毕业设计（论文）-数控车竞赛经验论文

1绪论科学技术是财富，专业技能更是财富，而且是重要的财富。在当今社会的飞速开展期间，世界制造业转移，中国正在逐步成为世界加工厂。美国、德国、韩国等国家已经进入工业化开展的高技术密集时代与微电子时代，钢铁、机械、化工等重工业正逐渐向开展中国家转移。我国目前经济开展已经过了开展初期，正处于重工业开展中期。许多企业都以先进的数控设备作为保证加工质量的重要技术措施，并且因此为企业带来了较大的经济效益。随着数控机床的广泛应用，数控技术在机械制造业中的地位与作用越来越重要。职业教育作为现代教育体系的重要组成局部，是以能力培养为本位的教育，即为生产第一线培养技能型人才的教育。从开展趋势看，职业教育越来越成为我国经济开展中人力资源供应的主要渠道。加快开展职业教育，对促进经济开展、构建和谐社会有着重要的现实意义和深远的历史意义。为此，职业院校开设了数控车编程与操作这门课程。数控车编程与操作是职业教育中一门重要的专业课，通过该课程的教学，使学生对一般的回转体零件，能够熟练地进行编程、对刀、调试和加工，直到得到合格产品。该课程集理论和操作于一体，内容看似简单，但实际上十分繁杂，因为每一知识点几乎牵涉到所有机械根底课和普通车工操作课的所有内容。假设按传统的教学模式灌输给学生，学生也只能是以葫芦画瓢地掌握所学零件的编程和操作。同时，如果不加强学生的理论知识，那么在一些专业实施方面别有所欠缺，应用起来不是很自如。但是应用探究式教学法，能够充分调动学生的学习积极性和创造性，激发学生的学习兴趣和潜能，使他们在讨论、分析、探究中，发现和掌握数控编程的规律和特点，运用所学过的所有知识，总结和归纳出影响加工精度的原因和改良措施，从而使这些死的知识变成活的技能，真正到达该课程要求的学以致用，举一反三的目的。2技能竞赛的开展趋势数控技能人才是我国目前稀缺、企业急需的高技能人才，同时也是复合型技能人才的突出代表。数控技能大赛的目的是对近些年来职业教育工作深入贯彻落实国务院关于大力开展职业教育的方针，深化改革、加快开展所取得的成果的一次大检阅，是学校广阔师生发奋向上、锐意进取的精神风貌和熟练技能的一次大展示。近两年来，职业院校进行了院校评估、示范院校建设、专业设置和人才培养模式的改革，承当着精品课程和教学资源的建设、教学名师和教学骨干团队的建设、实训基地的建设以及技能竞赛的参与等多项艰巨的任务。其中，技能竞赛的成绩成为衡量职业院校教学改革和教学质量的一项重要指标，也是对近些年来职业教育改革和制度创新成果的一次大检阅。自2004年以来，在全国数控技能大赛中涌现出了一大批优秀教练和高技能选手，也积累了一批珍贵的数控技能竞赛试题及优秀的加工案例。通过竞赛，不仅为发现和选拔数控技能人才创造了条件，为数控技能人才脱颖而出搭建了舞台，并且带动一些地区数控技能实训基地的建立，对数控技能人才的培养和成长都将起到积极的推动作用。同时，对优秀数控技能人才的表彰，也必将对数控从业人员及后备力量产生鼓励作用，进一步营造尊重劳动、尊重知识、尊重人才、尊重创造的良好社会气氛，从而推动全体劳动者技术、技能水平的整体提高。数控作为新时代的标志，越来越受到关注，不仅全国设有数控技能竞赛，各省市也纷纷举办各种不同形式的竞赛，暨此来表达在数控这一方面的造诣。为更多的数控专业人士提供交流平台，分享成果，促进科技开展。训练“赛场如同战场〞，数控技能比赛是以“能力为主线，以应用为目的〞的赛事，数控技能比赛是在特定的环境下除了考验选手理论知识、软件应用、实际操作能力水平，同样还会考验选手的心理素质，那么怎样才能在比赛中获得理想的成绩呢？我们通过对参加比赛选手的了解以及在训练过程中遇到的问题做了详细的分析和总结，主要分为以下几个方面：训练态度有些同学在开始训练时，态度总是模糊不定，这样就耽误了真正进入状态的时间。总是想自己有没有那个能力。但是既然已经走出这一步，我们就应该全力以赴，为自己制定目标，投入自己最大的精力，全身心的刻苦训练。所谓一分耕耘一分收获，只要肯用工，勤奋，身上流淌的不只是有苦涩的汗水，还有那甘甜的泪水。有首歌得好：“不经历风雨，怎么见彩虹，没有人能随随便便成功。〞时机是留给有准备的人，训练是艰辛的，过程中有得有失，有欢乐，有迷惘。记得有人说过“想要成功就要耐得起寂寞，成功了，就有千万个理由，失败了说话的时机都没有〞。于是车间慢慢就多了两个功能--饭堂和宿舍。训练内容技能竞赛是一种综合性较强的竞赛，要求选手具有较强的综合水平，即包括：理论知识、软件应用和操作水平，缺一不可。三者之间既独立又相互联系。1.