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中圖分類號:G424 文獻標識碼:A
數控加工工藝與編程課程是一門專業課程,通過學習本門課程,使學生能應用數控加工工藝編寫數控程序。同時,掌握數控機床的操作,并且具有對其它種類數控機床的了解和使用能力。根據以上的要求,從以下幾個方面對教材、教學手段、數控模擬仿真教學、實踐教學和輔導等方面談一談我們的做法。
1 數控加工工藝與編程課程的準備
為了在數控加工工藝與編程教學中取得較好的教學效果,在教材選擇、教學手段、數控仿真教學、實踐教學和輔導等方面做了許多準備工作。
1.1 授課對象
開設數控加工工藝與編程是機電一體化和數控技術專業的高職班的學生,上課時間安排在第五學期,在學生學過本專業的專業基礎課程和部分專業課程之后開設的。
1.2 教材
在教材選擇上不強調統一使用一種版本,作法是在選用參考書基本內容的基礎上,從工程實際出發,以應用型為主導,加強實際應用部分的講解和訓練。
1.3 教學手段
在數控加工工藝的教學過程中,主要是把機械加工工藝的基本知識和數控加工工藝的相同之處和不同點作比較,使學生充分了解數控加工工藝的特點。制作數控加工工藝的CAI教學課件、工裝夾具、刀具與工藝參數的選擇以及加工過程等用動畫片的方法演示。結合課程內容,在授課開始和教學過程中插播數控加工的教學光盤。從感性上了解所學的內容,了解數控加工的全過程。
教學手段主要有多媒體教學課件,計算機輔助編程軟件,計算機數控模擬仿真加工軟件和數控加工教學光盤等。通過以上教學手段,使學生更容易掌握數控編程的每一個環節。
1.4 輔導與考核
數控加工工藝與數控編程是實踐環節較強的課程,在課堂教學和輔導課中,引導學生自主完成數控程序的編制。考核方法采用理論考試和計算機數控仿真加工兩種方式。理論考試為基礎知識。數控程序編制考試,根據題目編寫加工程序,通過計算機數控模擬仿真加工出工件。這樣可以全面地考核學生對數控加工工藝和數控編程的掌握情況。
2 教學方法
數控加工工藝與數控編程課程中,數控加工工藝方面的知識,要求學生應具有一定實踐方面的知識和綜合運用能力,對這些知識的學習和復習,采用集中講解要點和分散于后續的數控編程的課程中學習兩種作法。如刀具材料和刀具選擇的內容放在計算機數控仿真加工中學習,通過選擇刀具選項,根據工件的加工要求,刀具與工件的相對運動關系和刀具在機床中的安裝位置選擇刀具,根據加工工件的材料選擇刀具的材料,根據機床,工件的材料、尺寸和刀具等選擇切削加工參數。
另一方面,是數控編程,這部分內容對初學者是不容易掌握的,數控程序編制的內容看似容易,但編寫出符合加IT藝要求的數控程序,仍然需要時間和數控編程知識的積累,需要認真講解和示范。
2.1 教學設計
(1)在授課過程中圍繞基本知識點的講解,采用課件的形式可以做到動靜結合,將知識點的學習和欣賞現代數控加工結合起來,使學生對這門課程產生濃厚的興趣、豐富的想象空間和強烈的求識欲望。從教學中學生的反映和教師的教學體會看,很多學生開始是很想把這門課程學好的。但是往往在聽過幾次課之后,信心就有所動搖,甚至認為不能學會所學內容。怎樣解決這一問題呢?怎樣使學生能輕松學好這門課程呢?這樣就提出了一個問題,怎樣能使所教的內容為學生接受,教師在準備講課內容時,不能一味追求知識點的講解,而應該把學生對課程內容的理解和掌握放在第一位,特別是在開始講解數控編程的時候,常用的基本指令和數控編程格式,不要認為簡單就一帶而過,而應該把數控編程的基礎內容講解透徹,使教學節奏和學生的接受能力相結合。同時,采取課堂互動教學和與學生交談,指定對象的內容提問,課堂隨時小測驗等方法。了解學生對所學內容的接受和掌握情況,以此為根據來確定教學進度。
