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1、第二届全国数控技能大赛实操竞赛试题点评2007-08-09 19:31第二届全国数控技能大赛实操竞赛试题点评 【编者案】全国数控工艺员职业培训工作已经开展了5年，5年间工作组专家在人才的培养目标、规格、计划、模式、方法和手段方面进行了深入的研究和探索，始终坚持数控工艺知识学习和能力培养作为数控技能型人才培养的核心，改善数控工艺的综合应用寄希望于“师傅带徒弟”的形式来完成的现状，探索着“实现与企业零距离的培养目标”。数控工艺员的培训成果对两届的全国数控技能大赛起到了巨大的技术支持作用，数控工艺员在新知识、新技术、新工艺的探索，为大赛的命题提供了保障；数控工艺员的培训认证模式为参赛优秀人才的脱颖而
2、出提供了良好的竞赛形式。现将第二届全国数控技能大赛的关于理论、软件和实操的试题点评编辑在一起，供同行们参考，可以为把握08年第三届数控技能大赛的方向提供借鉴，同时也折射出了数控工艺员培训的发展方向，指导办好数控技能人才培养的基础性工作。 实操命题指导思想：我们力图通过实操试题，反映最近两年来国外数控加工应用领域，最具有代表性加工理念，结合国相关行业典型零件特征，突出最新的工艺方法编制出实操试题。本次实操试题数控车编制7套试题，数控铣/加工中心编制7套试题，试件外形新颖、配合形式独特，令人耳目一新。配合有两种，最多达三种配合。纵观实操试题，无论从难度和精度，第二届比第一届有很大提高。一）实操试题
3、覆盖面广 数控车床试题在保持轴类零件各种特征同时，增加了法兰类零件特征，特别是孔结构增加阀体类零件换向和节流结构。各类环槽加工方法，和液压行业中的阀体类零件加工非常相似。 在外螺纹加工中推出了大导程，异型齿形螺纹加工。这种结构在军工企业、石油机械和通用机械中都有相似的加工部位。 在数控铣/加工中心试件中，有的试件外形借鉴了某些航天产品零件特征，有的试件具有模具产品中的滑块和鑲件结构特征。试件加工项目有平面、腔槽、孔类、配合加工在试题中都有体现。特别配合加工，每套试题都有两重以上配合。其目的是考察选手，对数控加工互换性的理解，加工精度在试题中也加大了考点，有对基准尺寸精度，有孔间距离精度，在配合
4、精度中，既有自加工配合精度指标，也有和已成型尺寸的配合精度，现实加工工艺中都有类似做法。 从平面加工、腔槽类加工、孔类加工、配合加工等在试题中都有体现。二）试题考点突出本届数控技能大赛实操试题重点，是考核选手工艺能力和工艺水平，主要体现在：选手要能适应各种不同形式零件加工，能快速进行工件定位、装夹、找正，能在较短的时间编制应试工艺，能熟练编制加工程序，能快速进行程序输入，能灵活的使用刀具，能准确的验证程序，掌握快捷的加工方法，能及时的进行工件自检，具备加工精度自我评定能力。围绕工艺考点，实操试题中突出了加工精度和配合精度在试题评分中的比重。试件外形尺寸小，粗加工量少，但加工部位多，加工精度高，
5、对选手综合素质是个考验。三）试题涵盖多项新的工艺方法在数控车实操试题中，推出了使用宏程序编制大导程异形螺纹加工方法，重点考核宏程序编制，步长等有关成型加工参数设定。由于比赛用机床切削速度上限设定限制，试题中规定了主轴转速，如果超此规定将得不到刀具正确轨迹，对此选手要有深刻理解。轮廓加工增加了元弧面配合精度要求。数控铣/加工中心推出螺纹铣削工艺，试题中有铣M12*1.25左旋螺纹和M20*1.25右旋螺纹，试题提示选手，编制切入/切出加工程序段，应选择螺旋线插补方式。由于选择刀具直径为6，试题中规定了切入/切出中进给速度。试件配合有斜面配合考点，宏程序考点中即有元弧面加工又有斜面加工。工件装夹中