理论知识局部这局部要求选手有丰富的专业知识，从观察全国以及各省市历年的竞赛试题，理论局部涉及到的专业知识面越来越广泛，题型也越来越新颖，从以前选择、填空等固定题型慢慢参加了新型题，我们训练的内容也开始慢慢加大。因为涉及到很多专业，所以我们也要求选手对各方面都有所掌握。在看书的时候，往往会有这种情况;当时看的时候都记住了，可适当看下一本书的时候，再回忆却都想不起来，而且考试的时候都不记得。这可能是当时记得很熟，但是一紧张就忘记了。所以选手应该多看几次，但是不要死记硬背，灵活掌握，把语句转换成自己的语言来记忆。在学习的过程中，不要自己一个人学习，和大家一起，在遇到不懂或者模糊的问题时，大家一起讨论，各抒己见，这样不但能加深印象，还能积累经验。2.软件局部通过对竞赛的了解，现在绘图软件普遍使用的是CAXA数控车，但是随着社会的进步，软件的功能也越来越多，目前里面包括：绘图、刀具的设置、刀具轨迹的生成、后置代码、程序生成、标注、加工等内容。画图的时候，头脑要清醒，思路要清晰，很多时候，图形往往是由很多圆弧、锥度、弧弧连接、直线与圆弧连接等组成的图形。画图时应该先确定从哪里开始画，并能使其连贯的画出，有的图从左边开始画起，有的是从右边，而有的却是从中间开始画才能更好的使图形连贯。画图时要求“稳、准、快〞，稳是指画图时不急于求成，减少失误；准就是画图中要仔细审图，确定可行的绘图方法；快就是在稳和准的根底上更快的画出图形。在画图时，要手脑并用，两只手协调合作，尽可能的使用快捷键来完成，这样就节省了很多时间，在其他人画一次的时候我们就有可能画两次，甚至更多，还可以用剩余的时间来检查错误。这样就保证了整个图形的准确性〔尤其是装配图〕。3.实操局部这一环节最重要的是注意平安。从数控的应用开展来看，已经向高速、多轴、CAD/CAM一体化方面开展，同时传统技能与现代制造技术紧密结合已成为高技能人才的必备条件。随着产品零件的更新换代，各种复杂、高精度产品的出现，对数控加工人员的素质提出了更高的要求。要想把一个产品又好又快地完成好，数控加工人员就需要对数控技术有一个清醒的认识，那就是要把复杂的问题尽可能简单化，因为每一个复杂的零件都是由简单的元素叠加而成的，这些简单的元素是在平时的操作和训练中总结和提炼的。让这些细节成为一种职业习惯，在生产加工不同的零件中，就能充分发挥自己的应用能力。实操局部要对刀具、工艺和切削参数进行分析，这不是在理论上说说就能加工的，而是在加工过程中实践和总结出来的。以前数控车竞赛实操局部由两件或者三件配合组成，而且难度也随之加大，不仅仅考虑精度和配合问题，还要考虑时间。但是随着社会科技的开展竞赛题目也开始变更新颖，开始逐渐变成数控车与数控加工中心合作来完成，这其中就不仅仅考察选手的加工能力，还要考虑两位选手的合作能力。实操局部同样要做到“稳、准、快〞：稳是指比赛中不急于求成，减少失误；准就是比赛中要仔细审图，制定可行的加工方案；快就是编程速度要快，装夹、对刀要快。实操局部工件的加工精度也是很难掌握的，下面我们将以下几个重要方面提出来，做一下详细的分析：〔1〕切削量选择竞赛时，必须尽可能在规定时间内完成整套零件的加工。除科学合理的编程外，必须充分考虑切削量的选取。切削用量的选择原那么是：粗加工时以提高生产率为主，同时兼顾经济性和加工本钱的考虑；半精加工和精加工时，应同时兼顾切削效率和加工本钱的前提下，保证零件的加工质量。值得注意的是，切削用量〔主轴转速、切削深度及进给量〕是一个有机的整体，只有三者相互适应，到达最合理的匹配值，才能获得最正确的切削用量。因此，首先要选择好的刀具，这就需要相关的专业知识和能力。最好能有时机试用一下，通过实际切削来判别刀具的优劣，结合刀具参数设置切削量。其次，机床性能的影响，好的刀具只是第一步。如果机床性能不高，再好的刀也很难发挥出全部的优势。所以需要平时训练中加强对各类车床性能的了解，知道机床的功率和机床的刚性如何、加工最大转速是多少而不会引起共振。再次，常规参数设置：1)确定背吃刀量ap〔mm〕。背吃刀量的大小主要依据机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统的刚度来决定，在系统刚度允许的情况下，为保证以最少的进给次数去除毛坯的加工余量，根据被加工零件的余量确定分层切削深度，选择较大的背吃刀量。2)确定主轴转速n〔r/min〕。主轴转速n主要根据刀具允许的切削速度VC〔m/min〕确定：n=1000VC/π·d其中：VC——切削速度；d——零件的直径〔mm〕。实际竞赛中，没有时间来计算，只能依靠平时训练的经验来设定。3)进给量的选择。在使用机夹刀时，刀片都会有相应的推荐值。在保证刀具不损坏的前提下，选择尽可能大的进给量。〔2〕加工精度控制在竞赛中，相同条件下，需要看谁的加工精度高才能获得高分。