鄧 敏

（長(zhǎng)江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，武漢 430212）

湖北省勞動(dòng)技能鑒定中心組織的數(shù)控技能鑒定仿真考試中，要求考生在數(shù)控仿真軟件上完成給定圖紙零件的加工編程過(guò)程。時(shí)間為2小時(shí)，最后的考試成績(jī)是以考生操作過(guò)程正誤及最后加工零件的尺寸來(lái)評(píng)分。本文將從數(shù)控車(chē)、銑兩個(gè)方面來(lái)介紹其操作過(guò)程中相關(guān)一些應(yīng)試技巧。

1 數(shù)控車(chē)工技能鑒定操作技巧

如下圖1所示，是去年6月份數(shù)控車(chē)床中級(jí)工技能考試題目，現(xiàn)以該題講解其加工操作過(guò)程中若干技巧。

技術(shù)要求：

圖1 中級(jí)工車(chē)工考題

毛坯尺寸：φ50×122

未注公差尺寸，允許誤差±0.07

拿到圖紙，我們首先進(jìn)行工序分析，制定其加工工藝路線，見(jiàn)表1：

我們打開(kāi)上海宇龍數(shù)控仿真軟件，選擇華中標(biāo)準(zhǔn)前置刀架數(shù)控車(chē)床。

表1 簡(jiǎn)易工藝過(guò)程

1.毛坯選擇和安裝技巧

圖紙規(guī)定我們選擇毛坯φ50×122，我們觀察圖紙可以知道，加工完成后的零件是有一個(gè)內(nèi)孔，所以我們?cè)陂_(kāi)始定義毛坯時(shí)，就可以定義一個(gè)帶內(nèi)孔的毛坯，這在數(shù)控仿真軟件也是可以實(shí)現(xiàn)的。我們定義毛坯為φ50×122，其中內(nèi)孔尺寸為φ18×22.15。這樣在未加工前，我們就可以保證內(nèi)孔φ18和長(zhǎng)度22.15兩個(gè)尺寸的精度，同時(shí)也降低我們編程及加工的工作量。在安放零件的過(guò)程中，我們點(diǎn)擊彈出小鍵盤(pán)上的引出鍵，讓零件伸到不能伸為止。注意每次安裝零件時(shí)，都應(yīng)該這樣操作，以保證每次卡盤(pán)夾工件長(zhǎng)度相等（系統(tǒng)默認(rèn)為10mm），以方便后續(xù)掉頭對(duì)刀加工等操作的進(jìn)行。

2.選刀技巧

前面已經(jīng)分析過(guò)，加工左半部分需用兩把刀具：1把外圓車(chē)刀、1把內(nèi)孔車(chē)刀。點(diǎn)擊軟件界面上刀具選擇按鈕，彈出“刀具選擇”對(duì)話框。在該對(duì)話框中，有兩種類(lèi)型的刀片可供選擇：“標(biāo)準(zhǔn)”和“定制”。一般情況下，在平常練習(xí)的時(shí)候，多選用類(lèi)型為“標(biāo)準(zhǔn)”的刀片，選擇這種刀片，其刀尖均有一定的半徑（實(shí)際刀具也應(yīng)該是這樣的），為了減少后續(xù)對(duì)刀及編程的復(fù)雜程度，我們通常將刀具刀尖半徑手動(dòng)修改為0。事實(shí)上，在技能鑒定考試中，我們是無(wú)法修改刀尖半徑值的。然而，在“定制”刀片一欄里，有少數(shù)刀片刀尖半徑就為0，可以直接選用這樣的刀片進(jìn)行加工編程，可以減小后續(xù)編程工作量。更為重要的是，如果選用刀尖半徑不為0的刀具加工，在某些情況下，即使在編程時(shí)進(jìn)行了刀尖半徑補(bǔ)償工作，有些尺寸也無(wú)法達(dá)到技能鑒定對(duì)零件尺寸的要求。比如：此題在加工右半部分外圓輪廓時(shí)，由于圓弧較多，如果不選用刀尖半徑為0的刀具加工，很多尺寸是無(wú)法達(dá)到圖紙上所設(shè)定的精度要求的。這一點(diǎn)，在技能鑒定過(guò)程中，要求在有限時(shí)間內(nèi)，編程及加工出合乎尺寸的零件就顯得尤為重要。當(dāng)然需要說(shuō)明的是，并非所有的加工都可選用刀尖半徑為0的刀具進(jìn)行加工，此時(shí)在編程時(shí)就必須進(jìn)行刀尖半徑補(bǔ)償。刀具見(jiàn)表2。