(2)通過實踐教學和計算機模擬仿真數控加工仿真,增強學生的感性認識。通過數控仿真加工,測量各部分的尺寸,使學生對數控編程,數控程序調試和數控加工的全過程有所了解。之后在教師的指導下,讓學生自己編寫簡單的數控加工程序,用計算機數控仿真加工并檢測所加工的工件的各部位尺寸,驗證所編的數控加工程序。通過簡單工件的數控編程,會增強學生對數控編程的認識和學好數控編程的信心。
(3)回到課堂教學,對數控指令和數控程序作進一步介紹,就會使學生輕松地跟上講課的節奏,對后續教學大有好處。在黑板上講解數控程序,能使學生跟上編寫程序的思路,把一個數控指令和使用時的注意事項講清楚,在學會了一種指令和注意事項后,就能達到理解數控指令和基本應用規則的能力,學會解決問題的方法。
(4)在介紹數控指令時,注意不要把數控指令一下子都介紹給學生,這樣效果不好。集中將幾個基本的數控指令,一個一個地都搞清楚之后,剩下的數控指令就容易掌握了。
2.2 教學過程的重復
數控程序的編制,數控指令與數控程序段編寫中應注意的細節,對初學編寫數控程序的學生還是較難掌握的。因此,在這部分的教學中,采用了三步式教學方法。
(1)課堂教學,把要介紹的基本內容,通過課件,觀看光盤和錄像,講解等形式,從整體數控加工開始,即觀看數控機床加工工件開始,到分散精講數控指令、數控程序格式和數控程序段的其他相關內容結束。
(2)完整數控加工程序的編制。學生編寫用基本數控指令組成的數控加工程序。經計算機數控仿真加工,檢驗所加工的工件。可加深學生對數控程序整體的了解。
(3)總結學生所編制的數控程序。從以下幾個層面分析一個完整的數控程序:①程序層次分明;②內容正確;③工序安排和各項工藝參數選擇合理。
在計算機數控仿真過程中還可以了解到學生對刀具的選擇情況。在此基礎上,可以進一步介紹簡化程序指令與使用方法。如單一循環指令和多重循環指令的內容,討論加工誤差的影響因素和其它的內容。如刀具半徑補償,刀具磨耗補償,坐標系和機床使用與操作方面等內容,使學生了解和掌握數控程序編寫的內容和編制方法。
(4)集中實習。一般為兩周時間。集中實習可以加深對所學數控編程和數控機床操作的掌握。此階段分為兩步:①計算機數控仿真加工??梢韵葟臄悼剀囅骷庸し抡鎸W起,在掌握了數控車削加工編程和仿真加工之后,數控銑削加工,數控加工中心加工以及各種電加工方法的加工仿真就更容易學了。數控仿真可以檢驗和調試數控程序,又可以學會數控機床的操作。②數控機床操作。仿真加工與在真實數控機床上加工,在操作者的感受上是有很大差別的,需要多次示范,重點是要做好手動操作機床的練習,特別是手搖操作和進給倍率轉換過程的練習,做好試切對刀操作。在這一教學過程中要特別強調機床操作上的安全。
3 結束語
數控加工工藝與編程教學方法的變革,受益于數控教學軟件,計算機數控仿真軟件和各種數控機床的投入。有了這些教學媒體和教學設施。如何引導學生把所學的知識綜合的應用于數控加工工藝的擬定,加工參數的選擇和操作數控機床上。對于初次接觸這方面內容的學生仍然是一個難點,要使學生學好這門課程應以基礎知識,基本數控指令和數控車床的基本操作為主要講授內容,有一個好的開端,才能實現學會一點通曉整體的目的。在教學過程中要及時找出和發現的問題,了解學生對所學內容的掌握情況,要經常與學生溝通,要善于總結,掌握課程的教學規律,采取切實可行的教學方式使學生在這門課程的學習中達到熟練應用的能力。這方面還有許多工作要做,在促進教學水平的提高方面仍需要進一步討論。
