时间：2022-04-18 04:14:36
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇数控编程，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
1、分析零件图。首先要分析零件的材料、形状、尺寸、精度、批量、毛坯形状和热处理要求等，以便确定该零件是否适合在数控机床上加工，或适合在哪种数控机床上加工。同时要明确加工的内容和要求。
2、工艺处理。在分析零件图的基础上，进行工艺分析，确定零件的加工方法（如采用的工夹具、装夹定位方法等）、加工路线（如对刀点、换刀点、进给路线）及切削用量（如主轴转速、进给速度和背吃刀量等）等工艺参数。数控加工工艺分析与处理是数控编程的前提和依据，而数控编程就是将数控加工工艺内容程序化。制定数控加工工艺时，要合理地选择加工方案，确定加工顺序、加工路线、装夹方式、刀具及切削参数等；同时还要考虑所用数控机床的指令功能，充分发挥机床的效能；尽量缩短加工路线，正确地选择对刀点、换刀点，减少换刀次数，并使数值计算方便；合理选取起刀点、切入点和切入方式，保证切入过程平稳；避免刀具与非加工面的干涉，保证加工过程安全可靠等。有关数控加工工艺方面的内容，我们将在第2章2.3节及2.4节中作详细介绍。
3、数值计算。根据零件图的几何尺寸、确定的工艺路线及设定的坐标系，计算零件粗、精加工运动的轨迹，得到刀位数据。对于形状比较简单的零件（如由直线和圆弧组成的零件）的轮廓加工，要计算出几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两几何元素的交点或切点的坐标值，如果数控装置无刀具补偿功能，还要计算刀具中心的运动轨迹坐标值。对于形状比较复杂的零件（如由非圆曲线、曲面组成的零件），需要用直线段或圆弧段逼近，根据加工精度的要求计算出节点坐标值，这种数值计算一般要用计算机来完成。有关数值计算的内容，我们将在第3章中详细介绍。
4、编写加工程序单。根据加工路线、切削用量、刀具号码、刀具补偿量、机床辅助动作及刀具运动轨迹，按照数控系统使用的指令代码和程序段的格式编写零件加工的程序单，并校核上述两个步骤的内容，纠正其中的错误。
5、制作控制介质。把编制好的程序单上的内容记录在控制介质上，作为数控装置的输入信息。通过程序的手工输入或通信传输送入数控系统。
6、程序校验与首件试切。编写的程序单和制备好的控制介质，必须经过校验和试切才能正式使用。校验的方法是直接将控制介质上的内容输入到数控系统中，让机床空运转，以检查机床的运动轨迹是否正确。在有CRT图形显示的数控机床上，用模拟刀具与工件切削过程的方法进行检验更为方便，但这些方法只能检验运动是否正确，不能检验被加工零件的加工精度。因此，要进行零件的首件试切。当发现有加工误差时，分析误差产生的原因，找出问题所在，加以修正，直至达到零件图纸的要求。
（来源：文章屋网 ）
关键词：工学结合；课程模块；教学配置；教学方法；评价体系
一个“农二代”职校毕业生的来信――在校期间学得都是些陈芝麻烂谷子的东西，每次实践课都安排得较少。在参加工作后，发现高技（大专）和高中区别不大。有很多大专（高技）生都是在厂里经过一段时间的学习培训后才能勉强上岗。学校的很大一部分职责都转嫁给了企业，这样的职业教育还有什么值得我们留恋？（摘自信件部分内容）
《国务院关于大力发展职业教育的决定》明确提出：“坚持以就业为导向，深化职业教育教学改革。”随着现代高新技术的发展，企业对数控技术人才的知识、能力结构等方面有了更高的要求。中等职业学校肩负着服务社会、促进学生全面发展的重任。
一、实施“工学结合”，重构课程模块
工学结合是一种将理论与实践相结合的教育模式，以学生为主体，以职业为导向，充分利用校内外不同的教育环境和资源，把课堂教学和实践工作有机结合起来。数控教研室按照调研结果及学校师资、设备等情况，对《数控编程》教材进行了整合。教材内容结合江阴富仁集团典型模具产品和学生毕业设计的成果为载体，将冲裁模部件的设计制作呈现出来，这样就形成了以产品引领知识，以知识促进生产。另外，教材也结合我校数控设备的实际情况，以岗位分工、理实交融等方式使学生全面、系统、完整地理解并掌握数控操作的基本技能，进一步接轨企业。在教材中，为突出职业教育的实用性特点，还应按照“学历证书与职业资格证书嵌入式”的设计要求确定课程的知识、技能等内容。重构后的教材分成了三大块：数控基础知识、冲裁模轴类零件编程（如，任务一：导柱的车削；任务二：导套的车削；任务三：模柄槽的车削；任务四：模柄轮廓的车削；任务五：模柄螺纹的车削；任务拓展：数车中级工综合训练）、冲裁模板类零件编程（如，任务一：冲裁模字样的铣削；任务二：顶板外轮廓的铣削；任务三：底板外轮廓的铣削；任务四：底板内孔的铣削；任务五：上模导向板的铣削；任务六：凹槽的铣削；任务七：顶板螺纹的铣削；任务拓展：数铣中级工综合训练）。
《数控编程》采用项目式教学理念编写，每个任务可根据实际授课情况安排实际零件的加工验证，因部分任务还存在工艺上的衔接，不是每个任务都要安排机床操作验证，通常是一个零件完整的加工程序编制好后才安排实际操作验证，当然也可通过仿真模拟来演示操作。
工学结合下的数控编程采用毕业设计冲裁模为载体来重构课程模块，让学生通过冲裁模产品的加工，了解产品的工作原理及加工方法等。为了提高学生的学习动力，在学习过程中学生可以将加工好的零件或产品摆放在实习工厂的橱柜进行展示，以此调动学生的主观能动性。
二、实施“工学结合”，优化教学配置
1.优化师资队伍
教研室组织专业团队对职校特定的教学方法和教学手段进行进一步的讨论与探索，改进教学方法和教学手段，提高教学效果。根据学校发展、专业发展、个人发展的需要加大师资培养力度，分梯队培养专业负责人，分方向、多角度培养专业教师，聘用掌握最新企业、行业技术的一线能工巧匠为兼职教师，形成一支结构合理、专业性强的专兼结合的优秀教学团队。
本教研室现有教师21人（高级讲师47.6%；本科生100%，含研究生28.6%；高级技师33.3%，技师61.9%）。在专业带头人和教研室主任的带领下，团结协作，积极开展教研活动，互教互学，一对一的传、帮、带，课程指导要求严格、学术严谨，所有教师都能认真开展各项教学活动，具有很强的上进心，在各级各类比赛中都荣获佳绩。
2.优化实训建设
良好的办学条件、完善的实训设施是吸引学生生源、办好职业教育、培养高素质技能人才的基础。江阴中等专业学校按就业岗位职业环境特征构建职业教育实训环境，对数控技术应用专业进行高投入、高维护的建设，积极构建融“教、学、做”为一体的教学环境，体现专业能力的训练要求。数字化工厂建设，建成集讲授、信息收集、讨论、实施、数字化生产过程管理，满足学生顶岗实习前准职业性训练。通过优化实训建设，更好地让学生学好数控专业技能，为今后踏上工作岗位做好充分准备。
三、实施“工学结合”，更新教学方法
“工学结合”人才培养模式是在借鉴德国双元制校企合作模式的基础上，结合我国职业教育的实际情况，以岗位能力为本位，提出知识、能力、素质三者协调发展的育人思想。数控编程是一门实践性较强的专业课，不仅能训练学生学习数控编程与加工的能力，还能培养学生的实践动手能力和创新能力。为了达到数控编程教学要求，切实提高课堂效率，进一步培养“现代班组长”以上潜质的高素质劳动者和技能型人才，应该坚持实施“工学结合”方式进行教学。
1.任务驱动教学
数控编程采用任务驱动教学，每个项目任务都设置五个环节：任务描述、任务分析、知识链接、任务实施、任务拓展。教学设计中打破教师讲、学生听的传统教学方式，采用任务驱动教学，以工作任务为载体，以问题为纽带，引导学生学、做结合，在主动解决问题中建构知识、提升能力，并通过过程性问题，实现任务实施过程与知识、技能的有机整合。
2.信息化辅助教学
