數(shù)控銑中級(jí)工考證的解構(gòu)研究

劉建煒，喬龍陽，陳上濤，陳柏良

（陽江職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系，廣東 陽江529500）

數(shù)控銑中級(jí)工考證的解構(gòu)研究

劉建煒，喬龍陽，陳上濤，陳柏良

（陽江職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系，廣東 陽江529500）

數(shù)控銑中級(jí)工考證有理論也有實(shí)踐，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考察。從歷年實(shí)操題型中解構(gòu)并提取了共性特征，對(duì)其中的難點(diǎn)進(jìn)行分析和總結(jié)，并用實(shí)際案例對(duì)解構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證，得出了更加合理的中級(jí)工考證模式。

中級(jí)工；共性特征；解構(gòu)

數(shù)控銑中級(jí)工技能考證，是對(duì)學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)成果的綜合檢驗(yàn)，它反應(yīng)了識(shí)讀圖，工藝制定，編程，加工操作，檢測(cè)等整個(gè)制造流程的內(nèi)容，有理論也有實(shí)踐，非常的豐富和綜合，但也相對(duì)瑣碎和細(xì)致，需要有一定的理論知識(shí)和熟練的操作技能才能順利過關(guān)［1-2］?，F(xiàn)時(shí)的技能考證有三個(gè)模塊，影響通過率的往往是實(shí)操環(huán)節(jié)，基于此本文從歷年題型入手解構(gòu)提取共性并對(duì)難點(diǎn)分析，以得到更合理的考證和訓(xùn)練模式［3］。

1　解構(gòu)共性特征

1.1零件的分析

歷年考證零件以2D輪廓、孔等特征形成，一般分布在兩個(gè)大面上，也有部分特征分布在側(cè)面上的。

形狀上較為簡(jiǎn)單，對(duì)學(xué)生的識(shí)讀圖紙有一定的要求，模型一般可以通過特征的加減布爾運(yùn)算得到。總體來說對(duì)識(shí)圖和建模要求一般，經(jīng)過訓(xùn)練都能達(dá)到要求，難度不大。

1.2加工的分析

毛坯的設(shè)定為四個(gè)側(cè)面有余量而兩個(gè)大面到數(shù)。特征分布在兩個(gè)不同的面上，加工時(shí)需多次的裝夾。對(duì)細(xì)節(jié)掌握要比較到位，否則難以保證相關(guān)尺寸。

形狀和特征為2D輪廓類，加工的刀具較單一，一般選擇平底立銑刀和孔類刀具即可完成加工。

對(duì)于誤差上的要求，需要一定的工藝分析能力才能實(shí)現(xiàn)。同一面上的特征誤差，由對(duì)刀精度和機(jī)床保證（編程無誤下）。

不同面的特征行位誤差考察學(xué)生對(duì)零件的各基準(zhǔn)的理解，有一定難度。

這一環(huán)節(jié)需要學(xué)生具有較好的工藝分析能力，才能較好的完成加工。

總的來說，中級(jí)技能實(shí)操環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生的考察是很全面的它涉及了建模，工藝制定，編程和加工檢測(cè)整個(gè)的制造環(huán)節(jié)。通過上述分析，可知對(duì)工藝的制定及落實(shí)編程環(huán)節(jié)是難點(diǎn)。

2　難點(diǎn)分析

2.1工藝的制定

一般依照先簡(jiǎn)后繁，精基準(zhǔn)先行的原則來確立工藝順序［3］?？梢詤R成工序工步表，指導(dǎo)后續(xù)編程。

2.2基準(zhǔn)的確立（坐標(biāo)系的選擇）

編程環(huán)節(jié)中首要任務(wù)就是確立基準(zhǔn)，建立坐標(biāo)系。這一步關(guān)乎后續(xù)的裝夾和對(duì)刀，需要有通盤考慮，合理的選擇。

在基準(zhǔn)的確立上，學(xué)生往往難以結(jié)合零件圖進(jìn)行分析，容易以僵化的思維，生搬硬套脫離圖紙的要求。

結(jié)合標(biāo)注的尺寸要求可以確定出加工的工序基準(zhǔn)，從而確定出坐標(biāo)系。一般以精度高和多個(gè)尺寸引出的同一基準(zhǔn)作為坐標(biāo)系選取的參考。如果零件具有對(duì)稱特征，也可四邊分中頂面為0，從而讓誤差均勻化。