因此加工精度直接决定了竞赛的结果。那么怎样控制加工精度呢？=1\*GB3①严格控制对刀的精度。做过数控车的都知道，对刀是加工前的第一步，也是关键的一步。如果对刀的误差大，在后面使用补偿时会很麻烦。所以一定要认真做好对刀，确保有个好的开始。=2\*GB3②正确使用量具。使用千分尺测量，一定要准确测量直径，保证尺和工件垂直。在加工前需要校验尺的精度，不能因为尺本身的误差影响工件的精度。测量孔时，一定要很细心，稍微的失误都会导致尺寸偏差加大。有条件的可以使用高精度的量具。如果在竞赛中发现工件因为尺寸问题不能配合时，为了确保工件能正常装配，要有所取舍，否那么会影响配合分。在实操局部，因为大多数属于配合件，安排好工艺最重要。比赛时，不要看别人做的快与慢，把自己的工艺安排好，下面就可以很快的加工出工件了。强化心理素质有些学生的心理素质比拟差，为了使选手能够在平时的训练中不断地增强自身的心理素质，在训练的时候，给选手制造一些意外，因为“每一次训练都是一次比赛〞。这样会使选手提前具备了良好的心理素质，为选手在赛场上应用自如做好准备。选手在赛场上普遍存在以下现象：参赛选手心理素质较差，临场应变能力差。(1〕参赛选手对题目的评分要求未搞清楚，还没有分清楚零件的轻重，就急于动手编程加工了，造成了花了很多时间加工出来的局部，并未得相应的分，白白浪费了一些无谓的时间。(2〕由于比赛的题量比拟大，不可能在短短的时间内全部完成加工，很多参赛选手在对零件加工的取舍方面，没有能做全盘的考虑，导致了容易得分的没有做，也没有得到相应的分数；难以完成的局部，却去做了，结果得得分又不多，这是近几届比赛经常出现的问题。(3〕比赛过程中精神过度紧张，随机应变能力不强。假设是按照平时在自己练习，应该可以完成，但是由于精神过度的紧张，造成的出错的地方比拟多。竞赛中同样会遇到以下情况：1〕机床报警。如果在你之前有人使用过此车床，但是你在加工时却总不能正常运转。那你可以考虑到是否有被修改参数的可能。毕竟这是竞赛，有些人会成心设置一些小动作，以此来影响别人的成绩。虽然现在已经明文规定不允许这样，但是还有人为之。那你最好想方法解决。你可以向主考报告，千万不要自己修改，到时候说不清的。2〕如果加工时刀具不按照正确方向走，可能是有人运行了小程序，让你不能正常加工。遇到这种情况直接关机，重新启动，问题即可解决。3〕切断异响或难切。一方面可能是切断刀装夹过长产生振动。或者是工件太长，会向后让刀。只要用顶尖顶住工件，就可正常切断了。还有可能是因为刀尖和工件中心差太大，也会出现难切断，需要重新装刀。4〕机床本身误差大，导致工件精度不达标。遇到这种情况只能要求换机床。如果实在没有换的，那你自认倒霉。不是没有方法的，可以尽可能减小误差。最好不用循环程序一次加工很多局部，可以分小段加工。最好一个台阶一个台阶加工，每次的误差可以调控。这样就能防止一次加工多个尺寸公差不合格的问题。参加竞赛的选手是强者之间的较量，所以选手必须对自己有信心，给自己加油，不要“长他人志气，灭自己威风〞，始终坚信自己是最棒的。这就走出了最重要的一步。往往有很多项选择手在比赛过程中看到别的选手做的比自己快就开始慌，以为自己哪里不对，但是我们更应该这样想：他做得快，但是不应定合格。我虽然做得慢，但是都是合格的。这样想来自己会更有信心。在技能训练实施过程中，我们有规律、有方案地规定了选手的作息时间，全面调动选手的积极性。〔表2-1〕为选手一天的作息安排。表2-1时间安排工程早上6：00～6：30晨练的时间，通过晨练，增强选手的体能。6：30～7：30早读时间，主要针对简答题并通读课外知识。7：30～8：00早餐时间。8：00～12：00技能单项训练时间，针对选手的弱项，有目的的练习。下午12：00～13:00午饭与午休时间。14：00～18：00技能训练时间，主要内容为加工实操比赛试题。晚上18：00～19：00选手的晚饭时间。19：00～22：00软件或理论知识学习时间。22：00～5：30休息时间。不管是理论局部，实操还是软件局部都是竞赛时的重点内容，缺一不可，所以我们要注重每一个环节的训练。这其中的感觉语序只有亲身体验过才会知道，但是不管怎样，我们都是幸运的，能够在训练过程中学到很多专业知识，加强了自身的心理素质，还会锻炼自己的意志。3数控技能竞赛试题的分析与解决发现问题，就要及时分析并解决，那么数控技能竞赛到底是怎样的性质呢？数控技能竞赛不仅要求选手能将各专业知识有机地联系起来并加以综合运用，而且对数控加工工艺、数控机床的熟练操作及各种检测手段和器具的使用等相关的实践技能都提出了较高的要求。纵观每次大赛，都是要求选手根据设置的任务，制订工艺方案，并利用现场提供的设施设备，完成所有零件的加工。