[摘 要]利用立式加工中心設(shè)備，設(shè)計(jì)綜合試切件實(shí)訓(xùn)課題，通過完成對(duì)該零件加工，可以將加工中心各單項(xiàng)實(shí)訓(xùn)課題有機(jī)的結(jié)合起來，整合為綜合實(shí)訓(xùn)課題。這樣既滿足數(shù)控機(jī)床操作實(shí)訓(xùn)練習(xí)具有針對(duì)性的要求，又通過對(duì)該工件的檢測了解機(jī)床精度，并在完成加工的過程中進(jìn)一步掌握各加工工序的重點(diǎn)和難點(diǎn)，較全面地掌握立式加工中心操作過程的主要實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，從而達(dá)到實(shí)訓(xùn)目的。通過綜合試切件實(shí)訓(xùn)課題的設(shè)計(jì)降低了實(shí)訓(xùn)成本，提高了教學(xué)質(zhì)量�！�
[關(guān)鍵詞]立式加工中心 綜合試切件課題設(shè)計(jì)
一、概述
數(shù)控專業(yè)是我校的一個(gè)新型專業(yè)，它作為我校的重點(diǎn)發(fā)展專業(yè)之一，學(xué)校各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)極其重視，在實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)上，投入了很大的資金，給與了很大的支持，從各類機(jī)床的配置到教師的培訓(xùn)我校都在有條不紊地進(jìn)行。我作為第一批走上數(shù)控一體化教學(xué)的教師，在人才培養(yǎng)過程中，認(rèn)識(shí)到操作技能的掌握是一個(gè)至關(guān)重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。我們?cè)诶碚撆c技能操作訓(xùn)練融為一體的教學(xué)中，通過引入項(xiàng)目教學(xué)，過程教學(xué)等模式，開發(fā)出了綜合實(shí)訓(xùn)課題，這樣既提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)質(zhì)量，又節(jié)省了材料消耗。從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)與實(shí)訓(xùn)有機(jī)的結(jié)合，達(dá)到教學(xué)目的。
二、綜合實(shí)訓(xùn)課題的設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想
立式加工中心機(jī)床是數(shù)控設(shè)備中功能較多、自動(dòng)化程度相對(duì)較高的一種先進(jìn)加工設(shè)備。其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作功能，編程指令繁多，致使其單項(xiàng)操作練習(xí)項(xiàng)目多，實(shí)訓(xùn)時(shí)間長，學(xué)習(xí)難度大。如何解決這個(gè)問題呢？通過多次的實(shí)訓(xùn)，我們摸索出一種項(xiàng)目教學(xué)的方法，即把各單項(xiàng)實(shí)訓(xùn)操作項(xiàng)目之間有機(jī)地銜接起來，多項(xiàng)功能統(tǒng)一編程，整合應(yīng)用，形成綜合加工能力。這也是操作實(shí)訓(xùn)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。該方法符合教育特征的實(shí)訓(xùn)要求，并能兼顧教學(xué)大綱和降低實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)。因此我們?cè)谥贫?xiàng)目教學(xué)中的指導(dǎo)思想是：立足校內(nèi)打基礎(chǔ)，綜合設(shè)計(jì)試切件，項(xiàng)目教學(xué)重應(yīng)用，過程引導(dǎo)求實(shí)效。
三、立式加工中心綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)