6、引进了“兰新特”组合夹具，选手要有槽系列组合夹具和孔系列组合夹具概念。试题中有斜孔和角度加工部位，特别是V型面面加工，要求选手能熟练使用组合夹具，进行特殊部位加工。在刀具使用中再次选择了英格热装刀柄，侧固刀柄，整体式钻夹刀柄，强力夹套刀柄和普通弹簧夹套刀柄，目的是加深选手对各种刀柄性能的理解。四）试题考察选手综合素质本届实操比赛中每天一套题，试题从结构到加工容变化较大，试题之间可借鉴加工部位较少，无论毛坯形状还是配合形式对有些选手可能很生熟，试件加工精度高让有些选手难以适应。因此对选手综合素质是个很大考验。实操应试简要过程：读图确定加工部位粗定加工顺序确定精度保证措施装夹工件确定零点选择刀具编
7、制加工程序输入加工程序验证加工程序单段加工切削参数适时调整加工精度自检加工结束（加工结果自我评定）。1）加工准备阶段：选手进入比赛现场有30分钟左右加工准备时间。在这段时间里，选手要清点检查赛场提供的各种工具及辅具，要检查机床是否处于正常状态。与此同时，结合试件毛坯读懂图纸。首先要看清装配图的配合形式和技术要求，明确主次配合试件。根据装夹形式确定应试工艺方案；确定首先加工件；结合轴侧视图和配分表相关尺寸，看清零件图加工部位。工件装夹：找正固定钳口，正常情况下用寻边器和侧头等工具侧定固定钳口Y轴坐标位置，也可用刀柄等工具侧定。工件装夹要稳妥可靠，但装夹力量不能太大，以防止变形。试件装夹位置要相对
8、固定，以利设定工件零点。试件夹紧后要测一下固定钳y轴位置，验证钳口受力变形状态。零点设定：试件装夹方向要和图纸方向一致，要遵循基准统一原则。工件零点设定有两种方法，一是基准推算法，另一种是对称设定法。特别是Z轴零点设定还要方便尺寸测量，试件装夹要考虑定位，以利减少零点设定时间。刀具准备：选手要根据训练中掌握规律和经验，加工前应检查所用刀具、裝夹状态，一次把所有刀对好，并设定相关参数。不推荐用一把刀对一把刀做法，建议采用开车对刀，可以防止由于心理紧造成对刀中不必要的失误。2）编程准备：应试编程水平决定加工效率和精度，编程应以小模块化程序为主，粗精加工可以用宏指令划分，循环中背吃刀量、重复次数、精
9、加工余量，都可以用宏指令来划分。这样编程效率高，应试现场不要编制过长程序，既费时间又不便于检查。3）高效加工：实操考试中最主要的要以最合理的工艺方案、最佳刀具路径、最有效精度保证、最短时间完成试件加工。实操考试关键是实现高效加工，要有熟练操作机床能力，在加工过程中有适时调整各种切削参数的能力，要有控制加工精度能力，要有随时处理报警能力，要有随时应对可能出现的意外情况的能力，要把平时训练积累的规操作在赛场上充分体现出来。车工在完成法兰类加工部位时，应先在外圆车出多个台阶，以利测量，最后用端车槽刀，加工至尺寸。车轮廓面时为了保证轴向尺寸精度，应用同一把刀加工轮廓后，车、外肩面，克服了两次对刀对加工
10、精度的影响。数控铣和加工中心由于是平口钳夹紧，在粗加工外形时，工件容易产生微量位移，为保证销孔和型面间位置精度，首先进行型面粗精加工，最后加工销孔。不采用这种做法，型面配合精度可能保证，销孔配合精度可能不好，证明销孔相对于型面位置精度有误差。切削参数受加工材料、刀具连接等因素制约，现场要根据实际工作状态，进行调整，由手动进给倍率调整，从低到高逐步达到最佳状态，比赛现场部分选手未能将切削参数调整到最佳状态，加工中出现尖叫声，或者是连续的冲击声，这种现象表明加工参数选择不合适。充分冷却在整个加工过程中必不可少。加工精度自检：数控加工有些型面尺寸是靠程序和机床精度保证，因此加工精度自检非常重要。比赛