參考文獻
[1]晏初宏,數控加工工藝與編程[M]北京:化學工業版社,2006:1-255
【關鍵詞】PLC電氣控制課程 電動機正反轉 PLC技術 實訓項目 技術文件
【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889(2017)03C-0186-03
PLC電氣控制課程實訓教學要求通過實訓,使學生掌握PLC(可編程序控制器)的基本編程方法,并能使用PLC完成一些簡單的傳統繼電器控制項目;以其中的一個小項目“PLC控制電動機正反轉”為例,說明整個設計、施工工作過程的步驟,以及所要提交的技術文件有哪些,讓學生在學校就開始鍛煉專業工作技能。鑒于每一個工程項目都有許多技術文件,因此,在PLC電氣控制課程實訓教學中,應培養學生學習閱讀及撰寫技術文件的專業技能,培養學生掌握實訓項目的工作步驟,加深對實訓課程內容的認識,提升學生專業技術工作技能,為今后的專業工作打下良好基礎。
一、“電動機控制要求說明”技術文件
要完成一個工作任務的第一步,就要掌握任務的控制要求,對工作任務的生產工藝、控制過程的要求必須掌握,因此,第一個技術文件就是“電動機正反轉控制要求說明書”??刂埔笥脕碚f明工作任務的目的、方式及實現的過程,說明項目的工作原理,包括基本的操作方法,以及必要的保護措施、實現控制功能的方法;它是后續設計、安裝、維護、維修工作的重要技術文件;在撰寫或分析工作任務控制要求時,要對工作任務的各個方面進行綜合考慮,可以通過與設備的生產者、使用者溝通,掌握整個項目的生產工藝流程,以及基本控制要求、安全保o措施的實施方法;也要充分了解操作者操作設備的流程和習慣,為設備提供方便的操作方式,還要考慮日后設備的運行維護。“實訓任務控制要求”文件在高職學生實訓時多為教師已經編寫好給學生的;為鍛煉學生分析問題的能力,教師也可以要求學生互相出任務。下面為電動機正反轉PLC控制要求說明:
電器元件作用規定:SB2、SB3分別為電動機正轉、反轉起動按鈕,SB1為停止按鈕,FR為熱繼電器,KM1、KM2分別為電動機正轉、反轉接觸器;FU1為電動機短路保護熔斷器,FU2為可編程序控制器(PLC)短路保護熔斷器,FU3為PLC輸出端短路保護熔斷器,接觸器線圈電壓為~220V。
工作原理說明:按下SB2,KM1接觸器線圈得電并自鎖,其常開主觸點接通,電動機正轉運行;按下SB1,KM1線圈斷電,主觸點斷開,電動機斷電停止運行。按下SB3,KM2接觸器線圈得電并自鎖,其常開主觸點接通,電動機反轉運行;按下SB1,KM2線圈斷電,主觸點斷開,電動機斷電停止運行。FU1為主電路短路保護的元件,FU2為PLC的短路保護元件,FU3為PLC輸出端的短路保護元件;FR熱繼電器作為電動機過載保護元件,當電動機出現過載時,FR常閉觸點斷開,切斷電動機控制電路,使電動機斷電停止運行;為確保兩個方向接觸器不能同時工作,在設計PLC程序時,必須考慮兩個輸出點的互鎖問題,在PLC外部的接觸器線圈控制電路也要采用接觸器常閉觸點互鎖。
二、“PLC控制地址分配表”技術文件
