2024年2月14日发(作者：)

数控铣/加工中心部分软件应用试题，在难度上要比数控车大得多，其主要区别在于三维和二维区别，零件的造型实际上属于设计范畴，但对于数控加工而言，零件造型应该称之为加工造型更为妥当，因为建模是为了进行图形编程，所以加工造型的构成包括线架（线框）、曲面、实体三种独立或混合图形方式，而设计造型主要使用实体模型，作为核心技能来讲，实体建模是最重要的，和曲面线架模型比，基于实体模型生成的加工程序是最可靠、最精确的，实体不像曲面造型那样可能出现空隙或重叠。而且现在的CAM技术还可做到将经过切削后的加工模型和设计模型进行比较从而使操作者避免加工出废品，考题的造型考核重点在于实体造型，但作为加工应用技巧而言，曲面和线架也非常有用，所以对于较为复杂的造型题目，需要用到实体/曲面/线架的混合造型。

表2 数控铣/加工中心软件应用试题的基本要求

职业功能分类 技能分类

2D绘图

知识点分类 出题难点、重点

样条线编辑

曲线组合

空间曲线几何变换

曲线绘制

直线、圆弧、圆、公式曲线、样条线，组合曲线

曲线编辑

平移、旋转、缩放、镜像、阵列、裁剪、编辑样条线

从实体/曲面生成曲线

3D造型

线架造型

坐标系变换，空间曲线生成几何变换

曲面造型 曲面生成

空间曲线的参数和极坐标方程建立

曲面的优化和编辑

布尔运算

导动和放样造型

曲面的编辑：裁剪、缝合、延伸、优化、过渡 型芯和型腔自动生成曲面和实体的混合造型

实体（特草图：草图绘制，草图几征）造型 何约束，草图参数驱动

增料和除料：拉伸、旋转、扫描、导动、放样

曲面、实体间的混合操作

布尔运算：实体/曲面的交、

并、差

特征的处拔模、抽壳、钻孔、筋板

理

专用功能 模具自动分模功能

电极生成与定位功能*

模型的比较*

CAM

自动编程

通用加工参数设置

毛坯与编程坐标系 刀具选择

工艺性：进退刀方式，顺铣逆铣，下刀方式，行距，残留刀具（夹具）设置或选择

高度，拐角半径等参数的合理性G00干涉，加工曲面干涉，刀柄干涉， 加工效率分析

安全高度、下刀高度、进刀退刀方式、

机床的参数设置：主轴转速、进给速度、冷却方式

2D加工轨迹

含岛零件的等高加工

轮廓铣削

平面区域加工

平面或曲面钻孔

3D加工3D实体或曲面的等高加轨迹 工

3D轮廓铣削加工

插铣粗加工

3D曲面加工： 参数线、投影、扫描线、限制线、

摆线式、导动线加工

清根加工

生成轨迹的编辑和修改

后置处理

根

据不同系统的用户手册

工艺卡

刀具、加工参数等表单的

自动生成

加工仿真软件操作技能

会使用控制面板；合理设应用（学生组） 定机床参数；刀具、装卡校验加工程序的

及定位

分析加工工艺性

二、试题的评判分析

由于三维CAD/CAM以及仿真加工技术在国内应用的历史非常短暂，绝大部分学校都是在近三五年内开始教学应用的，没有具体成熟的判题经验可循，所以判题思路主要是基于命题小组平时的工作积累和开展全国技师培训试点工作所取得的经验成果，会有不完善的地方，有许多问题需要教师、用户、软件公司和政府主管部门共同努力才会不断改进。

1.判分流程

选手必须同时递交软件操作后保存的电子文件和答题纸，裁判主要以电子文件数据和答题纸上的客观性试题答案为判评分据，答题纸上的加工参数记录为参考性评分，评分流程严格按照下列流程要求：对照图纸检查零件造型关键尺寸和形状→利用软件查询功能查询关键部位尺寸→按评分表扣分，在特征形状正确的前提下，允许造型零件局部可以有10%的尺寸误差（见图3）→查看每条轨迹，逐一仿真，主要判断有无过切和少切，进退刀点是否正确→查看参数表及对照答题纸上的加工参数表，发现不合理和错误的扣分→按评分表扣分，如果造型部分不对，相应的CAM加工轨迹也必定是错误的，所以造型错误超过80%，CAM加工轨迹不给分。