整个比赛过程涉及生产方案组织、工艺文件编制、加工工艺、数控程序编制、加工质量控制、生产效率的提高、平安意识、操作标准、职业素养等，都是企业生产的实景再现。显然，数控技能竞赛带给我们的实质性启示是学校与企业必须接轨，实施“工学结合、校企合作〞的教学模式，这就是职业教育改革的方向。(1)数控技能大赛有很强的引导性。数控技能大赛试题以先进的数控加工为理念，传播数控机床最新的编程和操作手段，典型的加工部位、加工工艺和程序编制，对于企业生产和院校技能实训和职业技能鉴定有很强的引导性。(2)数控技能大赛有很强的示范性。数控技能大赛的实操试题都有着很强的示范性，题目都参照或者借鉴了某些行业中典型零件的特征，例如机械零部件配合加工、工装夹具的使用，先进刀具的应用等等。但是训练过程并没有想象中的那么简单，要想在竞赛中有自己的荣耀，就要下苦功夫，从开始训练的那一刻开始，我们就要把一切抛诸脑后，心里只能装着比赛，有句古话“台上十分钟，台下十年功〞，不错，我们在训练过程中那个一直用这句话鼓励自己。“知己知彼，百战不殆〞，所以我们不能光知道训练，还应该了解一些关于竞赛的事项，比方往年的题型、内容及考察方法，并根据历年的竞赛分析这次竞赛的走向，对我们是至关重要的。对数控试题的分析在了解到数控技能大赛的特点后，我们对历年的大赛试题做了系统而又详细的分析：3.2.1通过分析历年的实操比赛试题，我们发现一个趋势：从2004年第一界全国数控技能大赛开始至今，实操工件的数量逐渐增多，工艺也有很大的跳跃性，从起初的单件单独加工开展到今天的组合加工，从原来全部依靠手工编程到如今的自动编程和手工编程相结合，从单一装夹方式到今天的使用夹具才加工，期间的变化很大。而且考核的工程也越来越多。例如薄壁套件的加工，二次曲线的加工，异形螺纹的加工，端面配合的加工等等。3.2.2划分进度了解到这些方面之后，我们开始进入强化训练阶段，专门针对如今的考核热点进行强化训练：第一阶段、寻找课本上和网络中所有涉及数控车实操的试题。第二阶段、在第一阶段的根底上，将已有的图纸进行归类，按照工件的难以及知识点的范围进行分类整理。第三阶段、也是最关键的环节，就是把前两个阶段总结出的重点仔细得看，挑选出每一类别中最经典的图纸用CAXA软件绘制并且分析加工工艺。通过以上三个阶段的学习，我们在分析零件加工工艺方面应该上升到一个层次，让我们对数控竞赛的开展有个大致的了解，也让我们清楚的认识到现代数控加工的工艺及所涉及到的心内容。4竞赛操作试题的程序设计难加工工件的程序设计随着数控技术不断进步,数控车床加工中各种复杂形面也日渐增多,如椭圆、抛物线、正弦曲线、余弦曲线、双曲线等各种非圆曲面。对于上述各种复杂成形面,利用CAM软件进行自动编程相对简单,但由于种种原因,在绝大多数情况下数控车床主要还是依靠手工编程。椭圆轴线与数控车床Z轴重合的情形相比照拟简单,其解决方案也多见于各类文献,但在本例中椭圆轴线与数控车床Z轴呈一定夹角,编程和加工难度陡增,主要原因如下:(1)机床数控系统本身既不存在加工椭圆等非圆曲线的G指令,更没有类似G68这样的旋转指令,使编程难度大大增加。(2)加工中变量的参数直接影响着加工的效率以及质量,很容易产生过切报警,即使程序正确无误,实际加工时的参数调整也非常困难,直接影响着加工能否顺利进行,以及加工精度能否保证。4.2二次曲线的程序设计图4-1难点分析：如〔图4-1〕所示工件右端为二次曲线的椭圆，而我们一般的编程方式是无法加工出椭圆，加工一般的圆弧我们常用到G02/G03，但是这并不是整圆弧，所以不可以用G02/G03加工此工件。疑难解析：加工此类的二次曲线我们要应用到宏程序的加工，首先我们来复习一下数学当中的椭圆公式：QUOTE+QUOTE=1，同理我们将数学公式转换为数控车上应用的公式:QUOTE+QUOTE=1,在编辑椭圆的宏程序中，我们常改变Z值来完成椭圆轨迹的编辑，那么我们将公式转换一下得到Z=±b×QUOTE/a,将此图中的椭圆公式为Z=±24×QUOTE/40;加工程序如〔表4-1〕：表4-1行号程序说明O0001；主程序名G00G40G97G99M程序头X55.；定起到点Z2.；G73U10.R10.；G73固定形状粗车循环指令；N10#1=0；给变量赋值#2=40；WHILE[#2GE10]DO1；判断语句#2=24*SQRT[40*40-#1*#1]/40；赋值计算G01X[#1*2]Z[#2-24]；椭圆加工；变量自加自减END1；循环结束N20G01X55.；离开工件G00X100.Z100.