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關鍵詞:多媒體;改革;數控編程;
教學《數控編程》是高職高專數控技術應用和其他許多機電類專業的一門主干專業課,它以培養學生熟練掌握數控設備基本編程技能和數控設備的應用能力為目標。根據高職高專學生的培養目標,有必要對《數控編程》這門課程進行教學改革,從教學內容,課程體系,教學方法與手段和實踐教學體系進行改革,以提高教學質量,培養掌握數控技術的應用型、技能型人才,滿足市場對該類人才的需求。
1.教學內容的調整
根據高職教育的特點,課程教學內容要圍繞知識、能力、素質這三方面來進行,同時,必須有基礎性、實用性、時效性和新穎性。《數控編程》理論教學內容包括計算機數控系統、數控機床機械機構、數控編程等內容。由于數控技術發展很快,因此,《數控編程》這門課程應緊跟數控技術的發展,將目前有關數控技術應用方面的新知識、新技術及時傳授給學生,所以,應對課程內容與教材隨時進行更新和調整。教材以講明基本概念、基本原理為度,應刪去一些繁鎖的計算過程和一些過時的教學內容。例如,由于自動編程在數控編程中已得到廣泛應用,可將教材中一些復雜曲線的數學處理等內容進行了壓縮;因穿孔紙帶在企業中已很少使用,這部分內容也可以刪減;由于高職學生主要是技能的培養,因此,有必要對理論性太強、崗位實用性較低的內容進行刪減,突出實踐技能性強的教學內容,所以對數控加工的原理也可以只進行簡單講解,還應將教材中內容接近的部分進行合并。同時還應根據不同的專業對《數控編程》課程教學內容按不同要求進行編排。如對于機械制造及計算機輔助設計專業,主要講授數控機床機械結構、數控車床、銑床、加工中心、計算機輔助編程。對于模具設計與制造專業主要講授數控車床、銑床、加工中心編程、數控電火花、線切割機床編程。這樣,《數控編程》課程教學內容的安排就體現了系統性、完整性、科學性和先進性,同時要注重汲取近期先進制造技術和數控技術的最新研究成果,注重知識的前后連貫,注重基礎知識的完整性。
2.教材是教學改革的物化成果。
在確定了課程基本內容后,教材的編寫就成為有效提高課程教學質量的重要方式之一。在《數控編程》課程教材的建設中,應以課程的基本要求為基礎。以教材設計的教學目標分類原則為理論指導,進行高職高專《數控編程》教材的編寫。根據教學目標分類學理論,筆者認為可將認知領域的教學目標分為知識、理解、應用、分析、綜合等5個類別。知識級涉及的主要是心理過程的記憶。本課程知識級主要教學目標是:數控編程基本概念的名稱、定義;數控編程中的基本規則以及數控編程中常用代碼的意義、用途。"理解" 是能力發展的一個基本層次,是對知識材料的轉換、解釋、推斷。本課程理解級教學目標是理解數控編程的定義、字與字的功能、程序格式;解釋坐標系規則、定義,并識別各典型機床坐標系;理解數學處理的基本方法;解釋常用代碼的定義、使用方法及編寫格式,各代碼間的區別與聯系;理解典型數控機床加工程序編制的基礎(機床主要功能、加工工藝范圍、工藝裝備、編程特點等)。"應用"是將知識和技能運用到實際中解決新問題。本課程應用級主要教學目標:掌握典型數控機床的常規編程方法;進行一般形狀零件加工程序的分析及編制。"分析" 是對一項信息,找出其構成的要素或部分,使得觀念中相關的層次更為清楚,并且使得觀念與觀念的關系更為明白。本課程分析級主要教學目標:分析數控機床編程中,各項功能的適用場合,并使用其進行編程;對典型數控機床的對刀調整、工作臺調整、程序調整等進行分析,并確定正確方法。綜合是將多元素或部分加以組合以形成一個整體。本課程中"綜合" 級教學目標主要表現為能對較復雜零件進行數控加 程序的多方案比較,對較復雜零件進行工藝、程序、加工調整分析,并確定加工方案。
教學目標分類理論的基本精神是教學要循序漸進,層層深入,這是教材設計的基本原則,遵循這一原則能有效提高教材的科學性、適用性和針對性。高職教材的編寫必須要遵循這一基本理論,才能形成高職教材的特色。