11、现场提供了杠杆表等量具，借助外形和基准孔等可以对孔距、型腔、外形尺寸等进行自检，以确定最终尺寸。在配合尺寸中要保证有最小间隙，不做无间隙配合尺寸，一般情况下做到中差以上。五）本次大赛选手水平浅析从第一届全国数控技能大赛至今已有两年时间，在此和有些选手见面有一种耳目一新的感觉。本次大赛基本囊括了全国数控机床应用的高手，能反映出我国数控机床应用水平现状。本届参赛选手和第一届数控技能大赛选手比较有很大变化。1）综合素质有所提高。本届实操比赛试题比第一届无论从工作量上还是从难度上、精度上及配合形式上都有很大提高，大多数选手却都能很快适应试题变化，有时赛场犹如一个现代化车间，只见选手们有条不紊的操作机床
12、，耳边听到的是均匀的切削声，赛场上选手们的应试水平有很大提高。2）操作能力有提高。本次实操试题可检测尺寸较多，要求选手必须要有快捷操作和机床能力，才能完成试件加工。数控铣/加工中心中，有些选手从工件装夹找正仅用了3分钟。有些选手运用十指法进行程序输入，有的选手在进行自动加工时，手动调整进给倍率，让人看得眼花缭乱，有些选手加工方法超出我们的预计。大部分选手在加工过程中应变能力有很大提高。3）涌现一批年轻优秀选手本次参赛选手比第一节更年轻了，特别是来自职业院校的选手，他们更加成熟。同样也有来自企业中的年轻选手，有些省市都是层层选拔上来的，无论在理论知识上，或者在操作技能上和工艺能力和水平上，却都达
13、到了很高的水平。他们是学校和企业数控应用骨干力量和生力军，再经过一段时间锻炼，他们将会成为我们国家数控行业技能型人才顶尖级人物。六）实操试件综合评述实操比赛是数控技能大赛中最重要的比赛，其单项成绩在总成绩中占比例最大。从试件实测结果来看，有些选手水平非常接近，说明了竞争激烈程度。优秀选手试件无论从外观上还是在尺寸精度上，以及在多种配合上都达到较为理想的程度，给人以耳目一新的感觉。在所有试件检测中，优秀占10.37%，良好占31.5%，中等占58%。职工组成绩最好，教师组其次，学生组排在最后。职工组选手试件外观可视性强，但完成工作量较少，效率较高。教师和学生组选手加工节奏快，完成工作量大、效率高
14、，但试件精度不高。从考试过程和结果分析，有以下几方面问题要引起数控培训和教学方面注意：质量意识有待强化和提高，本次大赛从工件完整性衡量，只有少数选手加工精度和配合项目完成较好，大多数选手缺少保证加工精度的措施。编程水平有待提高。值得注意的问题：比赛中少数选手切削参数选择不合理，同一场次中竟有34名选手出现同样失误，不能不说这是厂外教练指导有误造成的。有些选手心态未调整好，赛场紧，程序输入有误，造成机床故障，影响了实操成绩。有些选手在对刀时就把刀撞伤。有少数选手不按要求留铰量，造成铰孔过大。螺纹铣刀进给速度过快，6合金螺纹铣刀使用不正确。还有少数选手对机床和数控系统不熟悉，使比赛无法进行下去。产生原因：有些选手训练还停留在第一届基础阶段，只重视单项技能训练，综合训练做得不够，工艺能力培养不够。应大力加强工艺能力的训练，包括机械加工基础知识，数控应用基础知识，工件装夹定位方面的训练。保证加工精度，质量意识方面的训练，工件测量方面的训练。深化对机床性能和数控功能的学习，要加强选手自身工艺能力的培养。当今数控机床发展非常迅速，高速、高精、高效、多轴、复合是主要发展趋势，发展现代制造业离不开数控应用技术，我们要通过数控技能大赛不断把数控应用技术推向新的高度。数控大赛为选手们搭建了展示才华的平台，我们相信，通过数控大赛会使更多的优秀选手脱颖而出，在此，预祝选手们在今后比赛中取得更优异的成绩。