針對(duì)立式加工中心工作狀態(tài)和運(yùn)行模式，設(shè)計(jì)一個(gè)最大程度涵蓋其各項(xiàng)加工能力的典型結(jié)構(gòu)件，作為立式加工中心機(jī)床操作綜合實(shí)訓(xùn)的試切件。遵循由簡單運(yùn)動(dòng)→復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，由單向功能→多項(xiàng)功能的認(rèn)識(shí)規(guī)律，通過單項(xiàng)操作局部循環(huán)逐步延伸到完整程序控制加工試切件。如圖所示：設(shè)計(jì)一個(gè)集“方形→六邊形→圓形→橢圓形→腰孔→鏜孔加工于一體的結(jié)構(gòu)件，將加工中心機(jī)床的加工工藝設(shè)計(jì)與應(yīng)用、編程設(shè)計(jì)與測試環(huán)節(jié)，通過試切件加工過程串聯(lián)起來，完成一個(gè)完整零件的加工過程，最后通過對(duì)試切件的精度檢測，記錄加工過程中的有關(guān)參數(shù)與原始數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，達(dá)到檢驗(yàn)立式加工中心機(jī)床的性能及工作精度狀況的教學(xué)目的。在為期兩周的實(shí)訓(xùn)周期內(nèi)，讓學(xué)生基本掌握立式加工中心機(jī)床的操作、加工工藝設(shè)計(jì)、編程設(shè)計(jì)、機(jī)床工作精度及可靠性檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)，從而提高學(xué)生實(shí)習(xí)時(shí)訓(xùn)的綜合成效。
四、工藝裝備與教學(xué)計(jì)劃
1、V1050D立式加工中心數(shù)控機(jī)床；數(shù)控系統(tǒng)：FANUC-0i;
2、綜合試切件：LY12CJ鋁材 尺寸150×150×50
3、刀具：硬質(zhì)合金端面銑刀、中心鉆、鉆頭、硬質(zhì)合立銑刀、鍵槽銑刀、鏜刀
4、夾具：平口鉗、壓板、倒頭螺釘
5、量具：角尺、刀口尺、游標(biāo)卡尺、內(nèi)徑千分尺、三坐標(biāo)測量儀
綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)計(jì)劃
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1 |
實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目 |
實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及要求 |
學(xué)時(shí) |
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2 |
操作入門及安全教育 |
三大規(guī)程，手動(dòng)方式高、中、低速進(jìn)給，快速驅(qū)動(dòng)、停止、點(diǎn)動(dòng)的平穩(wěn)性、可靠性 |
4 |
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3 |
加工工藝設(shè)計(jì) |
分析綜合件加工技術(shù)要求，確定方案及刀具、家具選擇，切削用量 |
8 |
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4 |
數(shù)控編程設(shè)計(jì) |
銑削方形→六邊形→圓形→橢圓形→腰孔→鏜孔等工序設(shè)計(jì)，具有局部循環(huán)、宏程序、刀庫自動(dòng)運(yùn)行等項(xiàng)目 |
6 |
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5 |
程序輸入與試運(yùn)行檢測 |
刀具軌跡仿真，控制面板操作功能運(yùn)行，刀庫換刀功能測試 |
8 |
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6 |
綜合件加工操作 |
工件、夾具定位；毛坯粗加工；中心孔；六方及圓的加工；曲面的加工，腰孔加工，鏜孔加工
注意觀察加工過程與程序是否符合；參數(shù)設(shè)計(jì)是否合理；鉆孔、鏜孔結(jié)束時(shí)，與工件表面的位置 |
24 |
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7 |
工件加工精度檢測 |
檢測方法與步驟 |
6 |
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8 |
綜合實(shí)訓(xùn)報(bào)告 |
操作實(shí)訓(xùn)總結(jié)，綜合件結(jié)果分析，機(jī)床精度分析 |
4 |
五、精度及工藝分析
（一）精度分析及有關(guān)計(jì)算
（1）尺寸精度
精度要求較高的尺寸主要有：中心距130±0.02，深度尺寸
， 直徑尺寸： 
對(duì)于尺寸精度要求，主要通過加工過程中的精確對(duì)刀；正確選 用刀具磨損量和正確選用合適的加工工藝等措施來保證。
（2）形位精度
主要的形位精度有：正六邊形與工件側(cè)面的平行度；ф55的軸線與底面的垂直度要求。對(duì)于形位精度要求，主要通過工件在夾具中的正確安裝找正、鉆中心孔等措施來保證。