表2 刀具參數(shù)

3.對(duì)刀技巧

數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行自動(dòng)加工前，必須建立機(jī)床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系（也稱(chēng)編程坐標(biāo)系）之間對(duì)應(yīng)關(guān)系，這一操作過(guò)程，即為對(duì)刀。對(duì)刀的精確度直接影響最后加工的精度，數(shù)控車(chē)床常用的對(duì)刀方法有試切法對(duì)刀和對(duì)刀儀自動(dòng)對(duì)刀，其中以試切法對(duì)刀應(yīng)用最多。

對(duì)于華中數(shù)控系統(tǒng)車(chē)床而言，試切法對(duì)刀的原理是在刀偏表中設(shè)定試切直徑和試切長(zhǎng)度，機(jī)床自動(dòng)計(jì)算出工件右端面中心點(diǎn)（以右端面中心點(diǎn)作為工件坐標(biāo)系原點(diǎn)）在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，其它一些數(shù)控系統(tǒng)車(chē)床試切法對(duì)刀和此大同小異。

教師平常在給學(xué)生講解時(shí)所使用的方法，其操作步驟較為復(fù)雜。“將刀尖對(duì)準(zhǔn)工件邊緣”這樣一個(gè)操作，需要操作者謹(jǐn)慎操作和占用大量時(shí)間，并且這種方法所得的數(shù)據(jù)，也只是一個(gè)近似值。對(duì)于技能鑒定要求尺寸精度較高的場(chǎng)合，這樣對(duì)刀精度往往無(wú)法達(dá)到要求。筆者在平時(shí)教學(xué)中，根據(jù)對(duì)刀原理，總結(jié)出一個(gè)更為簡(jiǎn)便的方法。簡(jiǎn)述如下：

①用加工刀具試切工件外圓，進(jìn)給量不可太大，試切完畢，刀具無(wú)須退回，保持刀尖位置不動(dòng)。

②點(diǎn)擊軟件上“測(cè)量”菜單項(xiàng)，選擇“剖面圖測(cè)量”，在彈出的對(duì)話框中點(diǎn)擊刀具所切線段，線段由紅色變?yōu)辄S色，記下下面對(duì)話框中對(duì)應(yīng)的X和Z值。

③點(diǎn)擊軟件功能面板上“刀具補(bǔ)償”軟鍵、“刀偏表”軟鍵，將X值和Z值輸入到對(duì)應(yīng)刀號(hào)試切直徑和試切長(zhǎng)度欄中。

④手動(dòng)移動(dòng)刀具，沿Z軸正方向退刀。

⑤點(diǎn)擊“刀位轉(zhuǎn)換”，換其它刀具重復(fù)上面步驟①～③。

從原理上講，兩種方法本質(zhì)是一樣的，但第二種方法，可以大大減小對(duì)刀操作工作量，節(jié)約對(duì)刀時(shí)間，更為重要的是，第二種方法可使每把刀對(duì)刀精度為100%，沒(méi)有一點(diǎn)誤差。這對(duì)于參加技能鑒定的考生而言，無(wú)疑可以起到事半功倍的效果。