要提高课堂教学质量，只靠上课45分钟是不能满足的，必须要有一定的课外学习。在数控编程的教学中，如程序指令、机床操作等都需要教师通过有效的直观教学，才能加深学生的理解。在讲授FANUC数控车床系统G70、G71、G73等复合循环指令时，学生对这些指令的走刀轨迹，运动结束后刀具停留的位置等，通过传统教学往往不能掌握，往往需要借助信息化辅助教学手段。另外，每个学生对知识点的关注度不相同，从而也制约了学生学习的主观能动性。数控教研室针对该问题建立了信息化辅助教学手段――网络资源平台，便于学生课上或课后学习。如，数控加工视频库；配套教材的PPT课件；作品集；错题库等，尽量开发一些三维互动数字资源再现真实工作场景。另外，借助学校的数字化工厂建设，实现与现有网络教学平台的连接，可拓展网络辅助教学功能，有利于学生有效利用各种教学资源，促进学生的自主学习。
“工学结合”下的教学方法充分展示了现代职业教育“以能力为本”的价值取向，使每位学生在探究中获得知识，在成功中体会 喜悦。整个学习过程是创造性的实践活动，充分发掘了学生的创新潜能。
四、实施“工学结合”，完善评价体系
工学结合模式下的职业教育教学评价体系，不能仅仅通过一张试卷加以体现，而应当把评价“嵌入”到职业教育教学的全过程，让评价体系成为职业教育教学过程的重要组成部分。评价体系应从多角度进行全面评价，如，过程性考核与最终考核结合、教师评价与学生自我评价结合、理论与实践结合、职业素质考核与职业技能考核结合等。
1.将《数控编程》岗位能力训练的最终目标分解为若干个任务，具体以模块的教学考试时间为准，进行全程分段考核。
2.将课堂评测与任务设计相结合，进行过程性评价（如，项目表格的填写考核：团队合作能力，学习过程中的创新表现，学习中积累的成果资料等），将学生组内评价和教师评价结合进行。
3.与企业零距离对接，综合考核学生职业素养与职业技能。每个小组最终形成一个成果或者一个具体的产品（成果展示：分析其中的某个零件，能正确、合理地分析材料、结构及工艺特点等），邀请优秀企业家或生产技术能手参与考评，对该组学生的知识、技能进行价值判断。
通过多角度的评价体系，不仅可以保证企业、学校、学生三方的权益相一致，也能使“工学结合”下的人才培养方案得以保证。
数控编程课改以毕业设计冲裁模为载体，采用任务驱动教学，有利于学生对知识与技能的掌握。实现校企合作零距离要求，并充分挖掘了学生的创造潜能。但如何将生产实践岗位与课程理论知识有机融合，充分调动学生的学习积极性，提高教学质量，还待进一步研究、探索。
参考文献：
关键词：CAXA制造工程师 数控编程 数控加工 机械加工 CAD/CAM 三维模型
中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）08-0014-01
数控编程是当代数控加工阶段的主要内容，为数控加工提供了更为快捷和便利的通道。数控编程是零件图纸一直到设计、获取数控程序的全过程，步骤和工序十分繁杂，对于操作的技术细节要求较高。同时，我们都知道，CAXA制造工程师是一款功能优秀、全中文的三维CAD/CAM软件，在当前数控加工领域的应用十分广泛。作为一款品质卓越的国产数控加工和编程软件，CAXA制造工程师在实践中的作用十分明显，且已经取得了不错的成绩。深入研讨CAXA制造工程师在数控编程中的应用，还是很有意义的。
1 CAXA制造工程师的自动编程功能提升了数控编程的技术水平
随着机械加工工艺的不断发展以及计算机技术的快速演变，传统意义上的手动编程已经不能满足机械工业的需求，以计算机技术为基础的数控编程技术应运而生，呈现出方兴未艾的发展态势。CAXA制造工程师能够实现机械零件的自动编程，对于整个数控编程技术都有显著的促进作用。以凸台零件为例，CAXA制造工程师可以实现真正意义上的自动化编程，彻底改善数控编程的程序和效果。具体的，首先，CAXA制造工程师可以完成三维建模的设计，而人机交互的模式则是三维模型设计的基本路径，这体现了自动化编程的技术优势，也就是CAXA制造工程师巨大优势的展现。与此同时，被加工元件可以利用CAXA制造工程师进行编辑和相关操作，大大节省了设计、编程的流程和时间。其次，CAXA制造工程师可以确定具体的加工方案并生成刀具的轨迹。实际操作中，CAXA制造工程师可以进行细致的筛选化操作，主要是针对被加工元件进行的。比如，CAXA制造工程师可以在工件毛坯和夹具装配关系的基础上，准确分析相关的精度要求、刀具的参数等。所以，CAXA制造工程师在工艺精确化基础上的分析与筛选，为刀具轨迹的生成奠定了坚实基础。此外，根据被加工工件的形状特点、外观特征及不同的工艺要求和精度要求等，软件可以灵活选用系统提供的各种加工方式和参数，方便快速地生成所需要的刀具轨迹即刀具的切削路径。
再者，CAXA制造工程师软件可以自动生产G代码和工序单。我们都知道，G代码的生成是自动编程的核心部分，其作用难以估量。因此，要将生成的刀具轨迹变成可以控制机床的G代码程序，需进行后置处理。实际操作中，CAXA制造工程师提供的后置功能也是相当灵活的，它可以根据不同机床类型的配置要求，将已经生成的刀具轨迹自动转化成合适的G代码程序，因此十分便捷。在自动生成G代码之后，软件还可以根据实际需要，按照完全标准化的模式自动生成加工工序单，这又是手动编程所不能及的一步。同时，加工工序单上，可以体现出各轨迹编制中的各项技术参数，并准确计算出各个轨迹的加工时间等信息，为今后生产管理和加工工时计算提供了便利。据此而言，G代码生成的程序、步骤以及操作细节十分繁琐，这些都需要借助计算机来独立运转、快速完成，这也恰恰是CAXA制造工程师软件的优势所在。
从上面的实际案例中不难发现，CAXA制造工程师集成了现代计算机技术、机械加工技术和编程技术，将传统的手动编程进行革新与升级，即全新的自动编程和数控编程。在实际零件加工过程中，乃至机械加工、工艺改进的全过程，CAXA制造工程师都充当了重要的角色，其显著作用应该引起足够关注。
2 数控编程中运用CAXA制造工程师的优点和益处
透过前面的论述与案例解析，可以看出CAXA制造工程师软件在数控编程、机械加工实际操作中的巨大作用，而这种作用是基于软件本身的特征和优势的。
2.1 大大缩短了产品加工和开发的周期
众所周知，数控编程是现代机械加工的技术基础之一，其功能性作用十分巨大。传统的手动编程由于耗费大量的人力和物力，往往消耗巨大，同时也难以提升编程效率，造成了加工和开发进度的滞后。CAXA制造工程师的应用，借助计算机平台和综合技术优势，大大缩短了编程的时间，给接下来的产品加工与综合开发提供了宝贵的时间。
2.2 CAXA制造工程师的使用大大降低了单位成本
无论是在机械加工企业内部，亦或是机械行业产业链内，CAXA制造工程师的运用都给企业和行业带来了巨大的帮助。首先，CAXA制造工程师能够缩短数控编程、产品设计与开发、制造的时间，节约了大量成本；其次，CAXA制造工程师可以大幅度减少编程失误与错误，降低废品率，也节省了不少开支。
2.3 提升了编程效率，大大提高了产品质量
数控编程作为机械产品加工阶段的重要内容，在引入更为先进的CAXA制造工程师软件之后，其编程的效率、效果和质量都要显著的提升。以此为基础，利用计算机高精度和优化的设计，工程师可以借助三维建模手段，大大提升产品的设计、加工与制造的质量。对于广泛应用CAD/CAM的数百个工业领域来说，CAXA制造工程师带来的技术升级都是革命性的，其前景被普遍看好，在未来的进一步发展也令业界十分期待。
参考文献
[1]徐晓文.CAXA制造工程师的应用初探[J].中国高新技术企业，2009（04）.
[2]宋长江，李科.CAXA制造工程师在实体造型中的应用[J].邯郸职业技术学院学报，2009（01）.
[3]刘明玺，刘宏利.CAXA制造工程师后置处理技术研究[J].新技术新工艺，2009（08）.