2.3裝夾

確立好加工順序和選擇好坐標(biāo)系之后，就能確立裝夾的具體方案，裝夾的位置，具體裝夾的深度，露出加工的高度等?？梢援嫵霾輬D

2.4編程的細(xì)節(jié)

2.4.1建立程序組

把工藝方案中工序工步對(duì)應(yīng)在程序組中并細(xì)化，就得到了該零件的程序框架，后續(xù)只要修改編程參數(shù)，優(yōu)化程序即可。

2.4.2邊界的應(yīng)用和建立

2D程序的編程是以邊界來驅(qū)動(dòng)生成刀路，邊界的理解和正確的使用尤為重要。這又往往是學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。邊界是控制刀具加工范圍的，那就有橫向和縱向（即X-Y平面）的范圍和高度方向（Z向）的范圍，邊界可以控制橫向和縱向的范圍及高度方向的起始范圍，終止位置的范圍由底面選項(xiàng)控制。高度方向的范圍容易理解和控制，它反應(yīng)的是刀具高度起始切削位置和終止位置。橫向和縱向的范圍通過邊界控制時(shí)，根據(jù)邊界的開放性和封閉性可以控制刀具行走于左右側(cè)和內(nèi)外側(cè)。開放邊界的左右側(cè)按照刀具行走控制，封閉邊界的內(nèi)外側(cè)按照材料側(cè)來控制，需要結(jié)合是毛坯和部件邊界來具體區(qū)分，封閉的部件邊界內(nèi)部為材料側(cè)時(shí)，刀具在邊界外部切削，反之亦然，毛坯邊界正好相反。這樣的話，通過邊界和創(chuàng)建的線就可以很好的控制刀具的刀具路徑在各位置切削。

2.5精度的保證

由于訓(xùn)練過程有意無意的簡(jiǎn)化和忽略精度，及不考慮裝配性，導(dǎo)致對(duì)于精度的控制能力較弱。

尺寸公差按照誤差的分布有正向，負(fù)向公差和對(duì)稱公差這幾類。對(duì)于這些尺寸公差的控制需要結(jié)合形狀內(nèi)、外種類進(jìn)行。方法有幾種：建模時(shí)取中間尺寸，編程環(huán)節(jié)修改刀具尺寸或修改余量。

建模時(shí)取中間尺寸，會(huì)有尺寸換算，模型通用性也較差。修改刀具尺寸和余量可以簡(jiǎn)化編程和提高程序易用性（公差不合要求可直接修改），可較好的實(shí)現(xiàn)精度控制。

3　案例驗(yàn)證

3.1零件分析

選取往年考證零件如圖1，進(jìn)行驗(yàn)證。由零件圖知，此零件為典型的2D輪廓件，特征分布在頂面和側(cè)面上具有一些對(duì)稱性。頂面上有64×（64～63）凸臺(tái)，其由兩部分組成：32×64×8和32×63×7高差為1，二者上各有一距中心橫向20和縱向15的20 ×20倒圓腔體和直徑Φ6的孔。側(cè)面為60×11 ×25的腰形槽。

頂面形狀基準(zhǔn)為中心，中心可由基準(zhǔn)A，B確立，基準(zhǔn)B與側(cè)面C垂直，側(cè)面形狀由底面和兩側(cè)面中心確立。據(jù)此就可以建模和確立編程坐標(biāo)系。

圖1　往年考證零件圖

3.2工藝的制定

由給定的毛坯為81×81×30且對(duì)磨兩面，基準(zhǔn)A，B有垂直度要求，且關(guān)乎腰形槽的對(duì)稱度及頂面形狀的位置，須優(yōu)先確立。由此即可得出加工順序：A面的加工，C面的加工，A面形狀腰形槽的加工，頂面形狀的加工。這樣需要四次裝夾完成加工。考慮外形的對(duì)稱性，加工好C面之后，將腰形槽在C面上加工，后續(xù)調(diào)整位置加工頂面形狀，可減少一次裝夾。據(jù)此可以得到該零件的工序工步形成表1.