图3 根据零件造型的关键特征来评分图解

2．和第一届大赛比本次出题的创新点

(1)简化了图纸，造型数据量减少，曲面复杂度降低，但技巧性增加。

(2)灵活应用软件工具。如理论题中考到有关4轴加工孔位计算，而软件考题中也有类似题，但不能用手工计算。

(3)出现了模具加工相关的题型，分模和夹具。

(4)软件和工艺的结合更近。针对零件造型提出结构工艺性问题，如职工和教师组第二题要求完成从零件造型--分模—工装夹具设计--加工轨迹--加工仿真这一工作流程（如图4所示），选手不但要非常熟悉软件功能，还要能具有工装夹具的工艺设计知识。

(5)新IT技术的应用。国内首次出现利用仿真软件验证参数编程（宏程序）的考题

图4 职工和教师组第二题的作业流程图示

三、统计与总体评价

软件应用竞赛共有5种型号的软件进入决赛，我国制造工程领域CAD/CAM产品优秀品牌的代表CAXA数控车/铣软件和职教优秀软件VNUC数控加工仿真软件则被大赛组委会选定为唯一推荐的软件平台，组委会在决赛现场对推荐软件提供全程技术支持，而使用其他型号的选手只能自带软件，自己安装，超过90%的选手选择CAXA软件进行比赛，见表1的统计。

表1 第二届全国数控技能大赛软件应用竞赛的软件及使用人数统计

CAD/CAM软CAXA制造工Cimatron E MasterCAM UG

件名称

程师2006

CAXA数控车2000

（组委会推荐）

选手人数

493 9 4 4 352 510

7.0 9.0 NX3.0/4.0

VNUC3.2

组委会推荐（仅对学生组和教师组）

参赛总人数

1．初步成绩统计

本次大赛的参赛选手和所选用的CAD/CAM软件统计见表3内容，图4表示了三个工种不同组别的竞赛平均成绩比较，从中可以看出，教师组的软件应用总体水平较高，表5对比了各个组别的最高成绩，从中可以看出数控车的平均成绩和最高成绩均比较理想，但数控铣和加工中心成绩较低，主要是由于数控铣和加工中心的软件应用无论是广度和难度均远比数控车高得多。

2.当前具有普遍实用意义的几项重要软件应用能力

数控大赛为全国的数控培训指出了方向，也提示从业人员软件的应用能力将会影响到职业生涯的发展，并需重点注意几项重要软件应用能力：

(1)针对不同行业背景的软件应用能力

对于不同岗位的操作人员，软件应用要求不一样，模具行业对软件的掌握要求造型和加工功能全面强大，职业学校教师由于教学需要，一般对软件功能比较熟悉，操作熟练，但设计能力和解决具体问题能力欠缺，而来自军工行业的选手普遍具有较全面的CAD/CAM功底，他们具有软件应用和工艺解决的集成能力。

(2)软件的灵活应用能力

图3所示的零件是数控铣/加工中心第一题，对于教师和职工组选手就要求利用软件的几何变换功能来计算3个圆周孔在带转台卧式机床上加工时坐标位置，这是一个很简单的方法，但大部分人没做出来，说明缺乏灵活应用技能。

(3)仿真或编程验证能力

数控加工是一个自动过程，需要工艺人员事先确定加工过程的工艺流程。在制订流程的过程中，工艺人员不仅需要考虑各种加工工艺因素，同时还要考虑到干涉问题。由于零件形状是空间三维形状，机床是几轴联动，在加工过程中，加工参数的选择是否合理、零件与机床干

涉否、是否存在过切等现象既相互关联又各自遵循自己的变化规律。因此工艺人员难以以现有的分析计算手段优化工艺流程。所以必须给技术人员提供一套能分析、计算的可视化环境，能制定、优化工艺流程的辅助手段，以达到提高产品质量，缩短制造周期的目的。为此需要应用相对成熟的仿真技术对产品的数控加工过程进行真实加工前的观察，以便及时发现和尽快解决问题，避免造成不必要的损失。