【关键词】数控仿真；多元整合；多元评价
对于机电类专业，社会需要的是既有理论知识，又有实践能力的务实性综合型人才。为适用社会发展的需要，我校在2003年购进了FANUC和西门子数控机床各10台，建成数控操作实习车间，并购买了上海宇龙数控加工仿真系统，构建了数控仿真实验室，用于学生数控教学与加工仿真实习。从而利用数控仿真软件在降低学习的门槛，激发学习兴趣等方面做了有益的尝试。
一、利用数控仿真系统熟悉操作面板
不管是学校还是培训机构，一般数控机床都不是太多。让学生一个个操作熟悉面板需要较长时间，在黑板上讲各按键的作用、名称与使用更是费力不讨好。利用仿真系统就能迅速有效地完成这个过程。我校的宇龙数控仿真系统机床操作面板的所有按键与实际机床的操作面板基本一致，学生可以通过数控仿真系统熟悉操作面板上各个键的操作方法。还可让学生通过输入和运行程序进一步掌握数控机床的操作。这样对数控机床就有了基本的了解， 再进行数控机床实际操作时就避免了入门困难的问题。
二、利用数控仿真系统提高学生的学习兴趣
相当部分技校学生基础差，教师的教学困难，传统的教学方式已很难使学生接受，因此，利用先进的教学方法、教学手段来提高学生的学习兴趣尤为重要。引入数控加工仿真系统进行教学以后，学生所编程序可以直接在数控加工仿真系统上进行模拟加工演示；零件的加工过程也和实际加工情况十分相似，学生可以从任意角度观察数控机床加工过程，毛坯加工为成品的过程直观形象，便于学习与掌握；编程与操作的作业可以直接在仿真系统上检查；使学生对这门课程有了浓厚的学习兴趣。
三、利用数控仿真系统降低训练成本、提高训练效率和安全性
数控机床是一种较为昂贵的机电一体化的新型设备。如果初学时就让学生直接在数控机床上操作，可能出现撞刀、损坏机床、浪费材料等现象，甚至因操作失误造成人身危害。引入数控加工仿真系统进行技能操作，可以大大降低训练成本的消耗，学生可以轻松对实习过程进行初始化，对未能完成的实习进行状态存贮，对已完成的实习课题进行调入回顾，而后再进行几次实际操作就能收到事半功倍的效果，降低了实习成本。同时在实际操作中的一些安全问题，如速度过大后撞击机床、超过行程开关无法复位、撞刀等，通过仿真系统的操作练习也可避免或减少实际操作中这类事故的发生，从而提高安全性。
四、多元整合，突出应用与实践
职业教育是一种以就业为导向的教育，其职业方向性的特点决定了它必须适应企业的用人需求，服务于特定职业岗位或技术领域。因此，我们应努力摆脱现有课堂教学理念的束缚，应从学校走出去，深入了解市场，把握市场需要毕业生具备哪些技术应用能力。第一，多元整合的目的是精简课本内容，打破课本章、节体系，突出应用与实践；第二，仿真内容应及时反映专业领域的最新发展；第三，课本内容的多元整合绝不是几个仿真的简单叠加，而是根据知识、能力的内在联系和相互间的逻辑关系进行有机整合。这种遵循学生认知规律的多元整合，有利于学生知识、技能、态度的合理形成与协调发展。
五、仿真教学中还应构建多元评价体系
教学评价直接影响学生学习的主动性和积极性，所以评价要做到：①合理且有一定的弹性。如一些仿真操作中学生实施方案的可行性讨论，实操过程中加工线路等。②既要评价操作结果，又要评价操作过程。对在技能操作中学生的积极参与表现出来的良好个性品质要给予充分的鼓励。③转换评价的主客体关系。对学生在课堂上的技能操作情况及结果不仅仅由教师来评，还可以让学自评或互评。可采用学生讨论评价的方式，在研讨中发现问题，得出正确结果，学习的主动性、积极性也就调动出来了。
六、“仿真 的负面效应及解决方法
数控加工仿真系统是一种模拟教学应用软件，它不可能全盘代替教学，尤其是数控机床的技能训练。对此，教师应引起足够的重视。在应用数控加工仿真系统对学生进行训练期间，配合使用实际数控机床进行操作练习，可以弥补应用数控加工仿真系统进行教学时的缺陷。在利用数控加工仿真系统软件进行技能训练时，容易使学生对计算机产生依赖心理。沉迷于仿真加工，而疏于上数控机床实际操作，个别学生甚至趁老师不注意玩电脑游戏。这就要求数控实训教师提高管理能力和教学水平。合理分组，科学安排应用数控加工仿真系统软件进行技能训练的时间，将仿真训练与操作训练穿行。科学的管理可将这一负面效应减少到最低程度。
数控加工仿真软件在教学和鉴定中的应用正在研究探索阶段，我们只要积极思考在应用中产生的问题，主动采取应对措施，正确发挥其在教学和实践中的作用，就一定能收到事半功倍的效果。
参考文献：
[1]刘 虹.《高职数控编程课程教学探讨》.机械职业教育，2002（10）
【关键词】数控加工仿真系统 数控编程 教学
【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2012）04-0011-01
随着现代制造技术的飞速发展，数控加工技术在机械、模具制造行业中的应用日益广泛，数控机床的编程已成为加工操作人员不可或缺的基本技能，而数控编程涉及了计算机技术、电气传动与控制、机械制造工艺及设备、测量技术、通讯等多个学科的知识，并且与实践紧密联系在一起，对于没有实践经验的高职学生而言，它既是实用的，也是抽象的。培养学生数控编程与操作技能，较为便捷有效的方法就是在实际数控机床上直接进行，但这种操作训练投入大、消耗多、成本高，还存在很大的安全隐患。本文探讨以提高学生编程及操作技能为核心，利用多媒体辅助教学手段，将数控编程需要的理实一体化教学，变成在计算机上利用仿真软件进行的多媒体教学，从而达到投入少、见效快，有效提高数控编程教学效果的方法和途径。
一、数控加工仿真软件介绍
数控加工仿真软件是根据教学训练的需要，把数控机床的实际加工制造过程转化为在计算机上平台虚拟加工的一种机床控制仿真软件。它模拟了真实数控机床的外形结构、操作面板和加工的全过程，使用户能在虚拟环境下模仿真实机床进行操作：机床启动、回零、手动操作、对刀、输入NC代码及代码校验，仿真加工、工件测量等，学习者可以直接、具体地观察到机床的操作与加工的过程，过程逼真，操作安全。
斯沃数控仿真软件是目前国内常用的数控仿真软件之一，斯沃数控仿真软件包括华中世纪星HNC、 FANUC、 SIEMENS(SINUMERIK)、 MITSUBISHI、 FAGOR、美国哈斯HAAS、 PA、广州数控GSK、北京凯恩帝KND、大连大森DASEN、南京华兴WA、 江苏仁和RENHE、南京四开、天津三英、 成都广泰GREAT等多种数控系统的编程和加工功能[1]，可以实现数控车床、数控铣床、数控加工中心加工零件全过程的仿真，其中包括毛坯定义、机床、夹具、刀具定义与选用，数控程序输入、编辑和调试、轨迹仿真等功能。该软件支持的门类及指令较为齐全，具有网络监控功能和实时操作评分功能，学生可通过在PC机上操作该软件，完全模拟了真实设备的操作过程，可快速掌握各系统数控车、数控铣及加工中心的编程及操作；教师通过多媒体教学网络，可随时获得学生当前操作信息。
二、数控加工仿真软件的应用
1.模块化教学设计
常用的数控机床有数控车床、数控铣床、数控加工中心，在仿真软件中相应包含了不同数控系统的三类机床供教学中进行选择，因此教学设计时可将教学内容划分为相应的三个模块：数控车削的编程与操作、数控铣削的编程与操作、数控加工中心的编程与操作。无论从教学内容上来看还是从岗位操作要求来看，三个模块在数控编程中功能并重。所以根据教学内容将每个模块划分为若干个单元，各单元既相对独立又相互关联。在具体实施时，可根据不同的教学目标和培养对象选择不同的模块内容进行教学。在使用仿真软件的教学过程中，这种模块化的教学设计以提高学生编程与操作能力为核心，使学生能够集中精力，在一段时间内针对某一类机床进行编程训练，快速掌握该种数控机床的对刀方式、编程指令、编程特点及操作要领，也有利于学生获取不同工种的数控机床操作职业资格证书。
2.任务式驱动模式
针对数控编程的教学要求，将教学内容分为若干个任务单元，每个任务单元都包含了要求完成的任务内容，学生通过完成每个单元布置的学习任务掌握学习内容，达到教学目标。在用数控仿真软件进行的教学过程中，任务设计是一个关键环节，教师以任务作为学生学习的主线，把教学内容和教学目标巧妙地安排在一个个的任务中，且每一个任务在仿真软件中都应该有完成后能够提交的对象（如加工程序、仿真加工后的零件、刀具轨迹、仿真软件自动记录的操作文件、系统自动评分等）。
在数控加工仿真软件中，任务驱动的模式使学生在学习数控编程与操作的过程中，摆脱了老师讲、学生听的模式，每个学生都拥有一台模拟的数控机床，可以单独进行编程并操作，最终完成单元任务，激发了学生的学习热情，从而使学生真正掌握所学内容。
3.情景式教学方式
在情景式教学中，情境的选取是教学成功的关键。情境的选取要以教学的内容为依据，既要与书本知识紧密结合，又要和实际应用有联系，让学生既能运用所学的知识，又可以自主创新，情境的难易程度要针对学生的实际水平来确定。教师在实施情境活动时，要充分设计好各个环节的活动，提前做好准备，并在实施情境活动中根据学生的情况灵活安排，随时调整教学方案，因此，在教学实践中，要求教师有极大的创造性和应变能力。由于数控加工仿真系统具有强大的显示功能和全中文的结构设计，并配以丰富多彩、自然逼真的界面显示，使学生在学习过程中如身临其境，从而提高了学生学习的兴趣，取得了较好的教学效果。
三、不足之处
1.数控加工仿真软件只是实现数控编程与加工过程的模拟，并不能代替学生在实际数控机床上切削加工的实际感受，在选择定义毛坯、刀具、夹具、量具时不能充分考虑现场的生产条件；在仿真加工过程中，编写在程序中的切削参数及工件材料对加工过程和加工质量的影响，无法直观感受，也不能进行有效控制。因此，在应用数控加工仿真软件进行编程与操作训练时，容易忽视这些因素。
2.数控加工仿真软件包含的数控系统及机床门类繁多，功能各异，有些数控系统拥有的指令或功能，在仿真软件上不能完全获得支持，容易使学生对编程理论产生疑虑；软件占用了较大的内存空间，有时候容易产生滞后现象，甚至出现软件故障，因此需要不断保存当前的工作。
尽管如此，在以操作技能为核心的职业技术教育中，数控编程操作的仿真教学，既有利于全面提高学生素质和综合职业能力，又有利于激发学生独立思考的兴趣和创新意识，对培养学生自主学习精神和勇于实践的能力可收到良好的效果。针对在应用中产生的问题，只要主动采取应对措施，扬长避短，就能使数控加工仿真软件在培养数控编程技术人才方面发挥其重要的作用。