3.教學手段的改革
媒體與手段是現代教育技術的一個重要組成部分, 隨著計算機技術的普及, 通訊技術和傳媒手段迅猛發展,教學方法、教學手段應隨著科學的發展而改變。一張嘴、一本書、一塊黑板、一支粉筆的傳統教學方法已不適合現代學習的要求,取而代之的將是錄音、幻燈、錄像、電視,特別是多媒體電腦,以其豐富的信息儲備、快速的運行速度、強烈的感染力成為教師首選的教學手段。利用多媒體課件進行《數控編程》課程的教學,可以使教學生動、形象,提高學生學習興趣 過去學生在學習《數控編程》課程時,普遍感覺這門課枯燥、難學,但如果利用電子教案,采用多媒體形式組織教學,同時利用數控加工的仿真軟件,對學生編制出的數控程序進行仿真加工,這樣就會使教學直觀、形象,也會大大提高學生的學習興趣,使他們感覺數控編程不但易懂、易學,而且實用,這樣就會對《數控編程》產生濃厚的興趣,學好這門課也就不是難事了。利用多媒體課件進行《數控編程》課程的教學也可以減輕學生負擔,提高課堂利用率。傳統的教學方式一般是老師在上面講,學生在下面做筆記。有些同學往往顧了做筆記就顧上聽課,常常一堂課下來,筆記做了不少,但腦子卻是一片空白。采用多媒體課件授課,學生無需做筆記,只須專心聽課,課后將電子教案一COPY就行了,復習時也非常輕松,而且多媒體課件的信息量也非常豐富,還可以解決課時不足的問題。另外,傳統的授課方法,不但板書需要花費大量時間,而且課堂氣氛比較沉悶,教學效果也較差。但采用多媒體課件授課,就會大大節約課堂的教學時間,提高課堂的利用率
4.考試方法的改革
考試是教師和學生每學期都必須經歷的事情。學生可以通過考試,對學期所學課程進行系統的、綜合的復習;教師也以通過考試了解學生的學習情況,檢查自己的教學教學效果。然而,采用什么樣的考試方法,怎樣考核學生,是十分重要的。好的考試方法,可以調動學生學習的積極性。培養學生自主學習的能力,改善學生學習的風氣,促進教學。為了尋找一種科學的、合理的、有效的考試方法,我認為有必要對目前的考試方法進行改革。考試應該采取多種形式進行,才能反映學生各方面能力水平。考試成績可以由三項內容組成:筆試(50%)+操作考試(30%)+綜合考試(20%)=總成績(100%)。1)筆試:主要考核學生對本課程基本理論知識的掌握情況(50分);試卷可以采用從試題庫中隨機抽取的辦法,這樣真正做到"教考分離"。2)操作考試:主要考核學生操作數控機床基本技能(30分);3)綜合考試:每個學生獨立加工一個零件,考核學生綜合運用知識的能力(20分)。
5.實踐教學的改革
高職專業課程的顯著特點之一就是實踐性強。為此,必須要重點建設好與理論教學體系互相聯系、相互融合的實踐教學體系,理論教學體系,必須與實踐教學體系相結合,才能培養出高素質、高技能的應用型人才。《數控編程》是一門實踐性很強的課程。為了達到數控技術和其他機械類專業對本課程的要求,必須建立本課程獨立的實踐教學體系,即數控機床結構及編程實驗──數控機床操作實訓──綜合實踐訓練。
1)課程實驗 主要開設數控機床結構實驗,使學生了解數控機床的機械結構,同時開設數控編程的實驗,包括①手工編程:每個學生一臺模擬編程器,完成數控車床、銑床編程訓練。②計算機輔助編程(自動編程)。每個學生一臺計算機及配套CAD/CAM軟件,完成復雜形狀零件自動編程訓練,通過編程訓練使學生掌握數控編程的方法和技巧。
2)數控機床操作實訓 對學生進行數控車床、銑床和加工中心實際操作訓練,使學生掌握數控機床、加工中心的程序輸入、刀具參數設置、機床調整、機床維護知識,使學生能夠操作數控機床并加工出合格零件,培養學生操作機床的基本技能。
3)綜合實踐訓練 學生自己選擇中等復雜程度的零件,分析零件結構、制訂工藝過程、工藝路線,選擇數控機床、刀具、夾具等,編制加工程序,自己動手操作加工出零件,培養學生綜合運用所學理論知識解決實際問題的能力。
