，共同探讨数控编程的教学思路，找出相应的解决办法。

一、明确数控编程及加工步骤

在《机械零件数控加工》教学过程进行到一定阶段，学生初步掌握了一定的编程命令，但在完成学习项目的编程部分时，发现一部分同学不知如何下手。

以上的问题，比较容易出现在完成第一个项目的过程中，究其原因，主要还是由于对数控编程的步骤不清楚，思路不清晰造成的。在教学过程中，一定要把数控编程的步骤讲透，形成一个很清晰的流程：

第一步：首先阅读零件图纸，帮助学生分析零件的轮廓形状，明确图纸的技术要求、工件的材料、加工性能以及工件数量等；

第二步：根据零件图纸的要求制定加工工艺，其内容包括确定刀具的运动方向、运动轨迹、确定和分配加工余量、切削用量（主轴转速、进给量、吃刀深度）以及辅助功能（换刀、主轴正转或反转、切削液开或关），从而制定大致工艺步骤；

第三步：分析尺寸，对编程中出现的数值进行计算，对可能出现的误差进行分析。

第四步：根据零件图和制定的工艺内容，再按照所用数控系统规定的指令代码及程序格式进行数控编程；

第五步：将编写好的程序，输入到数控机床的数控装置中。运行程序，加工出符合图纸要求的零件。

从以上数控加工的过程中可以看出，数控编程的步骤可谓环环相扣，我们在教学过程中一定要引导学生学会从零件图纸着手，逐一推进，这样反复训练，学生自然会找到数控编程的诀窍。

二、加大工艺分析力度，引导学生正确编程

学生在实施“简单轴类零件的数控加工”项目时，我们发现学生的加工工艺方案设计有问题，比如不退刀、不回到安全位置就进刀，直接后果可能导致撞刀，以及不知如何选择零件加工的路径等问题。

这个问题说明学生在工艺分析和制定加工工艺方案时有困难。工艺分析是数控加工过程中较为复杂又重要的环节，与加工程序的编制、零件的加工质量有着密切的关系。零件在加工之前必须进行周到、缜密的工艺分析。数控机床加工工艺比普通机床加工工艺更为复杂，更为详尽。在教学中主要强调以下几个方面：

1、熟悉数控加工工艺的特点

（1）数控加工工艺的内容十分具体。许多具体的工艺问题如工步的划分、对刀点、换刀点、走刀路线等不能像普通机床加工时可根据操作工人自己的经验和习惯自行决定，而应成为必须认真考虑的内容，并正确地选择编入加工程序中。

（2）数控加工的工艺处理相当严密。实践证明，数控加工中出现差错或失误的主要原因是加工工艺方面考虑不周或计算与编程时出现错误，所以要求编程人员必须具备较扎实的工艺基础知识和较丰富的工艺设计经验。

2、引导学生安排合理的加工路线

加工路线是指数控机床加工过程中，刀具相对于零件的运动轨迹和方向。合理地安排加工路线对于数控加工是非常重要的。加工路线的恰当选择不仅可以提高加工效率，还可提高加工质量。而学生往往不能清楚地确定最佳加工路线，在教学过程中必须正确引导学生妥善安排加工路线。在教学中，应针对零件的加工中经常容易出现的典型结构的加工路线进行比较分析讲解。

例如：锥面的加工路线分析：

（1）阶梯切削路线。在图a中，加工中刀具沿着平行于Z轴的方向加工，可以使用G90或G71指令，此种加工路线，刀具切削运动的路线最短。

（2）平行于锥面的切削路线。在图b中，每次刀具沿平行于锥面的倾斜方向加工。按此路线加工，刀具切削运动的距离较短，但每次切削的初始位置的确定较复杂。

（3）斜线加工路线。在图c中，每次切削从右端开始加工到左端锥顶。它只需确定每次背吃刀量a，和最大吃刀量，编程方便。计算较复杂，且刀具切削运动的路线较长。

以上只是我们列举的一种常见的加工路线，在教学中应告诉学生，在实际加工中，要根据具体的加工情况选择合理的加工路径。

3、教会学生确定合理的切削用量

一个完整的数控加工程序，还必须考虑加工时切削用量的选用，切削用量主要包括数控机床的主轴转速、进给速度、背吃刀量等。在教学中应帮助学生掌握合理选择切削用量的原则：粗加工时，一般以提高生产率为主。精加工时应主要保证加工精度，并兼顾切削效率、经济性和加工成本。只有学生弄清楚以上内容，进行数控编程才会得心应手，这也是数控编程教学中我们着重讲解的知识点，数控编程是机械加工知识的综合应用，在教学过程中要循序渐进，让学生在不断练习的过程中逐步找到编程的技巧。

以上是我们在实际教学过程中的一些体会，其目的在于让学生不仅明确了数控编程的方法和步骤，而且知道了其重点在于数控加工工艺的分析，如加工路线和加工工艺等的选择。这样，通过完成本课程的每个项目，学生就能真正掌握机械零件的数控编程。

参考文献：

[1]张美荣.数控机床操作与编程.北京交通大学出版社，2010

[2]广州数控.GSK980TDB车床数控系统说明书.广州：广州数控设备厂

[3]周虹.数控车床编程与操作实训教程.清华大学出版社，2008