回到本題，在刀架對(duì)應(yīng)的刀位點(diǎn)裝好所選的刀具后，接下來(lái)進(jìn)行對(duì)刀操作，按照第二種方法進(jìn)行操作。觀察圖紙可以發(fā)現(xiàn)，圖紙左半部分加工后的零件外徑基本尺寸為φ48，而我們定義的毛坯外徑為φ50，加工余量?jī)H為2mm，這樣在進(jìn)行第一把外圓車(chē)刀試切對(duì)刀過(guò)程中，很容易多切。為避免這一點(diǎn)，可先將毛坯掉頭裝夾，將其伸出最長(zhǎng)，先切右端面，以此時(shí)右端面中心點(diǎn)作為、工件原點(diǎn)來(lái)進(jìn)行對(duì)刀，對(duì)刀完畢后，再將工件調(diào)轉(zhuǎn)回來(lái)。由于兩次毛坯伸出的長(zhǎng)度是一樣，工件的長(zhǎng)度沒(méi)有改變，所以?xún)纱喂ぜ叶嗣嬷行呐c機(jī)床坐標(biāo)系坐標(biāo)原點(diǎn)的相對(duì)距離是一樣的。接下來(lái)，進(jìn)行第2把內(nèi)孔車(chē)刀對(duì)刀操作，由于第2把車(chē)刀刀尖半徑不為0，因此還要在數(shù)控機(jī)床“刀補(bǔ)表”中輸入相應(yīng)半徑值和刀尖方位。

將如下程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，進(jìn)行自動(dòng)加工。（編程相關(guān)知識(shí)請(qǐng)讀者參考有關(guān)教材）

表3 左邊加工程序

4.保證總長(zhǎng)技巧

加工完左半部分后，將零件掉頭，由于毛坯總長(zhǎng)是122mm，而最終零件總長(zhǎng)為120±0.02mm，毛坯整個(gè)長(zhǎng)度比圖紙上總長(zhǎng)多出2mm，可按如下方法保證最長(zhǎng)。

點(diǎn)擊“刀位轉(zhuǎn)換”按鍵，將第3把刀具轉(zhuǎn)為當(dāng)前加工刀具，采用“手動(dòng)”方式試切工件端面（注意不可切太多，以免將工件切短），沿X軸正向退刀，不可有Z軸位移。此時(shí)測(cè)量零件總長(zhǎng)比圖紙要求總長(zhǎng)還長(zhǎng)多少，如長(zhǎng)1.526mm。機(jī)床顯示設(shè)置中將坐標(biāo)系改為“相對(duì)坐標(biāo)系”顯示，通過(guò)點(diǎn)擊“刀偏表”里“Z軸置零”軟鍵將Z軸相對(duì)坐標(biāo)值置零，此時(shí)面板上Z軸的相對(duì)實(shí)際位置顯示為0，然后通過(guò)手動(dòng)方式將刀架向Z軸負(fù)方向移動(dòng)1.526（面板上顯示Z的相對(duì)坐標(biāo)值為-1.526），然后將刀具沿X軸負(fù)向移動(dòng)即可切掉多余的長(zhǎng)度。并且在3號(hào)刀具對(duì)應(yīng)的試切長(zhǎng)度欄輸入0，數(shù)控系統(tǒng)完成3號(hào)刀Z偏置的計(jì)算。