參考文獻:
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【關鍵詞】數控技術;教學;實驗;方法;考核
一、結合課程教學內容,明確實驗教學目標
數控技術課程內容通常以數控機床為中心進行展開。數控機床作為典型的機電一體化產品,總體包含機械系統、電氣控制系統兩大部分,即分別為被控對象和控制系統兩部分。按照控制理論的基本思想,數控機床控制系統又可以分為輸入系統、控制系統、驅動系統、執行系統和檢測系統等五大部分。數控技術課程內容按照程序編制、插補算法與CNC系統、驅動放大電路、伺服電機、檢測裝置等部分進行設置即采用了這一分類方法。從數控技術課程內容的規劃中可以明確,數控技術實驗教學目標應該包含對數控機床控制思想的總體認識、對數控機床操作的實踐技能培養和對數控技術原理的基本認識,從而通過實踐教學實現對課堂理論教學內容的深化理解。
二、根據實驗條件,確定實驗教學內容及教學方法
目前的數控技術實驗教學中大多只注重數控編程部分的實踐,而數控技術作為一門專業方向課程,可以供學生選擇的方向除了數控加工技術外還應包含數字控制技術。因此,實驗內容的選擇不應只局限于編程,還應注重于機床的數字控制原理,該部分內容幾乎涉及到除數控編程外的所有數控技術課堂教學內容。
數控實驗室現有數控車床、數控銑床、立式加工中心、數控線切割、數控電火花、宇龍仿真軟件及機電一體化實驗臺等設備,每個學校的設備雖然不同,但都屬于典型的機電一體化產品,具有相同的控制思想。因此,在數控編程課堂教學內容開始前,進行的數控機床基本操作實驗中,首先通過各個機床的加工演示和講解,讓學生對機床的結構組成、工作原理、控制思想、操作方法進行初步認識,加深對數控機床原理的理解。然后,以數控機床的基本操作為重點,通過對機床操作面板的使用,讓學生熟悉機床的基本操作方法。最后,通過簡單實例,從零件圖、程序組成結構、程序輸入、調用、材料裝夾、對刀、模擬、加工,介紹數控編程加工的總體實現過程。在數控編程課程結束后進行的數控機床編程加工實驗中,由教師給定題目或學生自擬的方式,根據零件圖紙,學生通過仿真軟件編制程序,最后經教師審核后在機床上加工。
在課堂教學后期進行的數控機床控制原理實驗中,首先通過機電一體化實驗臺,演示對數控機床工作臺的控制,介紹機床控制系統中的PLC、繼電器、接觸器、環形分配器、驅動器等關鍵部件,然后,通過結合機床操作面板、控制程序讓學生觀察電氣控制柜和數控系統軟件界面中的PLC輸入輸出信號的變化,讓學生理解數控機床中信息的傳遞與驅動、反饋控制原理。
三、做好實驗準備,提高實驗效率
數控機床是一種高技術含量、高精度、高性能的設備,設備造價比較高,受客觀因素的影響,實驗設備少,學生人數多,要使學生在短時間的實驗教學課時限制下盡可能多的理解和掌握數控機床編程及其技術原理的眾多知識,實驗前的準備工作極為重要。開學后,實驗教師應與理論課教師充分溝通,協調一致,制定好理論教學與實驗教學的教學計劃;實驗課程開始前,實驗教師應充分了解學生的理論課程進展情況,從而根據學生實際情況,制定實驗教學方案,并事先準備好刀具、材料、程序,并試運行,防止因疏忽造成實驗過程中的時間浪費。數控技術涉及理論廣泛,學生的疑問也較多,因此,實驗教師要不斷提高自身理論知識,充分理解實驗中涉及到的理論原理,明確實驗過程,從而使整個實驗過程系統化,并能及時準確、簡潔明了的解答學生的提問,從而提高實驗效率。
四、注重知識應用,提升綜合素質
單一的數控機床編程操作實驗,簡單的通過加工演示、簡單實例,很難達到對學生綜合實踐能力的鍛煉,因此,應有針對性地開發綜合類的實驗項目。如:利用加工中心,設置刀具長度補償和半徑補償,采用多種刀具完成零件的鉆孔、平面輪廓銑削加工、圓及圓弧等的加工;利用數控車床多刀加工,完成回轉零件的內外圓柱面、端面、切槽、螺紋的加工;通過對操作面板的操作,觀察數控系統PLC狀態圖的變化,結合電氣控制柜中的繼電器、接觸器的動作,繪制機床的電氣控制原理圖;通過機電一體化實驗臺,編制PLC梯形圖,實現對機床工作臺的運動控制;采用自動編程軟件,完成零件的自動編程。與此同時,鼓勵學生在掌握基礎知識的情況下,根據實驗室條件,結合自身興趣和方向、科研經驗,自主設計實驗內容,或在教師指導下參與共同設計新的實驗,從而充分調動學生的積極性和主動性。