根據工作任務的控制要求,確定需要控制的執行器件(由PLC輸出點控制的元件),同時根據方便操作及電路保護的要求,確定控制電路的各種指令或保護元件(給PLC發出動作指令的輸入點控制元件);設計PLC地址分配表,用以說明PLC的I/O地址與哪些元件連接,以及這些元件的功能及作用(實際工程項目中,還要根據這些指令元件及執行元件的種類、數量的多少,決定PLC 輸入/輸出點中數字量、模擬量需要多少個點 ,為選擇PLC的類型提供依據)。同時,還要考慮操作方式的不同,是否采用多地控制的方式、急停按鈕的聯接方式不同,等等,都會影響PLC輸入、輸出點數的多少;因此,第二個技術文件就是“PLC的地址分配表”。通過編寫“PLC地址分配表”,可以讓學生掌握哪些元件應該接輸入端,哪些元件應該接輸出端;表1為地址分配表。
三、“電動機正反轉PLC控制電氣原理圖”技術文件
設計好PLC輸入/輸出地址分配表,根據控制要求完成下一個文件:“電動機正反轉PLC控制電氣原理圖”,電氣原理圖是用來表示電路各電氣元器件中導電部件的連接關系和工作原理的圖紙,并不以元件的實際外形來描述;它是電氣設備最重要的技術圖紙,也是其他電氣系統圖的依據;繪制電氣原理圖的文字符號及圖形符號必須采用最新國家標準,圖紙的布局應遵循主電路在左邊或上面,控制電路及輔助電路在右邊或下面;所有觸點均以未通電或未受壓的狀態來畫;輸入信號元件采用常開或常閉觸點,可根據工作需要設計,起動按鈕多采用常開觸點,而急停按鈕、限位開關等安全保護元件,不應采用常開觸點,而應采用常閉觸點形式,當出現問題時可快速斷開電路;如果為了減少輸入點,可以將安全保護的常閉信號輸入點串聯;對于不能同時工作的接觸器,在程序中要采用互鎖設計,在接觸器硬件連接時也要采用互鎖,起到雙重保險的作用。圖1為電動機正反轉PLC控制電氣原理圖。
學生通過設計或繪制電氣控制原理圖,能夠掌握PLC控制電路的接線方式,如PLC的工作電源是交流220V;輸入接口電路的類型,是直流輸入型還是交流輸入型;輸入端電源的接線,是漏型還是源型;以及輸出接口電路的類型,是晶體管或晶閘管類型,還是繼電器類型,帶交流負載還是直流負載;輸出端子的分組接線方式,PLC輸出點的帶負載能力等知識,都在設計或繪制PLC控制電氣原理圖的過程中得到掌握或鞏固,使學生的專業技術設計能力得到提高。
四、“電動機正反轉PLC控制程序”技術文件
設計好電氣原理圖,根據控制任務要求,以及I/O地址分配表的設置,設計電動機正反轉PLC控制程序;可以是梯形圖程序,也可以是語句表程序,但梯形圖程序比較直觀易懂,因此多采用梯形圖程序,通過定義符號表,可以使用絕對地址或符號地址編程,在設計PLC程序時根據個人的設計習慣,可用基本指令設計,也可使用功能指令設計,當工程項目比較大時,程序比較長,應采用子程序的方式設計程序,以減少程序運行時間;指導教師可以要求學生以不同的方式設計程序,以鍛煉學生的程序設計能力;設計好程序并下載到PLC中進行調試,以滿足控制要求。圖2為以基本指令、絕對地址編程的電動機正反轉控制PLC程序。
五、“電器元件清單”技術文件
前面四個文件是電動機正反轉PLC控制最基本的技術文件;對于實際的工程項目,還要進行設備及電氣元器件的安裝接線,因此,還需要有后續的技術文件。首先,要根據電動機的容量選擇電器元件的型類、型號、規格及數量,如斷路器、接觸器、熔斷器、熱繼電器等元件型號,以及導線的大小,根據輸入、輸出信號點的種類及選擇PLC的型號,并列出元件清單,以便采購及安裝。在選擇元件型號時,除了必須滿足容量的要求外,還應根據安裝方式、操作方便、便于S修、經濟效益最佳化的理念選擇電器元件,這就是第五個技術文件“電器元件清單”。要完成這個文件,學生必須掌握各種元件的選型要求及方法,選擇合適的保護元件,才能對電動機或控制電路起到應有的保護作用;元件的選型對學生的專業技術能力有了更高的要求,也是企業電氣設計技術人員必須掌握的職業技能。高職學生實訓時可根據專業的不同或實訓時間的不同,選擇性完成這個文件。表2為元件清單示例。