(3)表面粗糙度
所有外形銑削的表面粗糙度要求均為六邊形側(cè)面Ra1.6，球體表面Ra3.2。對(duì)于表面粗糙度要求，ф55的孔壁表面粗糙度Ra1.6，主要通過選用正確的粗、精加工路線，選用合適的切削用量等措施來保證。
（4）數(shù)值計(jì)算
難點(diǎn)是SR70曲面的加工。而此曲面與正六邊形的相交面的直徑與圓心位置需通過數(shù)值計(jì)算。
如圖所示已知OC=OB=OF=70，AB=27.5，AD=24求CD與OD的長度以及圓弧任意截面的表達(dá)方式。
解：OA= √（702-27.52)= 64.37
OD= OA-AD=64.37-24=40.33
CD= √(70)2-（40.33)2=57.21
任意截面EF長度的表達(dá)式EF= √（70）2-(40.37+DE)2
（5）宏程序編程思路
在一般的程序編制中程序字為一常量，一個(gè)程序只能描述一個(gè)幾何形狀，是不能變化的。但宏程序則可以使用變量，通過對(duì)變量進(jìn)行賦值及處理的方法達(dá)到程序功能。利用這種功能，可以使編程者通過設(shè)定變量對(duì)刀具軌跡或軌跡中的刀具位置作出規(guī)定。使程序具有可變性。當(dāng)然，并不是說宏程序可以替代現(xiàn)代自動(dòng)編程軟件的功能。但通過宏程序在加工中的應(yīng)用，可以使程序更加具有靈活性和通用性，使程序的結(jié)構(gòu)更加合理化，使加工路徑更加優(yōu)化，從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的。
本例中對(duì)曲面的加工需采用宏程序。思路如下：作與Z平面的平行于曲面相切可得一個(gè)整圓。因此可將曲面看成一串在Z向變半徑的整圓，刀具只要在不同的高度執(zhí)行圓弧切削指令即可。
（二）確定加工工藝
1、選擇加工方法
1） 150X150 X50的表面粗糙度為Ra3.2，上下面可選用面銑刀粗銑---精銑方案。側(cè)面可用立銑刀粗銑---精銑方案。
2) 加工工件正六邊形凸臺(tái)和圓柱形凸臺(tái)（圓柱直徑尺寸可見數(shù)值計(jì)算），選用立銑刀粗—精方案，保證Ra1.6。
3） 加工 的中心孔方案分析
加工方案的選擇：首先，所有的都是在實(shí)體上加工，為避免鉆偏，需先用中心鉆引正孔，然后再鉆孔。其次，內(nèi)孔表面的加工方案在很大程度上取決于尺寸精度和粗糙度Ra值。精度較高，粗糙度值較小，一般不能一次加工到尺寸，尤其是直徑在ф30~ф80mm的孔分為兩次加工，先用（0.5~0.7）D的鉆頭鉆孔，然后再用D的鉆頭擴(kuò)鉆�？梢詼p少切削深度、軸向力及切削熱等引起的變形，從而提高零件的鉆孔精度。對(duì)于該孔的精度要求較高，粗糙度Ra1.6值較小，且有垂直度的要求，為保證加工要求，一方面通過提高裝夾精度，保證其形位公差的要求；另一方面，根據(jù)不同的設(shè)計(jì)和實(shí)際的加工設(shè)備及加工條件、成本，可以采用多種加工方案來保證。
4）SR70曲面的加工，采用等高粗—精加工的方法完成，在采用等高精加工時(shí)球面中部刀紋較粗糙，可通過縮小行距進(jìn)行彌補(bǔ)。
由于曲面加工較復(fù)雜，借助于CAXA自動(dòng)編程軟件完成。
七、結(jié)束語
通過采用綜合試切件操作，有兩個(gè)顯著的體會(huì) ：
1、如果對(duì)立式加工中心機(jī)床地掌握達(dá)不到多項(xiàng)功能、綜合運(yùn)用的整體把握，就等于沒有掌握該設(shè)備的正確操作，也無法發(fā)揮設(shè)備的整體優(yōu)勢(shì)，造成資源的浪費(fèi)；嚴(yán)重的可能還會(huì)產(chǎn)生操作失誤甚至故障，先進(jìn)設(shè)備的使用性將大打折扣。
2、如果不對(duì)加工后的工件進(jìn)行精度檢測，就無法了解立式加工中心機(jī)床的工作精度；沒有質(zhì)量意識(shí)的加工操作，不熟悉影響數(shù)控加工精度因素的操作練習(xí)是不完整的技能訓(xùn)練，學(xué)生專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)不完整，即使走到工作崗位也仍然缺乏專業(yè)自信。
開發(fā)設(shè)計(jì)綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，正是為了滿足操作實(shí)訓(xùn)綜合練習(xí)的需要，達(dá)到提高數(shù)控專業(yè)學(xué)生操作技能的目的，合理使用實(shí)訓(xùn)經(jīng)費(fèi)而設(shè)計(jì)的，這只是我們工作中的一部分，其他單位肯定有許多卓有成效的實(shí)訓(xùn)方法，我們?cè)赶蛩麄儗W(xué)習(xí)，共同探索職業(yè)教育教學(xué)改革的新途徑。