五、完善實驗考核方式
數控技術課程作為一門專業方向課,相比于大多數課程,實踐應用能力更為重要,因此,應加大實驗內容所占比重。考核形式采用基本理論、軟件仿真、基本操作、綜合實踐四個方面進行考核。其中基本理論涉及機床結構、控制原理、程序代碼等;軟件仿真涉及材料、刀具、工藝及程序等;基本操作包括圖紙、編程、對刀、加工等實踐操作;綜合實踐由教師擬定綜合實例,由學生選題或自主選擇工程科研實際問題,擬定加工工藝完成操作加工。
六、結語
實踐是創新的源泉,學生通過動手實踐,加深對理論的理解,從而更好的實現知識的應用,進而實現對知識的綜合和創新思維的產生。數控技術課程實驗是學生通過實踐理解和深化認識數控技術理論的關鍵,同時也是對知識綜合應用能力培養的關鍵。數控技術實驗課程的特點,要求教師要在教學過程中不斷總結和完善,豐富教學手段和教學方法,優化教學內容,提升自身理論與實踐能力,從而確保教學效果。
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關鍵詞: 數控車床編程教學 切入點 手工編程
數控車削加工是數控加工中應用最廣泛、最基本的加工方法之一。它主要通過程序控制自動完成內外圓柱面、圓錐面、弧面、螺紋等工序的切削加工。數控車床編程是數控車削加工的基礎和重要步驟,程序的優劣決定了零件加工質量的高低。根據零件的復雜程度,數控車床編程分為手工編程和自動編程,手工編程是自動編程的基礎,自動編程中許多核心經驗都來自手工編程,掌握手工編程技術對掌握CAM軟件的使用方法、正確使用數控設備、理解自動編程設計原理具有重要意義。本文以手工編程為例,探討數控車床編程教學的切入點。
一、從狠抓普通車床技能訓練切入,為數控車床編程教學打好基礎。
對初學者來說,普通車床的操作更直接,感受更直觀。第一學年,我們按1:1的比例安排普通車床加工工藝與普通車床操作技能訓練課程,使學生全面、系統地了解、學習普通車床的結構、規格、性能;掌握刀具的分類、幾何角度、刃磨方法;牢記切削用量的含義及選擇原則;熟練掌握內外圓柱面、圓錐面、弧面、螺紋的加工方法及刀具的運動軌跡;根據零件圖,會制定零件的加工工藝……另外,在普通車床加工中,若出現不正常現象,則可以采取措施,避免出現不良后果。通過系統學習,學生熟悉了車削加工的全過程,為數控車床編程教學打下了堅實的基礎。
二、以“必需、夠用”為原則切入,整合教學內容,提高教學效率。
沒有門檻的中等職業教育,生源特點是:總體入學成績下降,大多數學生初中階段的文化基礎差,接受能力、分析能力、思維能力偏低,惰性、厭學心理嚴重,一旦學習上遇到困難,就會因自卑而放棄。針對這些特點,我們在教學內容的組織、教學環節的設置上狠下工夫,本著“必須、夠用”的原則,刪繁就簡,以就業為導向,從實際出發,因材施教,將每個知識點的教學重點放在“是什么”,“怎么用”上,引學生入門,助學生進步。
1.利用視覺沖擊,激發學生的好奇心。
絕大多數學生沒有接觸過數控車床,不知道什么叫“數控”,對數控編程、數控加工有神秘感。在學習初,我們組織學生觀看數控加工錄像,安排學生去車間參觀,將他們在普通車床上加工過的零件置于數控車床,重新編程加工,通過這種視覺沖擊,激發他們的好奇心與求知欲。
2.從學生熟悉的內容切入。
在課堂上,展示學生在普通車床上加工的零件,要求學生對照圖紙,回憶該零件的加工過程,制定該零件的加工工藝,告訴學生,將該零件的加工路線,包括每一個工步,如進刀、切削、退刀、回刀,用相應的指令代碼及規定的指令格式寫出來,這個過程就是編程。以這種方式引出數控編程的概念及數控編程的步驟,學生易于理解,樂于接受。