关键词: 《数控编程》 教学模式和方法 技能培养 技能学习
《数控编程》是数控技术应用专业和机械类相关专业的一门主干专业课,它以培养学生熟练掌握基本编程技能并能根据实际数控设备合理编制程序的能力为目标。同时它是对学生科学思维能力要求较强,实践性要求较高的一门课程。因此,教师应转变常规教学模式和方法,以使中职学生学习它,并学好它。针对于此,我主要作了以下几个方面的探索。
1.上好第一堂课,开启学习数控的大门
数控技术是什么样的技术,数控编程是怎样一个过程,老师在课堂上讲了半天,学生都似懂非懂,因为本身是刚接触,还没有建立起来这个概念,而又只是理论性地介绍,肯定感觉很抽象。并且这时学生有很强的好奇心理和求知欲望。因此,在第一堂课时教师就要抓住学生的心理,吸引其眼球,适时地安排一次数控实习现场观摩课就会收到意想不到的效果。在实习现场对数控机床的机床结构、编程的步骤、加工操作的顺序等都可以一并作介绍,然后示范加工一个零件,让学生尽可能参与进来,既是观摩又是实验。这种先入为主的实践活动能够让学生很好地对这门课程的学习产生极大的兴趣。兴趣是最好的老师,带着兴趣学习能够充分激发潜能,起到事半功倍的作用。
2.重拾信心,培养兴趣
对于中职学生来说,基础知识差,而基础知识差又主要反映在数学和英语上。学生的畏难情绪会反映到后面的学习中,并且很多学生想当然地认为数控能否学好取决于数学水平的高低。况且一听说是编程就觉得肯定比较高深,都抱着“我肯定学不会”的心理。正是这些因素使然,大部分学生还没有正式学习,已经从精气神上垮掉了一大半。因而在上课之初教师还有一个很重要的过程,就是帮助学生重拾学好这门课程的信心和培养学习编程的兴趣。首先要让学生明确和认识数学与数控不能直接划等号,数学没有学好不一定数控就学不好;其次数控编程与计算机编程也不能等同,数控编程只是按照代码格式要求再填写一些坐标即可;最后还可以在上课之初用一些简单的程序去车间试制工件,让学生看到程序在整个数控实习操作中的作用,同时又觉得数控机床的神秘,从而激发对数控学习的渴望。
3.充分利用数控仿真和多媒体技术
数控仿真教学是数控编程课教学很好的补充,利用数控仿真操作可以让学生在“玩中学”,自己编程的程序,通过仿真加工看到了真真切切的效果和模拟加工过程,能极大地调动其编程和操作的积极性,同时也可以在此来检查和校验编写程序的正确性,避免了程序人工检查繁琐的弊病和在实习操作中因程序错误而造成的撞机撞刀事故。并且改变传统教学方法和思路,在教学活动中充分利用现代教育技术和多媒体技术,能增强学生学习的兴趣和乐趣。
4.细化知识点,变专业为通俗
数控学习不难,因为数控技术其实是利用数字化信号来进行控制的一门技术,而数字化信号即为0、1、2、3、4、5、6等数字和G、M、F、S、X等字母。数控编程就更简单,就是把确定好的坐标填入规定的代码里即可。同时把编程代码介绍进行细化,加入实例,使学生能够从实例中先进行模仿达到学会编程的目的,变专业的数控编程为简单的填写坐标。下面是我以G01为例进行的代码介绍和编程:
G01――直线插补
格式:G01XxxZxxFxx
说明:G01指令刀具以指定的进给速度移动到指定的坐标值。用于对工件进行切削加工。首次使用轴插补指令时需指定进给量的值。
2.找出所需点的坐标值:A(20,0),B(20,-25),C(30,-25),D(30,-35)。
3.填写程序段:G01 X20 Z-25 F10;AB
G01 X30 Z-25 F10;BC
G01 X30 Z-35 F10;CD
相关知识:进给速度字F的单位可以是mm/min或mm/r。进给速度单位使用mm/r时,若主轴不转动,则轴插补指令没有意义。
在这个实例中,通过建立工件坐标系、找出所需点的坐标、填写程序段三个简单的步骤,就把G01指令的使用转变成只需找出几个坐标就可轻松填写出的程序段或程序。
5.指令学习要注重层次性
数控指令总结起来主要有G、M、F、S、T等几大功能指令,而这当中又以准备功能G指令需要重点学习和掌握。G指令可以分为基本指令(如G00、G01、G02、G03、G32等)、循环指令(简单循环和复合循环)及其它功能的指令(如G04、G28、G96等)。因此在教学过程中M、F、S、T等代码含义和使用比较简单,只需记住并能平常作业中穿插练习,G代码则不行。这就要按照一定的层次性来学习,先重点介绍几个最常用的基本指令,等能够熟练应用G00、G01、G02、G03等几个指令,可以考虑引入简单循环指令,再慢慢进入复合循环指令,最后把其它功能指令添加进来即可。
6.重视工艺方案的培养
数控编程的学习不仅是数控指令的学习和使用,而且是工艺方案的综合考量。手工编程的基本原则就是工艺路线最短、程序段最少。因此工艺方案的培养应贯穿数控编程学习的始终。从基本G代码指令G00到螺纹切削复合循环指令G76中的每一个刀具移动或切削指令都有走刀路线的合理安排与应用,而同一工件可以用多种工艺方法加工出来。如在锥度零件加工时,就有如下三种工艺方案:
锥度粗车方案:(图示说明)
这样在学习编程时就可以调动学生的主动性和积极性,每个人都使用不同的工艺方案来解决同一问题,最后评讲哪种方案较为合理。
总之,数控编程课的实践性较强,同时可操作性也较强,因此只要教师在教学过程中多与技能培养相结合,充分与技能学习相融合,定能搞好数控编程课的教学。
参考文献:
[1]顾力平.数控机床编程与操作(第二版 数控车床分册).劳动和社会保障出版社,2005.
[2]李彩丽.浅谈数控编程教学.现代经济信息,2009,(6).
【关键词】图形自动编程；数控；CAD/CAM
0.引言
数控程序作为将设计转化成现实的信息载体，直接控制机床的切削动作，是数控加工的关键。在制造业中，提高编程质量和效率对降低成本，增强企业竞争能力具有积极意义。在数控车床使用过程中，合适的程序和熟练的操作是保证加工质量和充分发挥机床效率必不可少的两个重要环节，任何一个环节存在问题，都会影响机床性能的发挥和生产效率的提高。
1.机床原点；工件原点；参考点
数控加工中机床坐标系是机床的基本坐标系，机床坐标系的原点也称机床原点或零点，这个原点是机床固有的点，由生产厂家确定，不能随意改变，是其他坐标系和机床内部参考点的出发点。不同数控机床坐标系的原点位置不同。一些数控机床将机床原点设在卡盘中心处（数控车床），还有一些数控机床将机床原点设在机床直线运动的极限点附近（数控铣床）。
用机床坐标系原点计算被加工零件上各点的坐标值并进行编程是很不方便的，在编写零件的加工程序时，常常还选择一个工件坐标系（又称编程坐标系）。工件坐标系是用于确定工件几何图形上各几何要素（如点、直线、圆弧等）的位置而建立的坐标系，是编程人员在编程时使用的。工件坐标系的原点就是工件原点又称编程原点。工件原点是人为设定的，工件坐标系的位置以机床坐标系为参考点，其坐标轴的方向与机床坐标系轴的方向保持一致。
参考点也称基准点，是大多数具有增量位置测量系统的数控机床所必须具有的。它是数控机床工作区确定的一个点，与机床零点有确定的尺寸联系。参考点在各轴以硬件方式用固定的凸块或限位开关实现。机床每次通电后，都要有回参考点的操作，数控装置通过参考点确认出机床原点的位置，数控机床也就建立了机床坐标系。
2.对刀；换刀点；刀位点
对刀点就是在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动的起点。因为加工程序时从这个点开始编写的，所以又称为程序起点或起刀点。数控加工过程中常常需要换刀，为了避免换刀时碰伤工件，编程时要设置一个换刀点，换刀点可以是某一个固定点，也可以是任意一点。在编程时，合理选择“对刀点”和“换刀点”的位置，则可以有效缩短刀具在对刀和换刀过程中的空行程距离，提高加工效率。
所谓刀位点，在数控加工编程时，往往是将刀具浓缩为一个点，这个点就是刀位点，它是加工程序编制中表示刀具特征的点，也是对刀和加工的基准，对刀时应使对刀点与刀位点重合。一般来说立铣刀、端铣刀的刀位点是刀具中心线与刀具底面的交点；球头铣刀的刀位点是球头的球心点；车刀、镗刀的刀位点是刀尖或刀尖圆弧中心；钻头的刀位点是钻头顶点或钻头底面中心。在编程时是用刀位点来编制刀具轨迹，实际加工的刀具轨迹是由刀具的外轮廓切削工件形成，刀具路径与实际的加工轮廓并非重合，但有一定的变化联系。
3.切入点和切出点
刀具的切入切出点应按以下原则进行。
（1）切入点选择的原则。即在进刀或切削曲面的过程中，要保证刀具不受损坏。一般来说，对粗加工而言，选择曲面内的最高角点作为曲面的切入点，因为该点的切削余量较小，进刀时不易损坏刀具；对精加工而言，选择曲面内某个曲率比较平缓的角点作为曲面的切入点，因为在该点处，刀具所受的弯矩较小，不易折断刀具。
（2）切出点选择的原则。主要应该考虑曲面能够连续完整地进行加工，或者是使曲面加工间的非切削时间尽可能地减短，并使得换刀方便。对于被加工曲面为开放型曲面，用曲面的某角点作为切出点；对于被加工曲面为封闭型曲面，只能用曲面的一个角点作为切出点。
数控铣削平面零件外轮廓时，一般采用立铣刀的侧刃铣削。为了避免在轮廓的切入点和切出点处留下刀痕，刀具切入零件时应考虑切入点和切出点处的程序处理，应沿轮廓外形的延长线切入和切出。延长线可由相切的圆弧和直线组成，这样可以保证加工处的零件轮廓切入点和切出点的处理平滑。
铣削封闭的内轮廓表面时，若内轮廓曲线允许外延，则应沿切线方向切入切出。若内轮廓曲线不允许外延，刀具只能沿内轮廓曲线的法向切入切出，此时刀具的切入切出点应尽量选在能轮廓曲线两几何元素的交点处。当内部几何元素相切无交点时，为防止刀具在轮廓拐角处留下凹口，刀具切入切出点应远离拐角。
4.结束语
数控编程的关键是掌握机床各坐标系和编程时所涉及到各个点的具体含意及相应选择，正确区分和掌握数控机床中“点”的概念和作用是正确、安全使用数控机床的前提，本文中对数控编程中的几个关键点进行了详尽的论述，弄清楚了它们的概念和彼此之间的联系。只要我们善于分析比较，挖掘数控机床中各“点”的异同点，并在实践中加以区分，总结积累优化使用的经验，那么一定会使数控机床的“点”在使用数控技术的提高中发挥巨大的作用。
【参考文献】
[1]栗全庆.图形编程-数控加工自动编程技术的发展方向.组合机床与自动化加工技术，1996.