六、“電器元件布置圖”技術文件
在實際的工程項目中,需要將電器元件安裝在電氣控制柜中,并進行電氣連線;如何布置、安裝電器元件;因此需要有指導安裝電氣控制柜、控制按鈕站等的技術文件,也就是第六個技術文件“電器元件布置圖”。電氣元件布置圖的繪制應遵循:操作元件安裝位置便于操作,笨重元件放在下方;發熱元件應放在電控柜的上方,并且有良好通風。圖3為電器元件布置圖示例。
七、“電氣安裝接線圖”技術文件
各個電器元件安裝完畢后,要對電柜外電器元件的安裝位置、接線點進行描述,為設備的安裝人員及維修人員提供技術資料,這就是電氣安裝接線圖,用以說明各個電氣元件的實際位置,各種管線的大小、線路的走向等信息。各種電器元件可用圓圈或方框來表示,元件中需要接線的端子必須標注出來,并標明所要連接的線號,圖中各電器元件符號要與電氣原理圖中相應的電器元件符號一致,并符合國家標準。圖4為電氣安裝接線圖示例。
電氣原理圖、電器元件布置圖、電氣安裝接線圖是電氣控制設備必有的技術圖紙,強電類專業的學生應該掌握閱讀這些技術文件的方法,為今后就業打下良好的技術基礎。
綜合以上分析可知,本實訓項目基本的技術文件有七個:電氣系統控制要求說明書、PLC控制地址分配表、電氣原理圖、PLC控制程序、電器元件清單、電器元件布置圖、電氣安裝接線圖。在高職院校專業技能實訓的過程中,可以根據專業或實訓時間的不同,要求學生完成相應的技術文件。電氣原理圖、電器元件布置圖及電氣安裝接線圖這三張圖紙,可以要求學生用電腦繪圖軟件完成,也可以用手繪的方式完成,用電腦的方式就有可能會有一些學生直接拷貝,沒有認真完成任務,而手繪的方式就可以大大降低這種現象。完成這些技術文件,將會提升學生的專業技能水平。
在實際工程項目中,由于項目的不同,技術文件的格式及數量也會有所不同,大家可以在工作中積累經驗。
【參考文獻】
[1]許.電機與電氣控制技術[M].北京:機械工業出版社,2016
[2]王永華.現代電氣控制及PLC應用技術[M].北京:北京航空航天大學出版社,2012
經過自動編程刀具軌跡計算產生的是刀位數據文件,而不是數控程序。因此,這時需要設法把刀位數據文件轉變成指定數控機床能執行的數控程序,然后采用通信的方式或DNC方式輸入數控機床的數控系統,才能進行零件的數控加工。把刀位數據文件轉換成指定數控機床能執行的數控程序的過程就稱為后置處理。
在安裝數控編程軟件時系統會自動設置好一些后置處理程序,當編程者采用的數控系統與之相對應,就可以直接選擇相對應的后置處理程序,而實際加工時選擇的后置處理程序也應與編程者的數控系統相一致,所以在利用編程軟件進行數控編程時,必須對后處理器進行必要的設定和修改,以符合編程格式和數控系統的要求。
(來源:文章屋網 )
數控車床是現代工業中應用非常廣泛的一類金屬加工設備,數控車床主要用于加工回轉件,比較常見的是加工盤類零件和軸類零件。盤類零件的加工一般僅采用卡盤卡緊方式就能滿足要求,而對于軸類零件特別是對于長軸類零件的加工,需要使用卡盤和臺尾結構,采取一卡一頂的裝卡方式,所以對于數控車床的加工而言,良好、可靠、高效的臺尾結構非常重要。可靠高效的臺尾結構,不僅能保證數控車床所加工零件的加工質量,而且可以大大提高加工效率,對于提升數控車床的自動化程度也非常重要。