表1　數(shù)控加工工序工步

3.3基準(zhǔn)的確立

在確立好該零件的工藝路線后，各工序的坐標(biāo)系和對(duì)刀方法也就好確定了。

工序1只需確立Z向，取頂為零保證高度。X，Y向無具體要求只需加工到，簡(jiǎn)單起見中心為XY的0點(diǎn)，取單邊偏移得到0位。

工序2工步1可按工序1一樣完成設(shè)定坐標(biāo)系和對(duì)刀。剩余兩個(gè)工步，腰形槽的X向基準(zhǔn)是A，Y向基準(zhǔn)是底面這一大面，Z向取頂為零。對(duì)刀時(shí)X向以加工過的側(cè)面作為單邊偏移得到0位，Y向以底面偏移得到0位，Z向取頂為零。

工序3頂面形狀基準(zhǔn)為中心，中心可由基準(zhǔn)A，B確立。坐標(biāo)系建立在中心，Z向取頂為零。對(duì)刀時(shí)X，Y向以加工過的側(cè)面作為單邊偏移得到0位，Z向取頂為零。

3.4裝夾

工序1，2裝夾長(zhǎng)邊匹配X向，露出超過1 mm的加工位置。工序2裝夾時(shí)需找正，以保證兩側(cè)面的垂直度。工序3露出超過8 mm的加工位置且裝夾超過3 mm以上。

3.5編程的細(xì)節(jié)

頂面形狀的32×63×7凸臺(tái)部分由于有R8的圓弧，需要建立邊界否則會(huì)有材料切不到。

為保證精度，簡(jiǎn)單起見通過修改切削參數(shù)中的余量來實(shí)現(xiàn)，其中需要處理的形狀對(duì)應(yīng)的尺寸有外形尺寸：凸臺(tái)外形為負(fù)向公差，凸臺(tái)高 為正向公差。內(nèi)形尺寸：腰形槽為負(fù)向公差，腔體為正向公差。其中外形尺寸負(fù)向公差為可看作過切把余量調(diào)成負(fù)值，正向公差看作欠切余量調(diào)成正值，值取公差中間值。內(nèi)形尺寸正好反之。凸臺(tái)外形余量調(diào)為-0.045，凸臺(tái)高 余量調(diào)為0.0175。內(nèi)形尺寸：腰形槽余量調(diào)為-0.045，腔體余量調(diào)為-0.03.

4　考證模式

綜上可以得到考證模式如下：

（1）看圖，制定工藝，編寫工序工步表。

（2）確立基準(zhǔn)建立坐標(biāo)系，選取對(duì)刀方法。

（3）選擇裝夾，并畫草圖。

（4）建模，編程（參照步驟1中工序工步表建立程序組框架，參照步驟2中建立坐標(biāo)系等）建立程序框架

（5）完善細(xì)節(jié)，優(yōu)化參數(shù)（調(diào)整精度，進(jìn)退刀等）

5　結(jié)束語

從零件特征的分析和加工環(huán)節(jié)的分析，提取了歷年數(shù)控銑中級(jí)工技能考證的實(shí)操題型共性特征，并對(duì)其中的難點(diǎn)進(jìn)行解構(gòu)，以期得到更加合理的中級(jí)技能考證的考試模式和實(shí)訓(xùn)訓(xùn)練模式。后續(xù)結(jié)合實(shí)際案例對(duì)難點(diǎn)的解構(gòu)進(jìn)行了驗(yàn)證。這對(duì)于今后的訓(xùn)練和備考都有一定的啟發(fā)，鑒于此以下兩個(gè)方面可作為著力點(diǎn)：參照共性特征開發(fā)訓(xùn)練題庫；針對(duì)性的強(qiáng)化零件分析，工藝規(guī)劃能力。

［1］中國(guó)就業(yè)培訓(xùn)技術(shù)指導(dǎo)中心.數(shù)控銑工（中級(jí)）［M］.北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2008.

［2］程豪華.數(shù)控技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2013．

［3］楊燦明．大學(xué)本科生考取數(shù)控車中級(jí)工職業(yè)資格證書的探索［J］．廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2009，9（B06）：225-227．

［4］王先奎．機(jī)械制造工藝性學(xué)［M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014．

Research on the Deconstruction of the Intermediate Work of CNC Milling

LIU Jian-wei，QIAO Long-yang，CHEN Shan-tao，CHENG Bo-liang
（Department of Mechanical and Electrical Engineering Yangjiang Vocational and Technical College，Yangjiang Guangdong 529500，China）

The numerical control milling intermediate work research has the theory also to have the practice，is the investigation to the student's comprehensive ability.From calendar year practical questions of deconstruction and extracts the common features.On one of the difficulties of analysis and summary，then of deconstruction is verified by a real case，obtains the more reasonable intermediate textual research mode.

intermediate workers；common characteristic；deconstruction

C712

A

1672-545X（2016）07-0267-03

2016-04-27

劉建煒（1985-），男，江西興國(guó)人，碩士，工程師，研究方向先進(jìn)制造技術(shù)。