[2]吴竹溪.数控加工中图形自动编程系统研究.组合机床与自动化加工技术，2002.
[3]王阳，张河新.数控机床图形自动编程系统[J].机床与液压，2000，（03）.
使用数控机床加工时，必须编制零件的加工程序。理想的加工程序不仅应保证加工出符合设计要求的合格零件，同时应能使数控机床功能得到合理的应用和充分的发挥，且能安全可靠和高效地工作。
编制程序前，程序编制者需了解所用数控机床的规格、性能，CNC系统所具备的功能及编程指令格式等。编制程序时，需先对零件图纸规定的技术特性、零件的几何开头尺寸及工艺要求进行分析，确定加工方法、加工路线和工艺参数，再进行数值计算获得刀位数据。然后钭工件的尺寸、刀具运动中心轨道、位移量、切削能数（主轴转速、刀具进给量、切削深度等）以及辅助功能（主轴正、反转，冷却液开、关等），按数控机床采用的指令代码及程序格式，编制出工件的数控加工程序。程序编制好之后，大都需要控制介质，常见的控制介质为穿孔纸带，还有磁盘，磁泡存储器等。通过控制介质将零件加工程序送入控制系统，或由面板通过人机对话将零件加工程序送入CNC控制系统，不仅免去了制备控制介质的繁琐工作，而且提高了程序信息传递的速度及可靠性。
6.1.2数控编程的内容与步骤
数控编程的主要内容包括：分析零件图纸，进行工艺处理，确定工艺过程；数学处理，计算刀具中心运动轨迹，获得刀位数据；编制零件加工程序；制备控制介质；校核程序及首件试切。数控编程一般分为以下几个步骤（见图6-1）：
1.分析零件图样，进行工艺处理地编程人员首先需对零件的图纸及技术要求详细的分析，明确加工的内容及要求。然后，需确定加工方案、加工工艺过程、加工路线、设计工夹具、选择刀具以主合理的切削用量等。工艺处理涉及的问题很多，数控编程人员要注意以下几点：
（1）确定加工方案根据零件的几何形状特点及技术要求，选择加工设备。此时应考虑数控机床使用的合理性及经济性，并充分发挥数控机床的功能。
（2）正确地确定零件的装夹方法及选择夹具在数控加工中，应特别注意减少辅助时间，使用夹具要加快零件的定位和夹紧过程，夹具的结构大多比较简单。使用组合夹具有很大的优越性，生产准备周期短，标准件可以反复使用，经济效果好。另外，夹具本身应该便于在机床上安装，便于协调零件和机床坐标系的尺寸关系。
(3)合理地选择走刀路线应根据下面的要求选择走刀路线：1）保证零件的加工精度及表面粗糙度；2）取最佳路线，即尽量缩短走刀路线，养活空行程，提高生产率，并保证安全可靠；3）有利于数值计算，减少程序段和编程工作量。下面举例加以说明。
在精镗孔时，孔的位置精度要求较高，安排走刀路线时，必须避免将坐标轴的反向间隙误差带入，直接影响孔的位置精度。
切削轮廓零件时，刀具应沿工件的切向切入切出，避免径向切入切出，如果刀具径向切入，当切入后转向轮廓加工时要改变运动方向，此时切削力的大小和方向也将改变并且在工件表面有停留时间，工艺系统将产生弹性变形，在工作表面产生刀痕。如图6-2a，而切向切入和切出将得到良好的表面粗糙讳莫如深，如图6-2b。切削内、外圆时也应按照切向方向切入切出的原则安排走刀路线。
加工空间曲面时，走刀路线如果选择正确，可极大地提高生产率。例如：加工半椭圆柱面，如沿母线切削，见图6-3a，即每次走直线，刀位点计算简单，程序段少。而没直于轴线方向，见6-3b，切削为一组椭圆，数控机床一般只具有直线和圆弧插补功能，因此椭圆需用小直线段逼近，刀位点计算复杂，且程序段多。
（4）正确的选择对刀点数控编程时，正确地选择对刀点是很重要的。"对刀点"就是在数控加工时，刀具相对工件运动的起点，其选择也是从这一点开始执行，对刀点称为"程序原点"。编程时，应首先选择对刀点，其选择原则如下：1）选择对刀的位置（即程序的起点）应使骗程简单；2）对刀点在机床上容易找正，方便加工；3）加工过程便于检查；4）引起的加工误差小。
对刀点可以设在加工零件上或夹具上或机床上，但必须与零件的定位基准有确定的关系。为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。对于以孔定位的零件。可以取孔的中心作为对刀点。对鼠点不仅仅是程序的起点，而且往往又是程序的终点。因此在生产中，要考虑对刀的重复精度。对鼠时，应使对鼠点与鼠位点重合。所谓鼠位点，是指刀具的定位基准点。对立铣刀来说是球头刀的球心；对于车鼠是刀尖；对于钻头是钻尖；为了提高对刀精度可采用千分表或对鼠仪进行找正对刀。
在工艺处理中心须正确确定切削深度和宽度、主轴转速、进给速度等。切削参数具体数值应根据数控机床使用说明书、切削原理中规定的方法并结合实践经验加以确定。
（5）合理选择刀具数控编程时还需合理正确选择刀具。根据工件的材料性能、机床的加工能力、数控加工工序的类型、切削参数以及其它与加工有关的因素来选择刀具。对刀具的总要求是：安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好等。
2.数学处理根据零件的几何形状，确定走刀路线及数控系统的功能，计算出刀具运动的轨迹，得到刀位数据。数控系统一般都具有直线与圆弧插补功能。对于由直线、圆弧组成的较简单的平面零件，只需计算出零件轮廓的相领几何元素的交点或切点的坐标值，得出各几何元素的起点、终点、圆弧的圆心坐标值。如果数控系统无刀补功能，还庆计算鼠具运动的中心轨迹。对于复杂的零件计算复杂，例如，对非圆曲线（如渐开线、阿基米德螺旋线等），需要用直线段或圆弧段逼近在满足中工精度的情况下，计算出曲线各节点的坐标值，对于自由曲线、自由曲面，组合曲面的计算更为复杂，其算法参见本书腾章节，一般需用计算杨计算，否则难以完成。
数控编程中误差处理亦是一重要问题，数控编程误差由三部分组面成：
（1）逼近误差似的方法逼近零件轮廓时产生的误差，又称呈次逼近误差，它出现在用直线段或圆弧段直接逼近轮廓的情况及由样条函数拟合曲线耐，此时亦称拟合误差。因所拟合误差往往难以确定。
（2）插补误差用样条函数拟合零件轮廓后，进行加工时，必须用直线或圆弧段作二次逼近，此时产生的误差亦称插补误差。其误差根据零件的加工精度要求确定。
（3）圆整误差编程中数据处理、脉冲当量转换、小数圆整时产生的误差对空虚误差的处理要注意否则会产生较大的累积意误差，从而导致编程误差增大，应采用合理的圆整化方法。
3.编写零件加工程序在完成上述工艺处理及数值计算后即可编写零件加工程序，按照规定的程序格式的编程指令，逐段写出零件加呀程序。
4．制备控制介质及输入程序过去大多数控机床程序的输入是通过穿孔纸带控制介质实现的。现在也可通控制面板可直接通迅的方法将程序输送到数控系统中。
5．程序检验及首件试切准备好的程序和纸带必须校验和试切削，才能正式加工。一般说来，纸带首先通过穿孔机的穿复校功能，检查穿孔是否有误。然后，将穿孔纸带上的信息输入到数控系统中进行空走刀检验。有数控机床上，过去试验的方法以笔代替刀具，坐标纸代替工件进行空运转画图，检查机床运动轨迹与动作的正确性。现在在具有图形显示屏幕的数控机床上，用显示走刀轨迹或模拟刀具和工件的切削过程的方法进行检查更为便。对于复杂的空间零件，则需使用石蜡、木件进行试切。首件试切不仅可查出程序是否有错误，还可知道加工精度是否符合要求。当发现错误时，或修改程序单或采取尺寸补偿等措施。近代，随着计算机科学的不断发展发展，可采用先进的数控加工仿真系统，对数控序进行检验。
6.1.3数控编程的标准与代码
为了数控机床的设计、制造、维护、使用以及推广的方便，经过多年的不断实践与发展，在数控编程中所使的输入代码、坐标位移指令、坐标系统命名、加工指令、辅助指令、主运动和进给速度指令、刀具指令及程序格式等都已制定了一系列的标准。但是，各生产厂家使用的代码、指令等不完全相同，编程时必须遵照使用的具体的机床编程手册中的规定。下面对数控加工中使用的有关标准及代码加以介绍。