；退刀M30；程序结束考前须知：程序中变量确实定与考前须知在旋转椭圆程序变量的赋值是一个重要的环节,因为宏程序是利用许多段微小的直线来逼近轮廓的,取值大了轮廓外表的逼近误差也大。在加工中,变量的赋值可以按粗车和精车来取值。粗加工程序变量的取值应根据预留加工余量的大小来确定,在保证加工不过切的前提下,我们可以选择较大的程序变量,但是也不能过大,变量过大会使精加工余量不均匀或形成过切;精加工时我们主要是保证工件的质量,为使工件的几何形状到达要求,需要减少拟合的误差,因此我们应该选择一个较小的程序变量。4.3倾斜椭圆的程序设计图4-2难点分析：上一题我们学习了水平的椭圆的程序编制，但是如图2所示，为倾斜了30º的椭圆，用上述的方法是无法加工出要求的工件的，这就要我们更进一步的学习应用宏程序来编制二次曲线。疑难解析：宏程序主要利用各种数学公式进行运算加工,因此编制旋转椭圆程序操作者必须要掌握椭圆方程和旋转公式等各种数学公式的计算方法并加以灵活运用。在编制倾斜椭圆的宏程序时我们会应用到椭圆的参数方程，先来复习一下椭圆的标准方程：QUOTE+QUOTE=1，参数方程：X=cosθ,Y=sinθ。图4-3旋转公式的定义:如图1所示,平面上绕点O旋转,使平面上任意一对对应点P和P′与一个定点O连接的线段都相等,即OP=OP′,且角∠POP′等于角θ,点O称为旋转中心,角θ称为旋转角。旋转公式:如图1所示,取直角坐标系,以原点O为旋转中心,旋转角为θ,平面上任意一点P(x,z)旋转到P′(x′,z′),令∠XOP=α,那么∠XOP′=α+θ,且OP=OP′。于是X′=OPx′=|OP′|cos(α+θ)=|OP′|(cosα×cosθ-sinα×sinθ)=|OP|cosα×cosθ-|OP|sinα×sinθ=OPxcosθ-PxPsinθ=xcosθ-zsinθ同理

Z′=xsinθ+zcosθ车床旋转公式为:X＇=Zsinθ+Xcosθ,Z＇=Zcosθ-Xsinθ

其中,X′、Z′为旋转后的坐标,X、Z为旋转之前的坐标值,θ为旋转角度。加工程序如〔表4-2〕：表4-2行号程序说明O0001；主程序名G00G40G97G99M程序头X55.；定起到点Z2.；G73U10.R10.；G73固定形状粗车循环指令；N10G0X0.；定起刀点G01Z0.；#1=0；给变量赋值#2=0；#3=-30；WHILE[#3LE-164]DO1；判断语句#1=20*sin[#3]；椭圆参数方程#2=30*cos[#3]；#11=#2*sin[30]+#1*cos[30]；椭圆旋转公式#22=#2*cos[30]-#1*sin[30]；G01X[2*#11]Z[#22]；直线插补#3=#3+1；变量自加自减END1；循环结束；椭圆结束点W-2.；G02U4.W-2.R2；G01X48.C1.；W-15.；N20G01X55.；循环结束点G0X100.Z100.；退刀M30；程序结束考前须知：设计倾斜椭圆程序中应熟练应用参数方程和旋转公式。另外学会计算倾斜椭圆的起点和终点的角度。4.4大螺距螺纹的程序设计〔图4-4〕难点分析：图4为大螺距螺纹中最为普通的梯形螺纹，加工过程中容易发生崩刀现象，而且加工后螺纹外表粗糙度达不到要求。疑难解析：在普车加工螺纹中我们常用到直进法，斜进法和交叉法，而在数控加工中，G32和G92指令属于三种加工方法中的直进法，在加工大螺距螺纹时应用直进法，由于切深过大易产生崩刀，损坏工件。G76是多重复合螺纹切削指令，能满足加工要求。加工程序〔如表4-3〕：如表4-3行号程序说明O0001；主程序名G00G40G97G99M程序头X50.；定起到点螺纹切削起始点Z10.；G76P000030Q30R0.05；G76多重复合螺纹切削指令G76X29.Z-30.P3500Q300F6.；G01X55.；离开工件G00X100.Z100.；退刀M30；程序结束4.5异形螺纹的程序设计〔图4-5〕刀具为R2的圆弧车刀难点分析：由图3可知，工件右端的结构为在椭圆上加工圆弧螺纹，而我们平常都是在圆柱或圆锥上加工普通三角螺纹或在圆柱上加工梯形螺纹。在没有接触过类似的螺纹加工时，很难分析出加工工艺。在加工异形螺纹中我们常常用到宏程序加工。我们应当在加工前熟悉宏程序的编制。疑难解析：熟练应用改变磨耗的变量来改变走到轨迹。异形螺纹加工程序如〔表4-4〕：表4-4行号程序说明O0001；主程序名G00G40G97G99M程序头X100.Z100.；定起到点#7=5；加工圆弧螺纹时进行分层处理WHILE[#7GE-1]DO1；#5=0；#2=40；行号程序说明WHILE[#6GE-1]DO1；利用圆弧的轨迹来改变磨耗的变化#5=-SQRT[1*1-#6*#6]；#2004=[#5*2+#7]；#2104=#6；T0404；调用刀补G00X45.