3號(hào)刀具對(duì)刀完畢，進(jìn)行4號(hào)刀具的對(duì)刀操作，方法同前，在此不再累贅。圖2是對(duì)刀完畢后“刀偏表”面板。

圖2 刀偏表面板

觀察面板很容易發(fā)現(xiàn)，1＃、3＃和4＃刀對(duì)應(yīng)的X偏置均相同，為-388.634。這并非一個(gè)巧合，其原因在于，這3把刀具的刀尖半徑均為0，且都是外圓車(chē)刀，系統(tǒng)默認(rèn)刀柄長(zhǎng)度均為60mm，所以刀尖到工件原點(diǎn)的相對(duì)距離相等，即X偏置相等。這其實(shí)是可作為一個(gè)結(jié)論來(lái)使用：如果我們使用刀具刀尖半徑為0，并且為外圓車(chē)刀，X偏置值固定為-388.634。在考試時(shí)能記住這一結(jié)論，那么本題中1＃、3＃和4＃刀對(duì)應(yīng)的試切直徑一欄無(wú)須再輸入數(shù)值，（試切直徑對(duì)應(yīng)計(jì)算X偏置，試切長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)計(jì)算Z偏置，計(jì)算過(guò)程由CNC裝置完成）直接將-388.634輸入到相應(yīng)的刀號(hào)的X偏置欄即可。這樣又可減小很多工作量，節(jié)約時(shí)間，這對(duì)于技能鑒定考試中考生而言，無(wú)疑是非常重要的。但注意：-388.634這個(gè)數(shù)值僅對(duì)于當(dāng)前數(shù)控系列型號(hào)，即華中數(shù)控前置刀架數(shù)控車(chē)床適用，而對(duì)于其它系列，該值是有所變化的。將如下程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，即可完成右半部分自動(dòng)加工。

表4 右部分加工程序

整個(gè)零件的加工至此全部完成，經(jīng)過(guò)對(duì)每一個(gè)部分的尺寸測(cè)量，最后的加工零件所有的尺寸均達(dá)到了圖紙規(guī)定的尺寸精度要求。

2 數(shù)控銑工技能鑒定操作技巧

對(duì)于數(shù)控銑床，在進(jìn)行自動(dòng)加工前，同樣需要進(jìn)行對(duì)刀操作，由于銑床是三軸聯(lián)動(dòng)，所以需對(duì)X、Y和Z三個(gè)方向分別進(jìn)行對(duì)刀。即確定出工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的具體數(shù)值。關(guān)于具體步驟，讀者可參看有關(guān)教材。

在仿真軟件上銑床對(duì)刀過(guò)程中，通過(guò)反復(fù)練習(xí)發(fā)現(xiàn)，如果選用長(zhǎng)方形毛坯，并以上表面的中心點(diǎn)作為編程原點(diǎn)時(shí)（銑床編程里大部分都是這種情況），當(dāng)我們選定某一機(jī)床系統(tǒng)（比如華中數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)銑床），毛坯在安放時(shí)采用系統(tǒng)默認(rèn)位置，不論毛坯尺寸如何變化，毛坯的中心點(diǎn)的X和Y坐標(biāo)相對(duì)主軸的相對(duì)距離一定，即在對(duì)刀時(shí)工件原點(diǎn)X和Y在機(jī)床坐標(biāo)系中為一定值。對(duì)于華中數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)銑床該值始終為X＝-500 Y＝-415。這是由于軟件本身設(shè)計(jì)時(shí)，所具備的一個(gè)規(guī)律。由此在銑床對(duì)刀時(shí)，X和Y值無(wú)須通過(guò)對(duì)刀操作來(lái)算出，直接記憶相關(guān)結(jié)論即可，唯一需要通過(guò)對(duì)刀計(jì)算的是Z坐標(biāo)值。這樣大大節(jié)約時(shí)間，讓考生將更多的時(shí)間花在編程而非機(jī)床操作上面。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上面闡述我們知道，機(jī)床操作是一個(gè)既繁瑣而又需要細(xì)心謹(jǐn)慎的工作。在技能鑒定考試中，想要取得好的成績(jī)，除了有扎實(shí)的編程功底外，還需掌握其中若干操作技巧。在去年的6月份中級(jí)工數(shù)控技能鑒定考試中，筆者所帶的班級(jí)學(xué)生數(shù)控考證通過(guò)率和高分率都很高。這除了學(xué)生平時(shí)刻苦努力外，與筆者考前給他們介紹這些操作方面應(yīng)試技巧肯定也是分不開(kāi)的。事實(shí)證明，只要靈活運(yùn)用好這些技巧，在相關(guān)考試中定會(huì)帶來(lái)事半功倍的效果。

［1］陸全龍.數(shù)控機(jī)床［M］.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2008.