3.以“點”帶“面”。
不同的數控系統,指令代碼的含義、指令格式、編程方法不同,教學中,以應用較廣泛的一種系統如FANUC系統為主,向學生講清編程指令的含義、應用范圍,當學生掌握該系統的編程方法,能應用該系統指令自如編寫零件的加工程序后,再逐步向其他系統擴展,并作橫向對比,這樣,學生可掌握每個系統的編程特點,不易混淆。
4.重點講解基礎指令。
數控指令是程序構成的基本單元,也是數控車床操作的主要對象。數控車床加工的零件,不管形狀多么復雜,刀具的運動軌跡可歸納為兩類:一類是直線運動(G01),一類是弧線運動(G02/G03)。只要學生掌握了這三個指令的格式、參數代碼的含義、應用特點、編程方法、編程注意事項,其他指令如G32、G90、G92、G71、G73、G76等學習起來就較為容易。因此,我們將數控編程教學重點放在這三個指令的教學上,循序漸進,引導學生理解指令的作用是什么,指令怎么用,達到學懂、會用的目的。
三、從數控加工仿真軟件切入,實現“教、學、做”一體化教學。
數控編程有很強的操作性,要求有大量的實際操作輔助教學,增強學生的感性認識。學校購置的設備數量有限,每個學生上機操作的機會不多。因此,我們利用仿真軟件實現每個學生上機操作的愿望。
仿真軟件是在計算機上模擬仿真數控車床操作、工件加工、工件測量等動態數控加工全過程,使學生掌握數控車床的基本操作方法,感受機床的運行特性,為實際操作奠定堅實的基礎。
1.“教、做”一體化。
仿真軟件提供了與實際數控機床完全相同的操作面板、按鍵功能、屏幕顯示。授課時,通過投影儀將仿真數控機床投影到大屏幕上,教師利用仿真軟件邊講理論邊演示,如回零、工作方式的選擇、程序的編輯與修改、對刀、補償設定、輸入輸出操作,使學生有身臨其境的感覺,這樣,把枯燥的理論知識落實在機床操作中,老師講一段操作一下機床,學生看得逼真,理解得透徹,學習興趣漸濃。
2.“學、做”一體化。
仿真軟件實現了數控機床手工編程的過程模擬和加工過程的圖形模擬。首先,學生可將自己編寫的程序輸入仿真車床,檢驗程序是否正確,刀具的運動軌跡是否合理,及時發現問題,不斷調試加工程序,補償超差尺寸,直觀感受數控加工的過程與結果。其次,改變紙質作業的傳統模式,要求課堂練習、課后作業均用仿真軟件完成,最大限度地滿足學生的動手欲望。
【關鍵詞】數控技術 課程改革 教學改革
【基金項目】遼寧省教育科學規劃培育課題;遼東學院教育教學質量評價專項課題。
【中圖分類號】G42 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2013)08-0221-02
1.前言
《數控技術與編程》是“數控加工技術”專業的一門主干課程,不但需要掌握一定的理論知識,還需要掌握較高的實踐操作知識。國內多所職業院校數控加工技術專業都經歷了一系列教學內容的調整以及教學方法的改革,目的是盡快培養出能勝任數控工藝編程工作崗位的數控操作人才。目前,國內大大小小企業,新進設備多為數字控制,急需能快速上崗的數控操作人員。另外,圍繞教改內容和教學方法,針對數控加工技術專業學生進行了《數控技術與編程》課程學習情況問卷調查,學生對該課程內容感興趣者較多,希望能多安排實訓內容、增加數控自動編程等實踐內容[1-4]。因此,從社會對數控操作人員的需求以及學生對數控技術的渴求來看,強化實踐能力培養的數控技術教學改革具有一定的現實意義。
2.數控技術教學改革
2.1理論教學的改革