1.穿孔纸带及代码穿孔纸带是数控机床上应用较广的输入介质。在纸带上利用穿孔的方式记录着零件加工程序的指令。国际上及我国广泛使用8单位的穿孔纸带。穿孔纸带的编码国际上采用ISO或EIA标准，两种代码的纸带规格按照EIARS-227标准制定。我国JB3050-82与其等效，标准穿孔带规格见图6-4，ISO及EIA代码见表6-1。
由代码表及纸带规格可知，纸带的每行（排）共有九列孔，其中一列小孔称为中导孔或同步孔，用来产生读带的同步控制信息。其余八列大孔组合来表示数字、字母或符号。有孔表示二进制的"1"无孔表示为"0"。在ISO标准中，代码由七位二进制数和一位偶校验位组成。每个代码其也的个数之和必须为偶数，即为偶校验，当某个代码的孔数为奇数时，就在该代码行的第八列上穿一孔，使其总数为偶数。EIA标准中，所有的代码的孔数必须为奇数，第五列孔用来补奇。数控机床的输入系统中有专门的奇偶校验电路。当输入的代码一旦违反ISO或EIA标准规定的奇、偶数时，控制系统即会发出错信息，并命令停机。
ISO标准代码为七位编码，而EIA为六位编码(不包括奇偶校验位)，因而ISO代码数比EIA我一倍。ISO代码规律性强，数字代码第五、六列有孔，字第七列的均有孔，符号第七列或第六列均有孔。这些规律对读带及数控系统的设计都带来方便。
2.数控机床坐标系命名为了保证数控机床的正确运动，避免工作不一致性，简化编程和便于培训编程人员，统一规定了数控顶床坐标轴的代码及其运动的正、负方向。根据ISO标准及我国JB3051-82标准，数控机床的坐标轴命名规定如下：机床的直线运动采用为笛卡尔直角坐标系，其坐标命名为X、Y、Z、，使用右手定律判定方向，如图6-5所示。右手的大拇指、食指和中指互相垂直时，则拇指的方向为X坐标轴的正方向，食指为Y示轴的正言向，中指为Z坐标轴的正方向。以X、Y、Z坐标轴线或以与X、Y、Z会标轴平行的坐标轴线为中中旋转的运动，分别称为A、B、C。A、B、C的正方向按右手螺旋定律确定。见图6-7，即当右手握紧螺丝时，拇指指向+X、+T、+Z轴正向时，则其余四指方向分别为+A、+B、+C轴的旋转方向。
Z坐标的运动传递切削力的主轴规定为Z坐标轴。对于铣床、镗床和攻丝机床来说，转动刀具的轴称为主轴。而车床、靡床等则以转动工件的称为主轴。如果，机床上有几个主轴百，则选其中一个与工件装夹基面垂直的轴为主轴。当朵床没有主轴时，则选垂直于工件装卡系。
X坐标的运动X坐标是水平的，它平行于工件的装卡面。在工件旋转的机床(如车床、磨床等)，取平行于横向滑座的方向(工件的径向)为X坐标。因此安装在横刀架(横进给台上的刀具离开工件旋转轴方向为X正方向上。对于刀具旋转的机麻烦(例如铣床、镗床)当Z轴为水平时，沿刀具主轴向工件的方向看，向右方向为X轴正方向。
Y坐标轴运动Y坐标轴垂直于X及Z坐标。按右手直角笛卡尔坐标系统判定其正方向。以上都是取增大工件和刀具远离工件的方向为正方向。例如钻、镗加工，切入工件的方向为Z坐标的负方向。
为了编程的方便，不论数控机床的具体结构是工件固定不动刀具移动，还是刀具固定不动工件移动，确定坐标系时，一律按照刀具相对于工件运动的情况。当实际刀具固定不动工件称动时，工件(相对于刀具)运动的直角坐标相应为X、Y、Z。但由珠二者是相对运动，尽管实际上是工件运动，仍以刀具相对运动X、Y、Z进行编程，结果是一样的。
除了X、Y、Z主要方向的直线运动外，还有其它的与之平行的上线运动，可分别命名为U、V、W坐标轴，称为第二坐标系。如果再有，可用P、Q、R表示。如果在旋转运动A、B、C之外，还有其它旋转运动，则可用D、E、F表示。
3.绝对坐标与增量坐标运动轨迹的坐标点以固定的坐标原点计量，称作绝对坐标。例如图6-8所示，A、B点的坐标皆以固定点。坐标原点计量，其坐标值为：XA=30，YA=40，XB=90，YB=95。运动轨迹的终点坐标值，以其起点计量的坐标称作增量坐标系(或相对坐相系)。常用代码表中的第二坐标系U、V、W分别与X、Y、Z平行且同向。图6-8B中B点是以起点A为原点建立的U、V坐标来计量的，终点B的增量坐标为：UB=60，VB=55。
6.1.4数控编程的指令代码
在数控编程中，使用G指令代码，M指令代码及F、S、T指令指令描述加工工艺过程和数控系统的运动特征。数控机床的启停、冷却液开关等辅助功能以及给出进给速度、主轴转速等。国际上广泛采用ISO-1056-1975E标准，国家机械工业部制要了与标准等效的JB3208-83标准用于数控编程中。其代码见表6-2及表6-3。
准备功能指令亦叫"G"指令。它是由勃母"G"和其后2位数字组成，从G00到G99(见表6-2)。该指令主要是命令数控机床进行何种运动，为控制系统的插补运算作好准备。所以一般它们都位于程序段中坐标数字指令的前面。常用的G指令有：
(1)G01-直线插补指令使机床进行两坐标(或三坐标)联动的运动，在各个平面内切削出任意余率的直线。
(2)G02、G03-圆弧插补指令G02为顺时针圆弧插补指令，G03为逆时针圆站指令。圆弧的顺、逆方向可按图6-9中给出的方向进行判断。即沿圆弧所在平面(YZ平面)的另一坐标的负方向(即-Y)看去，顺时针方向为G02，逆进针方向为G02，逆时针方向为G03。使用圆弧插补指令之前必须应用平面选择指令，指定圆弧插补的平面。
(3)G00--快速点定位指令它命令刀具以点位控制方式从刀具所在点快速移动到下一个目标位置。它只是快速定位，而无运动轨迹要求。
(4)G17、G18、G19-坐标平面选择指令G17指定零件进行XY平面上的加工，G18、G19分别为YZ、ZX平面上的加工。这些指令在进行圆弧插补，刀具补偿时必须使用。
表6-3辅助功能M代码
(5)G40、G41、G42-刀具半径补偿指令数控装置大都具有刀具半径补偿功能，为编程提供了方便。当铣削零件轮廓时，不需计算刀具中心运动轨迹。而只需按零件轮廓编程，使用刀具半径补偿指令，并在控制面板上使用刀具拨码盘或键盘人工输入刀具半径，数控装置便以自动地计算出刀具中心轨迹，并按刀具中心轨迹运动。当刀具磨损或刀具重磨后，刀具半径变小，只需手工输入改变后的刀具半径，而不修改已编好的序或纸带。在用同一把刀具进行粗、精加工时，设精加工余量为，则粗加工的补偿量为，而精加工的补偿量改为r即可。
G41和G42分别辊为左(右)偏刀具裣指令，即沿刀具前进方向看(假设工件不动)，刀具位于零件的左(右)侧时刀具半径补偿。
F40为刀具半径补偿撤消指令。使用该指令后使G41、G42指令无效。
(6)G90、G91--绝对坐标尺雨及增量坐标尺寸编程指令G90表示程序输入的坐标值按绝对坐标值取；G91表示程序段的坐标值按增量坐标值取。
辅助功能指令亦称"M"它是由字母"M"和其后的两位灵敏字组成，从M00到M99共100种，见表6-3。这些指令与数控系统的插补运算无关，主要是为了数控加工、机床操作而设定的工艺性指令及辅助功能，是数控编程必不可少的，常用的辅助功能指令如下：
[关键词]车螺纹；铣螺纹；螺旋进给
现代数控机床集电、机械、气压、液压与一体，技术越来越先进，结构越来越复杂，功能越来越强大。其具有加工柔性好，精度高，生产效率高等优点，因此数控机床的应用越来越广泛。随着数控机床的发展与普及，现代化企业对于懂得数控加工技术、能进行数控加工编程的技术人才的需求量在不断增加。最近几年各类学校培训的数控专业的人才非常多。刚毕业的学生对数控编程只限于一些简单的零件加工编程。在工厂实际加工的大部份零件也只需常用的几个指令即可完成编程，将常用指令进行灵活运用可以起到意想不到效果。本文就用数控铣床铣削螺纹程序编制问题进行探讨。
一、螺纹的种类
(1)按结构分内螺纹和外螺纹。
(2)按牙形分三角螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹。
(3)按线数分单头螺纹和多头螺纹。
(4)按旋入方向分左旋螺纹和右旋螺纹。
(5)按用途不同分为：普通螺纹、密封管螺纹、圆锥管螺纹等。
(6)按单位分：英制螺纹和公制螺纹两种。
二、螺纹常用加工方法
(1)用车床车削螺纹。
(2)利用丝攻攻螺纹。