傳統的臺尾結構,主要是手動搬動臺尾體沿數控車床的Z軸導軌移動或沿臺尾專用導軌移動,臺尾的移動由人力搬動,臺尾體被搬到指定位置后,扳動手柄將臺尾底板鎖到臺尾移動的導軌上。用人力旋轉臺尾套筒的進退的手柄,將臺尾體內的套筒旋出頂緊工件,再通過鎖緊手柄將臺尾套筒鎖緊。可見傳統的數控車床的臺尾結構操作起來費時費力,隨著數控車床產品日新月異的發展,特別是智能化數控車床產品的涌現,為提高勞動生產率,數控車床行業特別需要一種新興的數控車床臺尾結構的出現,來代替原有傳統的數控車床的臺尾結構。
數控車床的可編程臺尾,不同于傳統臺尾結構,是一種具備可以參與數控車床加工編程的新型臺尾結構。在對可編程臺尾的控制過程中,數控車床的數控系統可以用M代碼、B代碼或其他可以參與數控車床加工編程的代碼指令,自動控制臺尾或臺尾套筒的進退,并對臺尾或臺尾套筒的位置進行檢測,控制臺尾或臺尾套筒前進或后退到數控車床加工需要的位置,來完成對數控車床加工零件的頂緊。這樣可以提高數控車床加工效率,特別是對于數控車床與自動化生產線(桁架機器手自動化生產線或關節機器手自動化生產線)組線時,可以高效、精準地提高數控車床的裝卡效率,從而大大提高數控車床的加工節拍,極大地方便數控車床的加工,實現完全自動化加工,有效地提高數控車床的智能化水平和自動化水平。
2、多種可編程臺尾的結構與控制研究
2.1 采用檢測開關的簡易可編程臺尾結構
這里介紹一種簡單的可編程臺尾結構――采用檢測開關的簡易可編程臺尾結構。
結構上:在普通臺尾結構的臺尾體后端增加一個隨臺尾套筒進退的長桿,再增加兩個與臺尾體固定的,用來檢測臺尾套筒運動位置的無觸點光電檢測開關,即構成了這種可編程臺尾結構。
控制上:臺尾套筒前后移動由數控系統輸出控制代碼M32(臺尾套筒前進);M33(臺尾套筒后退)來實現,臺尾套筒行程控制用無觸點開關檢測到的位置信號反饋給數控系統。前進開關到位信號,用來確保臺尾套筒有效的頂緊工件,后退限位開關作為臺尾套筒退回到位的確認信號。根據被加工工件長度來調整這兩個限位開關位置。如果臺尾套筒伸出不到位,臺尾套筒前進開關發不出信號,機床主軸就不能啟動。在程序編寫和自動加工過程中,臺尾套筒前進、臺尾套筒后退檢測開關分別被采集到數控系統的PLC控制程序中,作為臺尾套筒前進指令代碼M32和臺尾套筒前進指令代碼M33的應答信號。此種結構較為簡單。
2.2 采用直線光柵尺的可編程臺尾結構
在第一種可編程臺尾研究的基礎上,這里介紹另一種結構。
結構上:此種臺尾結構的特點與前面提到的第一種可編程臺尾結構相似,只是使用光柵尺結構代替了檢測臺尾套筒前進、后退的位置檢測開關。
控制上:數控系統檢測臺尾所帶光柵尺的反饋位置數據,數控系統將可編程臺尾體等同于虛擬軸進行控制,通過G0等G代碼控制臺尾的運行位置,結合光柵尺的反饋位置,通過數據比較計算,來實現對臺尾的控制。此種可編程臺尾結構的優點是控制位置相對較為靈活,難點在于對光柵尺的模擬量數據的讀入與識別,因某些數控系統不接收反饋的模擬量信號,或者需要通過特殊的DA轉換裝置來完成對數據的轉換。
2.3 通過液壓插銷借用Z軸拖動臺尾的可編程臺尾結構
這里再介紹一種間接利用數控車床伺服軸移動來實現可編程臺尾控制的結構――通過液壓插銷借用Z軸拖動臺尾的可編程臺尾結構。
結構上:此種可編程臺尾結構,采用液壓缸帶動液壓插銷結構、Z軸撞停到位開關結構,使臺尾體與Z軸床鞍之間有效連接,數控系統控制液壓插銷的動作,利用Z軸帶動床鞍移動到相應位置。