；螺纹切削起始点Z15.；G92X32Z-57.F8.；螺纹切削；赋值自加自减END1；#7=#7-2；赋值自加自减END1；G00X100.；退刀Z100.；M30；程序结束5竞赛操作试题的工艺分析5.1工艺知识理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样的合格工件，同时应能使数控机床的功能得到合理的应用和充分的发挥。数控机床是一种高效率的自动化设备，它的效率高于普通机床的2～3倍，所以，要充分发挥数控机床的这一特点，必须熟练掌握其性能、特点、使用操作方法，同时还必须在编程之前正确地确定加工方案。在数控机床加工过程中，由于加工对象复杂多样，特别是轮廓曲线的形状及位置千变万化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影响，在对具体零件制定加工方案时，应该进行具体分析和区别对待，灵活处理。只有这样，才能使制定的加工方案合理，从而到达质量优、效率高和本钱低的目的。5.2刀具半径补偿〔图5-1〕〔图5-2〕刀尖理想刀尖轨迹实际刀尖轨迹〔图5-3〕难点分析：如〔图5-1〕的零件，它有台阶，圆弧，锥等结构组成。〔图5-2〕为加工零件的刀具，当把刀尖放大时我们可以发现实际刀尖是有一个半径为R的圆弧组成。那么加工中我们用的实际刀尖也就是半径为R的圆弧，这和我们理想的刀尖相差甚远，，那么实际轨迹和理想轨迹也就存在差异如〔图5-3〕所示为实际刀尖轨迹和理想刀尖轨迹的比照，从中我们可以发现由于存在刀尖圆弧半径，在加工零件端面和台阶时刀尖圆弧半径不影响加工，但是在加工圆弧和圆锥时由于存在刀尖圆弧，使得刀具发生过切和欠切的现象，在一般情况下是无法加工出理想的零件的。那么我们该怎么解决呢？疑难解析：这里我们引入了一个刀具半径补偿的知识，从〔图5-2〕了解到刀具存在刀具半径，而刀具半径补偿的作用是为了减少刀尖圆弧半径对加工圆弧的影响。当在加工圆弧或圆锥时计算时机自动将刀尖圆弧对工件形状的影响计算出来，并做相应的调整，使工件满足图纸的要求。那么如何使用刀具半径补偿呢？刀具半径补偿分为G41〔左补偿〕、G42〔右补偿〕和G40〔取消刀具半径补偿〕。判别G41和G42的方法为：逆着已存在的两根轴外的第三根轴，顺着进刀方向看，刀具在工件的左边那么为G41左补偿，刀具在工件右边那么为右补偿。如何来选择刀具的位置呢？图5-4图5-5ABCDE图5-6图5-4为前置刀架机床的刀具位置示意图。图中数字1至9为刀具的9个位置号。我们在选择刀具位置时应当考虑使用什么刀具，依据具体的刀具来选择刀具位置号。例如：〔图5-6A〕为外圆刀，那么它使用刀尖位置为3号；〔图5-6B〕为螺纹刀，那么它使用刀尖位置为8号；〔图5-6C〕为切槽刀，那么它左刀尖使用刀尖位置为3号，右刀尖使用刀尖位置为4号；〔图5-6D〕为镗孔刀，那么它使用刀尖位置为2号；〔图5-6E〕为球刀，那么它使用刀尖位置为9号，后置刀架和前置刀架的判别及选择是一样的。AB图5-7在使用刀具半径补偿过程中，当对完刀后，应在其刀具几何补正的R值下输入刀具刀尖的半径值，在T值下输入刀具位置号，如〔图5-7A〕。当刀具使用久后，刀具发生磨损时，应在其刀具磨耗补正的R值下输入磨损值，如〔图5-7B〕。考前须知：1.在加工外圆选择8号，9号刀具位置中，对刀时应注意输入的测量值为工件直径加两倍的刀尖半径值，使用9号刀具位置中对刀时Z轴应加上一个刀具半径值；在加工内孔选择8号，9号刀具位置中，对刀时应注意输入的测量值为工件直径减去两倍的刀尖半径值，使用9号刀具位置中对刀时Z轴应加上一个刀具半径值；在使用2号，3号刀具位置中，对刀时Z轴应加上一个刀具半径值。2.使用刀具半径补偿必须在非切削移动指令中参加或取消如G01/G00中。一般在程序中的位置如〔表5-1〕。表5-1程序O0001；G0G40G97G99MX50.Z2.；；；N10G0X20.；………………N20G0X100.；Z100.；M05；M00；G0G40G97G99M03S1000TG42X50.Z2.；G70P10Q20；G0G40X100.；Z100.；M30；3.由于粗加工时有过切现象，在粗加工时所留余量为0.2+2r〔两倍刀尖半径〕。5.3薄壁件样题工艺分析图5-8图5-9难点分析：(图5-9)是一个薄壁套件，由图可知难点1在于工件右端薄壁处难加工，容易在加工中产生震动，影响尺寸精度和外表粗糙度，同时在最薄处容易发生工件断裂。难点2，由图可知此工件装夹困难，单一的装夹方式满足不了加工要求，容易发生事故。