浅谈数控编程技巧的教学

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  近年来,数控技术应用在我国工业企业的发展速度很快,各职业学校也纷纷开设了相应的数控技术应用专业,进行相应的技能型人才的培养工作。在数控技术应用专业的人才培养过程中,对数控编程技术的掌握则显得极为关键。教师在具体的教学过程中要善于让学生掌握数控编程的一些技巧,以提高教学的效率,提高学生学习的兴趣与学习的效率。
  
  一、灵活设置参考点
  
  以BIEJING-FANUC Power Mate O数控车床为例,这种数控车床共有两根轴,即主轴Z和刀具轴X。棒料中心为坐标系原点,各刀接近棒料时,坐标值减小,称之为进刀;反之,坐标值增大,称为退刀。当退到刀具开始时位置时,刀具停止,此位置称为参考点。参考点是编程中一个非常重要的概念,每执行完一次自动循环,刀具都必须返回到这个位置,准备下一次循环。因此,在执行程序前,必须调整刀具及主轴的实际位置与坐标数值保持一致。然而,参考点的实际位置并不是固定不变的,编程时应该根据零件的直径、所用的刀具的种类、数量调整参考点的位置,缩短刀具的空行程,从而提高工作效率。
  
  二、化零为整法
  
  在低压电器中,存在大量的短销轴类零件,其长径比大约为2~3,直径多在3mm以下。由于零件几何尺寸较小,普通仪表车床难以装夹,无法保证质量。如果按照常规方法编程,在每一次循环中只加工一个零件,由于轴向尺寸较短,造成机床主轴滑块在床身导轨局部频繁往复,弹簧夹头夹紧机构动作频繁。长时间工作之后,便会造成机床导轨局部过度磨损,影响机床的加工精度,严重的甚至会造成机床报废。而弹簧夹头夹紧机构的频繁动作,则会导致控制电器的损坏。要解决以上问题,必须加大主轴送进长度和弹簧夹头夹紧机构的动作间隔,同时不能降低生产率。由此,我们引导学生设想在一次加工循环中加工数个零件,则主轴送进长度为单件零件长度的数倍,甚至可达主轴最大运行距离,而弹簧夹头夹紧机构的动作时间间隔相应延长为原来的数倍。这样,还可以使原来单件零件的辅助时间分摊在数个零件上,每个零件的辅助时间大为缩短,从而提高了生产效率。为了实现这一设想,同学们联想到电脑程序设计中主程序和子程序的概念,如果将涉及零件几何尺寸的命令字段放在一个子程序中,而将有关机床控制的命令字段及切断零件的命令字段放在主程序中,每加工一个零件时,由主程序通过调用子程序命令调用一次子程序,加工完成后,跳转回主程序。需要加工几个零件便调用几次子程序,十分有利于增减每次循环加工零件的数目。通过这种方式编制的加工程序也比较简洁明了,便于修改、维护。当然,在实现这个设想的过程中,由于子程序的各项参数在每次调用中都保持不变,而主轴的坐标时刻在变化,为与主程序相适应,则应该在子程序中必须采用相对编程语句。
  
  三、减少刀具空行程
  
  在BIEJING-FANUC Power Mate O数控车床中,刀具的运动是依靠步进电动机来带动的,尽管在程序命令中有快速点定位命令G00,但与普通车床的进给方式相比,依然显得效率不高。因此,要想提高机床效率,必须提高刀具的运行效率。刀具的空行程是指刀具接近工件和切削完毕后退回参考点所运行的距离。只要减少刀具空行程,就可以提高刀具的运行效率。而减少刀具空行程可以从两个方面考虑,一是在机床方面进行调整,就是要将刀具的初始位置安排在尽可能靠近棒料的地方;二是在程序方面进行设计,即根据零件的结构,使用尽可能少的刀具加工零件使刀具在安装时彼此尽可能分散,在很接近棒料时彼此就不会发生干涉。同时,由于刀具实际的初始位置已经与原来发生了变化,必须在程序中对刀具的参考点位置进行修改,使之与实际情况相符。与此同时再配合快速点定位命令,就可以将刀具的空行程控制在最小范围内,从而提高机床加工效率。
  
  四、优化参数,平衡刀具负荷,减少刀具磨损
  
  由于零件结构的千变万化,有可能导致刀具切削负荷的不平衡。加之刀具自身几何形状的差异导致不同刀具在刚度、强度方面存在较大差异。例如:正外圆刀与切断刀之间,正外圆刀与反外圆刀之间,就存在着较大的差异。如果在编程时不考虑这些差异,用强度、刚度弱的刀具承受较大的切削载荷,就会导致刀具的非正常磨损甚至损坏,同时零件的加工质量也不能达到要求。因此,指导学生编程时必须分析零件结构,用强度、刚度较高的刀具承受较大的切削载荷,用强度、刚度小的刀具承受较小的切削载荷,使不同的刀具都可以采用合理的切削用量,具有大体相近的寿命,减少磨刀及更换刀具的次数。
  当然,数控技术及其应用专业在我国是近几年发展起来的专业,随着工业企业的发展,技术的不断更新,要编制合理高效的加工程序,则要求我们职业教育的数控技术应用专业课教师熟悉各种数控机床的程序语言,并能加以灵活运用,要充分了解各种数控机床的主参数,深入分析不同零件的结构特点、材料特性及加工工艺等。并能进行高效率的教学,以培养出符合工作岗位要求的高技能型人才。■
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