(3)利用钣牙套螺纹。
(4)利用成形滚压模具搓螺纹和滚螺纹。
三、数控机床螺纹加工指令(以华中世纪星系统为例)
(1)数控车床螺纹常用加工指令有：螺纹切削G32、螺纹切削循环G82、螺纹切削复合循环G76。
(2)数控铣床螺纹常用加工指令有：攻丝循环G84、反攻丝循环G74。
用车床加工内螺纹或外螺纹操作人员只需要按照指令格式将指令参数设置好，程序编制起来很方便。对于大直径的螺纹可采用铣床来加工，加工过程选择车床加工螺纹使用的螺纹刀，利用子程序结合螺旋进给指令来进行编程。
四、数控铣床铣削螺纹
(1)刀具选择：铣削螺纹刀具有专门的可转位螺纹铣刀，也可以利用车床上用的螺纹车刀来代替。
(2)加工工艺：按照常用加工螺纹方法钻好底孔。
(3)加工路线：螺纹刀在XY平面内走圆形路线，在z轴方向刀具每走一圈刀具向下走一个螺距，即通常所说的走螺旋路径。
(4)铣削螺纹示例：
假设通过试切如上图所示D＝12mm，D的值因刀杆直径和刀片尺寸不同有变化。
程序：
％8888
G54G90XOYOZ100
M03$650M08
G00X12.75YOZ5 (加工起点)
M98P34L1111 (调用子程序)
G90G00X0 (刀具先退回孔中间)
Z100 (刀具沿z轴退回)
M30
％1111
G03113.5 G91Z-1.5F60(刀具螺旋进刀)
关键词:数控技术;数控编程;工艺处理
中图分类号:G642 文献标识码:A文章编号:1003-2851(2010)02-0185-01
一、前 言
数控技术是用数字或计算机来操纵机械的技术.掌握数控编程中的手工编程技术,使数控机床在实际生产中发挥着普通机床无法比拟的能力,它解决了实际工作中遇到的许多复杂技术设计难题,大大提高了生产经济效益。无论是传统的手工编程还是CAD/CAM自动软件中的自动编程,都离不开对工艺的处理。以下是我在实训教学中总结出来的工艺处理原则及方法。
二、工艺处理的原则及方法
(一)首先选择定位基准,确定对刀原点。在制定零件加工工艺的工艺规则中,正确的选择工艺基准有着十分重要的意义。比如选择粗基准时,主要考虑的问题是如何使各道工序均有足够的加工余量以及工件安装的稳定性。
选择原则为:
①为了保证加工面与不加工面之间的位置要求,应选不加工面为粗基准;
②若工件上有几个不需加工的表面,应选其中与加工表面间的位置精度要求较高者为粗基准。合理分配各加工表面的余量,为了保证各加工表面都有足够的加工余量,应选择毛坯余量最小的面为粗基准;为了保证重要加工面的余量均匀,应选择重要加工面为粗基准。
(二)确定工件的装夹原则
① 单件小批量生产时,优先选用组合夹具、可调夹具和其它通用夹具,以缩短生产准备时间和节省生产费用;
② 在成批生产时,才考虑采用专用夹具,并力求结构简单;
③ 零件的装卸要快速、方便、可靠,以缩短机床的停顿时间;
(三)加工工序划分及确定加工路线的原则。加工方案又称工艺方案,数控机床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路线等内容。 制定加工方案的一般原则为:先粗后精,先近后远,先内后外,程序段最少,走刀路线最短以及特殊情况特殊处理。
(1)工序划分的原则
①基面先行原则;
②先粗后精原则;
③先主后次原则;
④先面后孔原则。
(2)工序划分方法
① 按所用刀具划分工序。如数控铣床。
② 按零件的装卡定位方式划分工序。
③ 按粗、精加工划分工序。
(3)加工路线确定的原则。在数控加工中,刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线。确定加工路线是编写程序前的重要步骤,加工路线的确定应遵循以下原则。
①加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度,且效率较高。
②使数值计算简单,以减少编程工作量。
③ 应使加工路线最短,这样既可以减少程序短,又可以减少空刀时间。
上述原则并不是一成不变的,对于某些特殊情况,则需要采取灵活可变的方案。如有的工件就必须先精加工后粗加工,才能保证其加工精度与质量。这些都有赖于编程者实际加工经验的不断积累与学习。
(四)刀具的选择。刀具的选择是数控加工工艺中重要内容之一,它不仅影响机床的加工效率,而且直接影响加工质量。数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、强度大、刚度好、耐用度高,而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具,并合理选择刀具结构、几何参数。
(1)刀具材料。常见刀片材料有高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等,其中应用最多的是硬质合金和涂层硬质合金刀片。选择刀片材质主要依据被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面质量要求、切削载荷的大小以及切削过程有无冲击和振动等。
(2)数控车刀的类型与刀片选择。为减少换刀时间和方便对刀,数控车削加工时,应尽量采用机夹可转位式车刀。刀片形状、几何尺寸的选择,主要依据被加工工件的表面形状、切削方法、刀具寿命和刀片的转位次数等因素选择。
(五)确定切削用量
(1)切削用量的选择原则
①粗加工时切削用量的选择原则。首先选取尽可能大的背吃刀量;其次要根据机床动力和刚性的限制条件等,选取尽可能大的进给量;最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。
②精加工时切削用量的选择原则。首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量;其次根据已加工表面的粗糙度要求,选取较小的进给量;最后在保证刀具耐用度的前提下,尽可能选取较高的切削速度。
(2)切削用量的选择方法
①背吃刀量ap(mm)的选择。根据加工余量确定,在机床允许的情况下,尽可能大。在工艺系统刚性不足或毛坯余量很大,或余量不均匀时,粗加工要分几次进给,并且应当把第一、二次进给的背吃刀量尽量取得大一些。
②进给量(进给速度)f(mm/min或mm/r)的选择。进给量(进给速度)是数控机床切削用量中的重要参数,根据零件的表面粗糙度、加工精度要求、刀具及工件材料等因素,参考切削用量(刀具)手册选取。
【关键词】椭圆 异形螺纹 宏程序 编程
【中图分类号】G712 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2013）25-0168-01
随着数控技能大赛的推广与发展，比赛工件的难度逐渐提高，而螺纹的变化是其中之一。由原来的车削三角形螺纹，转变为车削梯形螺纹、车削圆弧形螺纹、车削椭圆形螺纹等各类异形螺纹。而椭圆形螺纹的编程较为复杂，本人结合多年带学生参加数控比赛的经验，总结出椭圆形螺纹的编程与加工方法，又快又好地解决了椭圆形螺纹的加工问题。
一 零件图形分析
图1所示，椭圆形螺纹椭圆长半轴为4.5mm，短半轴为3.5mm，方程式为z2/4.52+x2/3.52=1。椭圆圆心位于φ64mm的外圆上，螺距为10mm，螺纹切削深度1.5mm。
二 加工刀具选择
由图1可知，可以选择椭圆弧形成形刀具加工，但圆弧必须与椭圆相吻合，制造较为困难，不建议使用。经多次试验一般选择主偏角为72.5°，刀尖角为35°，主后角为6°～8°，刀尖圆弧半径0.2mm的尖刀进行加工（见图2）。
三 编程思路
椭圆形螺纹就是螺纹形状是椭圆形的，采用刀尖角35°的尖刀加工时，尖刀既要按照椭圆形状运动，又要按照螺纹的规律车螺纹。编程时主要解决椭圆形状的变化关系，列出逻辑关系式，最后采用宏程序编程。此题的变量应以椭圆长轴为变量#3，然后根据椭圆方程式求出X坐标值。单个椭圆形螺纹形状从1点变化至2点（见图3）。1点至椭圆中心的长度要根据图中给定的数值代入椭圆方程式求出，为3.69。即#3的变化从3.69变至-3.69。