图5-10疑难解析：由〔图5-8〕可知件1、件2与件3是配合关系，我们可以将它们组合在一起加工如〔图5-10〕所示，这样既减少了装夹的次数，保证了工件的跳动公差；同时解决了薄壁套件难加工的难题，件3起到了工艺支撑的作用，可以防止加工件2时颤抖，产生震纹；另外我们可以夹在件1的左端，这样又解决了难装夹的难题。5.4端面螺纹的加工工艺分析图5-11图5-12难点分析：如图5-11所示为右旋端面矩形螺纹，图5-12为左旋端面矩形螺纹。我们常见的端面螺纹是应用在车床的卡盘上，它的配合是由一个端面螺纹和三个含有局部端面的螺纹的卡爪组合成的。那么如何来加工左旋端面螺纹和右旋端面螺纹，以及端面螺纹的程序设计及组合装配。疑难解析：怎么来加工左旋端面螺纹和右旋端面螺纹呢？普通螺纹的旋向和Z轴的走刀方向有关，由工件外向卡盘方向进刀，那么加工出来的螺纹为右旋，反之那么为左旋。端面螺纹的旋向和X轴的进刀方向有关。当刀具由工件小端向大端加工时，那么加工出来的螺纹为左旋，反之为右旋。什么才是端面螺纹的配合呢？生活中我们还有见过类似端面的螺纹的配合，比方两个盘状蚊香重合在一起，这就是端面螺纹配的形式，其中我们要注意的是它们的旋向。在以前的学习中我们练习的螺纹配中要求两个螺纹必须是旋向相同螺旋升角相同。但是端面螺纹那么不一样。它们的配合要求是旋向相反，如〔图5-13〕是两个端面螺纹的装配图。图5-13螺距8，深度4的左旋矩形端面螺纹的程序设计〔表5-2〕：

表5-2行号程序说明O0001；主程序名G00G40G97G99M程序头X15.；刀具定位点Z5.；#1=0；变量赋值行号程序说明WHILE[#1GE-4]DO1；判断语句；Z轴每次进刀G32X50.F8.；螺纹加工G0Z3.；轴退刀G0X15.；X轴进刀；变量自加自减END1；循环结束G0Z100.；退刀X100.；M30；程序结束螺距8，深度4的右旋矩形端面螺纹的程序设计〔表5-3〕：表5-3行号程序说明O0002；主程序名G00G40G97G99M程序头X50.；刀具定位点Z5.；#1=0；变量赋值WHILE[#1GE-4]DO1；判断语句；Z轴每次进刀G32X15.F8.；螺纹加工G0Z3.；轴退刀G0X50.；X轴进刀；变量自加自减END1；循环结束G0Z100.；退刀X100.；M30；程序结束考前须知：端面螺纹调整配合时应注意配合的间隙，由于接触面积大，往往端面螺纹很难配合在一起，在加工端面螺纹时，螺纹槽的尺寸公差应在它的上偏差，螺纹的突起应保证是尺寸的下偏差。另外端面螺纹配合时要注意一点，两个螺纹的开口必须错开180º，这样才能完好的配合在一起。根据螺纹的小端选择适合的端面槽刀，注意刀具干预问题。5.5锥面、弧面和椭圆的配合工艺分析难点分析：在检查一套锥配、弧配或椭圆配合时，常用为涂色法来它们的配合是否合格。如果不合格我们该怎么来调整呢？疑难解析：锥配、弧配、椭圆配的案例分析及解决方案〔表5-4〕〔表5-5〕〔表5-6〕表5-4锥配案例图示案例分析案例解决由于内锥大端直径过大，导致大端处接触不良。调整大端处直径值，将大端直径减小。由于内锥小端直径过大，导致小端处接触不良。调整小端处直径值，将小端直径增大。由于刀具刀尖低于工件旋转中心，使内锥形成凹面。1.调整刀具中心高。2.使用圆弧查补指令修补。例如：G03X_Z_R_。由于刀具刀尖低于工件旋转中心，使内锥形成凸面。1.调整刀具中心高。2.使用圆弧查补指令修补。例如：G02X_Z_R_。表5-5弧配案例图示案例分析案例解决由于内弧小端直径过大，导致小端处接触不良。减小内孔小端处X值或增大内孔大端的X值。由于内弧大端直径过大，导致大端处接触不良。增大内孔小端处X值或减小内孔大端的X值。刀具补偿不正确。改变刀具半径补偿值或减小内孔圆弧半径值。刀具补偿不正确。改变刀具半径补偿值或增大内孔圆弧半径值。表5-4椭圆配合案例图示案例分析案例解决由于内椭圆长轴过短导致弧中间接触不良。适当增加内椭圆的长轴或减小短轴的长度。注意两个只能调一个，不可两个一起调。由于内圆弧短轴过短导致弧中间接触，两头没有接触。适当增加短轴的长度或减小内椭圆的长轴。注意两个只能调一个，不可两个一起调。椭圆配合案例图示案例分析案例解决由于内弧小端直径过大，导致小端处接触不良。减小内椭圆的短轴长度。由于内弧大端直径过大，导致大端处接触不良。减小内椭圆的长轴长度。考前须知：在加工中除了以上的处理方式外，还应注意刀具半径补偿的问题。6典型竞赛操作试题的工艺分析工艺分析一、加工件11．装夹件1毛坯，伸出卡盘40mm。2．粗车一个Ø33的工艺台阶并控制长度为32mm。3．掉头装夹Ø33的工艺台阶，并顶住端面。4.