根據《數控技術與編程》課程教學內容要圍繞基礎性、實用性、時效性和新穎性的要求,對《數控技術與編程》理論教學內容進行了嘗試性的調整。教材以講明基本概念、基本原理為度,刪除一些計算過程繁鎖、理論性太強以及過時的、崗位實用性較低的內容。比如,刪除復雜曲線的數學處理內容,刪除穿孔紙帶等過時內容;結合目前的數控技術的實際應用,增加自動編程方面內容。同時增加實踐技能性強的教學內容,并將教材中內容接近的部分進行合并。針對數控加工技術專業,將數控機床機械結構、數控車床、銑床、加工中心、計算機輔助編程進行合并;對于模具設計與制造專業,將數控車床、銑床、加工中心編程、數控電火花、線切割機床編程進行合并。這樣,《數控技術與編程》課程教學內容的安排就體現了系統性、完整性、科學性和先進性,同時注重汲取近期先進制造技術和數控技術的最新研究成果,注重知識的前后連貫,注重基礎知識的完整性。
2.2 實踐教學的改革
為了建設好實踐教學體系,與使之與理論教學體系互相聯系、相互融合,豐富數控技術教學的實踐教學內容,通過實際調研研究,建立了《數控技術與編程》課程的實踐教學體系,即課程實驗──數控機床操作實訓──綜合實踐訓練[5]。
(1)課程實驗
開設數控機床結構實驗,使學生了解數控機床的機械結構;開設數控編程實驗,使每個學生獨立完成數控車床、數控銑床的編程訓練;利用計算機輔助編程(自動編程)完成復雜形狀零件自動編程訓練;通過編程訓練使學生掌握數控編程的方法和技巧。
(2)數控機床操作實訓
學生進行數控車床、銑床和加工中心實際操作訓練,讓學生掌握數控機床、加工中心的程序輸入、刀具參數設置、機床調整、機床維護知識,使學生能夠操作數控機床并加工出合格零件,培養學生操作機床的基本技能。
(3)綜合實踐訓練
學生自己選擇中等復雜程度的零件,分析零件結構、制訂工藝過程、工藝路線,選擇數控機床、刀具、夾具等,編制加工程序,自己動手操作加工出零件,培養學生綜合運用所學理論知識解決實際問題的能力。
2.3數控技術考核改革
融入職業技能考核,實行“雙證制”教育。將學歷教育融入職業技能鑒定內涵,將課程教學全面覆蓋職業技能鑒定標準所包含的全部知識。在課程結構、教學內容、教學進度安排和教學質量評價等方面為學生獲得職業資格證書提供可靠的保障,突出職業能力培養,實施“雙證制”教育[6]。具體做法是:理論教學課程綜合相應工種應該掌握的知識,實踐教學環節融合相應工種的技能部分,通過正常的理論和實踐教學,達到相應工種的職業技能鑒定標準,經過考試與鑒定,獲得相應工種的職業資格證書,實現職業資格“零培訓”,實現技術工人的“零距離上崗”。
3.成效分析
《數控技術與編程》教學改革之后,分別對05級和06級數控技術專業部分學生進行問卷調查,得到了一定的信息反饋(Z0501班24份、Z0502班21份、Z0605班30份、Z0606班32份)。經過匯總整理后得到教改前和教改后的學生對《數控技術與編程》課程改革的態度,如表1所示。
表1數控技術與編程教學改革前后比較
由表1中可以看出,教學改革得到學生的認可,課程內容的安排更趨合理,學生對課程內容的興趣大幅度的提高。通過一系列的教改實踐,針對數控加工技術的特點,突出面向綜合應用、加強工程實踐環節的原則,形成了該課程的總體結構框架,收到了良好的效果。
由于本次教改側重數控工藝編程能力的提高。從平時作業、期末考試、期末實訓中學生對知識點掌握的程度比較分析,強調實踐教學后,學生的知識掌握比以前扎實,能將所學知識運用到實踐操作中。教改之前,學生在期末的考試中對編程題的失分率高達32%,考試成績不太理想。教改之后,學生在考試中編程題的失分率下降到8%,學生編程時能主動考慮工藝問題,大大提高了所編程序的實用性。
4.結論
目前,高職院校都在進行相應的教學改革和課程改革,目的是培養學生能快速勝任數控操作崗位。而《數控技術及編程》是高職數控技術專業的一門主干專業課,具有實踐性強的特點。論文以培養學生熟練掌握數控設備基本編程技能為目標,進行了《數控技術與編程》課程的教學改革、考核改革。通過強化實踐教學,提高了學生的實踐能力;通過改革課程群的教學內容和形式,融入了職業技能考核方法,形成了新的教學體系,實行“雙證制”教育體制,獲得了良好的教學效果。