控制上:此種可編程臺尾的動作順序邏輯為:(1)Z軸運行到臺尾附近;(2)Z軸到位撞停開關觸發;(3)數控系統通過PLC控制液壓插銷伸出;(4)檢測液壓插銷到位;(5)數控系統控制Z軸拖動臺尾運行到指定位置;(6)松開液壓插銷;(7)檢查插銷退出到位;(8)移走Z軸。此種可編程臺尾結構比較簡捷,控制難點在于PLC邏輯控制上。
2.4 采用伺服電機控制的可編程臺尾結構
有了前面的研究,這里介紹一種較為復雜的應用于數控車床的可編程臺尾結構――采用伺服電機控制的可編程臺尾結構。
結構上:采用交流伺服電機作為可編程臺尾的控制軸(W軸),來實現對可編程臺尾的控制。由W軸交流伺服電機(帶抱閘)通過滾珠絲杠驅動,沿Z軸方向移動。W軸伺服電機(后端裝有絕對編碼器)通過聯軸器直接連接到相應的滾珠絲杠上,進而驅動臺尾的運動與完成位置控制。
控制上:W軸交流伺服電機所起的作用是驅動臺尾體快移定位到數控系統指令要求的位置,而頂緊工件主要靠可編程臺尾體上的液壓缸,同時臺尾體到位后,臺尾體的鎖緊靠臺尾體底面壓板。在數控系統的控制中,可以對控制臺尾的W軸伺服電機,采用PLC軸或IO LINK軸的形式進行控制,通過編寫PLC控制程序,使用B代碼加G0等位置移動指令控制可編程臺尾的高速精準定位。采用類似控制伺服軸一樣的方式控制此種類型的可編程臺尾。因伺服電機的移動速度快、定位精準、啟停平穩,所以此種可編程臺尾結構在高速、高精加工應用中有很大的優勢,此種可編程臺尾結構也是很多高檔數控車床比較青睞的臺尾結構。
3、多種可編程臺尾結構的比較分析
上文對四種應用于數控車床的可編程臺尾結構進行了研究,各種方案的優點和不足如下:
方案1(采用檢測開關的簡易可編程臺尾結構):優點是結構簡單、成本低、易實現;缺點是不移動開關位置的情況下,不能任意位置靈活編程,精度與臺尾運行速度一般。方案2(采用直線光柵尺的可編程臺尾結構):優點是結構不復雜、較易實現;缺點是成本較高、某些數控系統不能直接接收模擬量信號,光柵尺信號處理比較繁瑣。方案3(通過液壓插銷借用Z軸拖動臺尾的可編程臺尾結構):優點是結構不復雜、成本適中,較易實現;缺點是定位精度一般,插銷故障率較高,需提高相關部件的剛性。方案4(采用伺服電機控制的可編程臺尾結構):優點是運行速度快、定位精準、鎖緊力大;缺點是成本高,設計調試較為復雜。
關鍵詞: 數控車床編程教學 切入點 手工編程
數控車削加工是數控加工中應用最廣泛、最基本的加工方法之一。它主要通過程序控制自動完成內外圓柱面、圓錐面、弧面、螺紋等工序的切削加工。數控車床編程是數控車削加工的基礎和重要步驟,程序的優劣決定了零件加工質量的高低。根據零件的復雜程度,數控車床編程分為手工編程和自動編程,手工編程是自動編程的基礎,自動編程中許多核心經驗都來自手工編程,掌握手工編程技術對掌握CAM軟件的使用方法、正確使用數控設備、理解自動編程設計原理具有重要意義。本文以手工編程為例,探討數控車床編程教學的切入點。
一、從狠抓普通車床技能訓練切入,為數控車床編程教學打好基礎。
對初學者來說,普通車床的操作更直接,感受更直觀。第一學年,我們按1:1的比例安排普通車床加工工藝與普通車床操作技能訓練課程,使學生全面、系統地了解、學習普通車床的結構、規格、性能;掌握刀具的分類、幾何角度、刃磨方法;牢記切削用量的含義及選擇原則;熟練掌握內外圓柱面、圓錐面、弧面、螺紋的加工方法及刀具的運動軌跡;根據零件圖,會制定零件的加工工藝……另外,在普通車床加工中,若出現不正常現象,則可以采取措施,避免出現不良后果。通過系統學習,學生熟悉了車削加工的全過程,為數控車床編程教學打下了堅實的基礎。