在工件右端打中心空，并用数控顶尖，采用一夹一顶装夹工件。5.加工件1外圆处的V型槽，半椭圆，及两处Ø78QUOTE的外圆。6.撤去顶尖，用端面刀加工件一右端端面。Ø88±的外圆并装夹。8.粗精车件1左端螺纹，槽，台阶及圆弧。9.去毛刺倒角并卸下工件。二、加工件245mm左右，先平端面见平即可后打Ø21左右的孔深至48mm。2.车件2右端内部结构，包括螺纹台阶及R80的圆弧与R5的圆弧，注意R80与R5一并加工，否那么会留下接刀痕。Ø78±，Ø88±的外圆以及V型槽。Ø78的外圆。5.左端用A3中心钻打中心孔，采用一夹一顶的方式装夹工件。6.配做工外圆处的椭圆。7.撤去顶尖，配做零件左端的端面结构。8.去毛刺倒角并卸下工件。工艺分析零件材料为45钢，件1毛坯为：Ø80×120、件2毛坯为：Ø90×95加工难点：图1中，在加工三个宽槽时，由于槽的深度较深，切槽刀的刚性就达不到要求，很难控制槽的宽度。加工Ø74外圆时，因为它和非圆曲线相连，一旦椭圆加工有误差，此外圆尺寸也较难控制。在图2在加工的过程中，如果尺寸的误算，会导致工件的右端脱落；宽槽加工时由于槽也较深，对两侧面的平行度很难控制；加工R41、R16和R38、R3的圆弧连接时，由于使用的是异行刀具，刀尖的强度非常的脆弱，在选用切削用量时要取的尽量的小，从而来保护刀尖。掉头加工右端时，该加工面为薄壁面，很可能产生振纹或刺耳的声音，需采取一系列的措施来降低加工时所产生的问题。一、加工件11．先用双爪卡盘夹Ø80毛坯伸出85mm左右，用G73来粗精仿件1右端外形至椭圆处。2．用切槽刀车三个10mm宽的槽至尺寸，并钻A3中心孔。3．掉头包铜皮并进行对工件校正，在保证总长的同时钻A3中心孔，顶上顶尖。Ø54外圆上在夹紧，以更好的来保护外圆外表，来进行椭圆的粗精加工。5mm×64的槽。去毛刺倒角并卸下工件。二、加工件21.夹Ø90毛坯伸出卡盘50左右，先平端面见平即可后打Ø21左右的孔深至12mm。2.车内孔至尺寸后加工端面R150圆弧。3.车Ø80及Ø87两台阶外圆。4.进行切宽深槽到尺寸，并对左端圆弧R41、R16进行加工。5.左端加工完后打A3中心孔。Ø80外圆并让左侧两圆弧靠住工件卡盘，并进行校正。Ø20的孔后进行内椭圆的粗精加工。三、组合加工1.进行件2与件1的内外椭圆配合来加工件2的外椭圆，并用顶尖顶住件1右端。2.车削件2的外椭圆。3.然后进行右侧两圆弧R38、R3的加工。4.去毛刺倒角并卸下工件。6.3第四届全国数控技能大赛河北赛区选拔赛数车工实际控操作〔教师/职工〕工艺分析:毛坯：Ø80x85，Ø60x175一、加工件2=1\*Arabic1．装夹毛坯伸出卡盘50mm。=2\*Arabic2.粗车毛坯外圆至Ø78x40。3.加工件2左端的锥及端面槽。4.去毛刺倒角并卸下工件。二、加工件1=1\*Arabic1夹毛坯Ø78处，伸出卡盘45mm。=2\*Arabic2.粗车毛坯外圆至Ø78x40。3.粗精加工件一右端内部结构，包括内锥，台阶及内螺纹。4．去毛刺倒角，切断下工件。三、加工件21.不卸工件。2.粗精加工件1右端内部结构并与件2配做。。四、加工件3及件41.装夹毛坯，伸出卡盘105mm，并打中心孔，采用一夹一顶方式装夹，将件4的毛坯放在件3的右端处理。Ø46，Ø56和件4的外圆Ø39，将件3最右端的Ø28用切槽方式处理，再切另一个Ø28的槽，最后加工异形螺纹。3.调整偏心并钻孔。4.加工偏心内孔。5.保证件4总长并切下件4。6.卸下工件，掉头用铜皮裹在件Ø46的外圆。7.调整偏心，加工偏心圆。8调正工件，切屑端面并打中心孔，采用一夹一顶的方式装夹。9．加工件3左端结构。10.去毛刺倒角不卸下工件。五、组合加工1.将件2、件1、件4按照装配图要求组装在件3上，采用一夹一顶方式装夹工件。±0.1的槽。3.加工件1端面结构。4去毛刺倒角并卸下工件。6.42021年中央企业职工技能大赛数控车工决赛工艺分析毛坯：Ø65x185加工件3=1\*Arabic1．装夹毛坯伸出卡盘70mm。2．打孔，深度为105mm。3.加工件3,从左至右逐步加工完件3。4.去毛刺倒角，保证总长切断。二、加工件2=1\*Arabic1.装夹毛坯，工件伸出卡盘40mm。=2\*Arabic2.从左至右加工件2外圆结构，不加工内孔，不切槽。3．去毛刺倒角，保证总长并切断。4．掉头装夹，将台阶靠在卡盘端面上。5.加工件2右端内部结构。6.去毛刺倒角，卸下工件。三、加工件11.装夹毛坯，工件伸出卡盘50mm。2.加工件1右端结构至槽为止。。4.掉头装夹，夹在蜗杆上，继续加工件1右端内部结构。5去毛刺倒角，不卸工件。四、组合加工1.将零件按照装配图要求组装在件1上，才用一