四 椭圆形螺纹参考程序（以FANUC系统为例）
O0001；（椭圆形螺纹加工）
T0101；（刀尖角35°刀）
M3 S300；
G0 X62 Z10；
#1=4.5；（ 椭圆长半轴）s
#2=3.5；（ 椭圆短半轴）
#3=3.69；（ 椭圆形螺纹起点长度）
N10 #4=SQRT[#2*#2-#3*#3]；
#5=#2/#1*#4；
#6=2*[32-#5]；（编程坐标系中椭圆中心X值）
G0 Z[#3+10]；（螺纹Z轴起刀点）
X[#6]；（螺纹X轴起刀点）
G33 Z-45 F10；（车螺纹）
G0 X62；（X向退刀）
Z10；（Z向退刀）
#3=#3-0.2；（Z向逐渐变化0.2）
IF[#3GE-3.69] GOTO10；（判断是否结束）
G0 X62；
Z10；
G0 X100Z100；
M30；
五 精度控制
为了保证零件加工精度，对刀时X向留0.3mm左右的余量，螺纹车完后测量。通过修改磨耗来修调尺寸，最终达到精度要求。
六 结束语
以上详细分析了椭圆形螺纹的编程、加工及精度控制。这种编程思路可以延伸出其他类型异形螺纹的编程，如正弦线螺纹等三角函数异形螺纹，圆弧螺纹、抛物线螺纹等二次函数曲线螺纹。编程时，将上述椭圆函数表达式变换为图纸相应的函数表达式，给出变量的起点终点坐标值，就可以完成相应程序的编制。同样为防止加工过程中刀具与工件产生干涉，要利用尖形车刀完成加工。此类异形螺纹编程主要采用宏程序思路通过变量设置，大大简化了复杂形状零件的数控编程计算，减少刀具投入且通用性强。在实际加工中具有实用意义。
参考文献
关键词:数控技术;编程;教学方法;师资培养
随着现代技术的迅猛发展,数控技术在机械制造业已迅速地被广泛应用,目前,在经济发达的珠江三角洲地区的各类企业中,已普遍使用了数控设备进行生产。因此,数控技术的应用在很大程度上决定了地区的发展速度和企业的竞争力,可以说,21世纪机械制造行业的竞争主要就是数控技术应用能力的竟争。为了能培养出既懂现代技术,又具有实践生产力的新型人才,笔者进行了很多探索和研究,在几年的教学实践中,既遇到教学的难题,也尝到了解决难题的乐趣,积累了一定的教学经验,现将数控编程课程教学的一些问题进行探讨。
一、目前存在的问题
1、生源素质差
教学对象素质较低,主要表现在文化理论基础差,自控能力弱,思想上不求上进等几方面。而生源的这些问题给教学自然地带来了很大的影响:主要是给正常教学带来了很难克服的困难。
2、教学设备简陋,教学条件差,实践环节薄弱
数控专业是一门实践性很强的专业,需要学生在讲解理论的同时及时地进行实践操作以加深理论理解。如果不能及时地理论联系实际地教学,那就很难有好的教学效果,而众多的学生实习需要有数量较多的昂贵的数控设备,这使许多学校力所不及。
3、师资培养跟不技术发展的需要
目前大多数学校的老师都是由其它课老师转型而来,不但在实践操作能力上不行,在理论上也边学边教,任课老师需要学习的知识很多,理论与实践提高的空间还很大。虽然教师学习的热情很高,花的气力也很大,但由于教学任务重,培训机会少,知识更新慢,跟不上技术发展的需要,很难适应教学方面的要求。
二、解决问题的办法
以上教学中存在的问题是目前各校的共性问题,是大环境造成的,一时难以改变,也非一校所有,为了在现有基础上搞好教学,我针对上述存在的问题,进行了大胆探索,得到了一定的经验与体会。
1、如何解决学生素质差,教学计划难完成的问题
首先,在学生学习能力,素质差的方面,我采用由浅入深,分阶段教学的方法进行,具体做法是:针对学校学生综合素质差,理解能力有限,选择合适的例题,分阶段,有步骤进行教学,我改变了教材一开始就讲如何编程,用较难形状编程的例子的方法,先举了一个只有单一动作的例题进行编程,给学生示范,并在机床上操作演示给学生看,学生看到了操作成功后,对单一的程序有了初步认识之后,进一步给他们讲解有关程序的格式、内容及国家标准规定的指定数控代码,让学生记、背熟练。接下来我就讲几种常见轮廓形状的加工程序的设计,再根据教科书上的几何形面结合的例题讲给学生听,这样由浅入深,层层深入的处理后,学生就能接受了。这样分步骤教学也不是一开始就想到的,是在实践中发现学生不能接受这个新事物时才发现的,这使笔者体会到,作为教师应该了解和熟悉教学对象,然后,根据对象的不同,认真把握和处理好教学内容,找出适合学生的教学方法,是十分重要的,有了合适的方法,不但能按完成教学计划,在教学上还能做到不能做到的事半功倍。2、如何解决教学条件差,实习设备不足的问题
在教学方法上,理论与实践分段进行,构建“实践―理论―再实践”的教学方法,做到早实践、多实践、实践教学不断线。
1)理论教学环节
①根据学生的特点与教材内容写出合理的教学计划
②教学内容以“必须,够用”为度,少一点公式推导,多一点应用实践,删繁就简,确保重点,突出针对性和应用性。例如:在讲“数控编程与操作”的内容时,理论方面应着重从编程思想与方法出发,将涉及到的工艺分析、程序的代码、结构、格式及数值计算进行详细讲解,多一些编程操作实例,突出实用、实践,而无需对数控系统或数控机床的维护维护保养等知识讲解。在教学中要充分与实践相结合,采用精讲多练,边讲边练,讲练结合的形式。
③在组织教学方面,运用先进的教学手段组织教学
数控专业是一门工程实践很强的学科,课程中的内容较多都要涉及至各种机械的结构及机构的传动,运动原理。随着计算机、多媒体和网络技术的迅速发展和广泛应用,数控专业的课堂教学应进入数字化时代,可以购买相应的多媒体教学光盘或教师自己制作多媒体课件来授课,以到达良好的教学效果。
2)实习教学
实习教学是数控专业的一个重要环节,由于数控加工牵涉到机床、夹具、刀具、工艺路线、切削参数及编程方面的知识,由于数控设备少,我们可先在普通设备上培训有关知识,避免一开始就就让大批学生涌向数量不多的数控机床,等到相关知识准备好了,需要进行程序运行时才上数控机床,这就大大减少了数控机床的工作量,从而缓解了设备不足的压力。因此,我建议实习应按普通机床加工(如普车、普铣)仿真模拟训练数控机床操作三步进行,其中,普车普铣旨在让学生掌握主要的机械加工工艺与装夹方法。训练其对不同材料,不同零件,采用何种工艺路线,及在不同的工艺路线、不同的主轴转速、进给速度及切削深度条件对工件的形位精度产生的影响。培养学生对切削加工参数和工艺路线制定的感性认识。仿真模拟训练主要是培养学生对编程指令和机床面板的熟练程度,为在数控机床上的操作打下坚实的基础。避免因指令不熟而损坏数控设备。
3、师资队伍的建设,对数控教师进行再培养
教师是课程建设与组织教学实施的主体,其素质高低直接影响课堂教学目标的实现,而数控专业又是一门工程实践性的学科,且发展很快,对从事数控专业的教师而言,应既是知识的传播者,也是实践的示范者。目前,中等职业教育学校的专业教师,大多是从学校到学校,缺乏实践这一环节的训练,在动手能力的培养上还有待提高,同时,由于该专业的特点,在理论上还需加强专业学习,把教材钻深钻透。因此,作为数控专业的教师必须加强“双师型”能力的培养。作到台上能讲,台下能做,理论联系实际,才能真正地把这一门课上好。而要做到这些,任课老师积极主动地投入学习,是十分重要的,但光有老师一方面的积极性是远远不够的,为了让老师尽快向双师型过渡,学校对教师的关心和培养,更为重要。学校应尽量为教师的理论提高创造必要条件,争取多让老师参加社会或高校的理论培训和学术交流,让教师能熟悉和了解数控技术的发展、动态和方向。及时掌握最新理论,在实践上,学校也应鼓励和支持教师积极参加实践操作,参加实习指导,为教师提高动手能力提供更多更方便的条件。
结束语
综上所述,针对目前的学习对象,教什么?怎么教?对教学内容的处理,教学方法的改进,实习设备的投入,双师型教师的培养这几个方面都将直接影响到数控人才的培养。
参考文献:
1.数控加工工艺学.中国劳动社会保障出版社,2005.6