二、以“必需、夠用”為原則切入,整合教學內容,提高教學效率。
沒有門檻的中等職業教育,生源特點是:總體入學成績下降,大多數學生初中階段的文化基礎差,接受能力、分析能力、思維能力偏低,惰性、厭學心理嚴重,一旦學習上遇到困難,就會因自卑而放棄。針對這些特點,我們在教學內容的組織、教學環節的設置上狠下工夫,本著“必須、夠用”的原則,刪繁就簡,以就業為導向,從實際出發,因材施教,將每個知識點的教學重點放在“是什么”,“怎么用”上,引學生入門,助學生進步。
1.利用視覺沖擊,激發學生的好奇心。
絕大多數學生沒有接觸過數控車床,不知道什么叫“數控”,對數控編程、數控加工有神秘感。在學習初,我們組織學生觀看數控加工錄像,安排學生去車間參觀,將他們在普通車床上加工過的零件置于數控車床,重新編程加工,通過這種視覺沖擊,激發他們的好奇心與求知欲。
2.從學生熟悉的內容切入。
在課堂上,展示學生在普通車床上加工的零件,要求學生對照圖紙,回憶該零件的加工過程,制定該零件的加工工藝,告訴學生,將該零件的加工路線,包括每一個工步,如進刀、切削、退刀、回刀,用相應的指令代碼及規定的指令格式寫出來,這個過程就是編程。以這種方式引出數控編程的概念及數控編程的步驟,學生易于理解,樂于接受。
3.以“點”帶“面”。
不同的數控系統,指令代碼的含義、指令格式、編程方法不同,教學中,以應用較廣泛的一種系統如FANUC系統為主,向學生講清編程指令的含義、應用范圍,當學生掌握該系統的編程方法,能應用該系統指令自如編寫零件的加工程序后,再逐步向其他系統擴展,并作橫向對比,這樣,學生可掌握每個系統的編程特點,不易混淆。
4.重點講解基礎指令。
數控指令是程序構成的基本單元,也是數控車床操作的主要對象。數控車床加工的零件,不管形狀多么復雜,刀具的運動軌跡可歸納為兩類:一類是直線運動(G01),一類是弧線運動(G02/G03)。只要學生掌握了這三個指令的格式、參數代碼的含義、應用特點、編程方法、編程注意事項,其他指令如G32、G90、G92、G71、G73、G76等學習起來就較為容易。因此,我們將數控編程教學重點放在這三個指令的教學上,循序漸進,引導學生理解指令的作用是什么,指令怎么用,達到學懂、會用的目的。
三、從數控加工仿真軟件切入,實現“教、學、做”一體化教學。
數控編程有很強的操作性,要求有大量的實際操作輔助教學,增強學生的感性認識。學校購置的設備數量有限,每個學生上機操作的機會不多。因此,我們利用仿真軟件實現每個學生上機操作的愿望。
仿真軟件是在計算機上模擬仿真數控車床操作、工件加工、工件測量等動態數控加工全過程,使學生掌握數控車床的基本操作方法,感受機床的運行特性,為實際操作奠定堅實的基礎。
1.“教、做”一體化。
仿真軟件提供了與實際數控機床完全相同的操作面板、按鍵功能、屏幕顯示。授課時,通過投影儀將仿真數控機床投影到大屏幕上,教師利用仿真軟件邊講理論邊演示,如回零、工作方式的選擇、程序的編輯與修改、對刀、補償設定、輸入輸出操作,使學生有身臨其境的感覺,這樣,把枯燥的理論知識落實在機床操作中,老師講一段操作一下機床,學生看得逼真,理解得透徹,學習興趣漸濃。
2.“學、做”一體化。
仿真軟件實現了數控機床手工編程的過程模擬和加工過程的圖形模擬。首先,學生可將自己編寫的程序輸入仿真車床,檢驗程序是否正確,刀具的運動軌跡是否合理,及時發現問題,不斷調試加工程序,補償超差尺寸,直觀感受數控加工的過程與結果。其次,改變紙質作業的傳統模式,要求課堂練習、課后作業均用仿真軟件完成,最大限度地滿足學生的動手欲望。