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【關鍵詞】數控編程;學習;數控機床
隨著我國制造業快速發展,數控機床以具有自動化程度高、生產率高、柔性好、加工精度高、加工質量穩定、易于建立與計算機間的通信聯絡、容易實現群控和良好的經濟效益等優點,迅速的占領制造業的市場。對于機械制造專業的學生來講,今后畢業將從事的行業很可能是數控加工行業。因此學好數控加工技術對于今后的就業就有著更加重要的意義。筆者在此提出自己在學習和實際操作數控機床時的一些心得體會以供廣大初學者參考。
一、數控機床的加工原理
學習數控加工技術首先得弄清數控加工的工作原理。首先將被加工零件圖上的幾何信息和工藝信息數字化,即將刀具與工件的相對運動軌跡、加工過程的切削速度、進給速度、工件和刀具的交換、冷卻液的開關等信息都按規定的代碼和格式編成加工程序,接著將該程序送到數控系統;數控系統則按照程序的要求,先進行相應的運算、處理,然后發出控制命令是個坐標軸、主軸及輔助動作相互協調,實現刀具與工件間的相對運動實現零件的加工。
二、數控加工中涉及的坐標系
數控機床上各個運動執行部件的動作都是由數控驅動單元(CNC裝置)控制的。因此為了建立各個運動部件相對于機床的相對位置的量化關系可借助坐標系來實現。這個坐標系是機床出廠是生產廠家已經確定的稱為機床坐標系,建立機床坐標系的原點稱之為機床原點或零點。參考點是機床上坐標系中一個固定不變的位置點。通常將參考點與機床坐標系原點設置為同一點,所以有些機床上回參考點操作也叫回零點操作。在數控編程中通常以零件圖上某一點來建立坐標系進行編程,這個點稱之為工件編程零點,這個坐標系稱為工件坐標系。建立工件坐標系的目的在于方便和簡化編程。
三、數控編程的方法
數控編程的方法主要有兩種:一是手工編程;二是自動編程。兩種編程方法各有優缺點和適用于不同的加工范圍。手工編寫的程序具有程序簡單精煉、易于讀懂、程序調整容易、適用于編寫比較簡單的零部件的加工程序,但是手工編程難以實現復雜曲面的加工。而自動編程是指用計算機來編制數控加工程序,自動編程的效率高、正確性好、操作安全可靠、能實現手工編程無法實現的復雜曲面的加工,但自動編程編寫的程序比較冗長、不精煉、有些情況下走到軌跡不是很合理比較耗費工時,所以編程人員要根據零件實際情況選擇合理對的編程方式。
四、常用機床的編程
(1)數控車床編程。數控車削加工過程中通常會用到車削循環指令,車削循環指令主要有簡單車削循環指令和復合循環車削指令,而簡單車削循環指令與復合車削循環指令里面又各包含幾種不同的車循循環指令。面對不同的車削循環指令究竟該用哪一種合理,依賴于學習者對各種車削循環指令的走刀軌跡及走刀特點有一定的了解才能做出合理的選擇。對于車削比較細長的工件而用到尾座和頂尖時,編寫加工程序時應謹慎選擇退刀和換刀的位置防止刀架與頂尖或是尾座發生碰撞。另外在車削錐面和圓弧時由于刀位點的變動,往往會造成過切或欠切的現象,可借助刀尖半徑補償功能來消除此類加工誤差。(2)數控銑床編程。數控銑主要用于加工平面類、變斜角類、曲面類、箱體類零件。數控銑床在加工過程中實際是控制刀具中心軌跡來實現銑削加工的,因此若不采取措施直接編程加工,所加工的零件在尺寸方面必然達不到圖紙的要求。決解這個問題的方法主要有兩種:一是編程時在相應的尺寸上加上或減去一個刀具半徑,二是運用刀具半徑補償功能來補償一個刀具半徑。在建立刀補的過程中刀具首先運動到程序中指定的目標位置,然后再根據刀具半徑補償中儲存的數據相對與原軌跡偏離一個距離,所以在建立刀具半徑補償時建立刀補的距離必須大于刀具半徑。而且建立與取消刀補必須在G01和G00上進行。在有些情況下為了防止在加工零件表面留下進刀痕跡可選擇圓弧切入切出的方式進行進刀。另外通過修改刀具半徑補中存儲的數值還可實現粗精加工。當數控機床用到多把刀進行加工時,在對刀的過程中只有第一把刀的X、Y、Z三個方向都要進行對刀操作其它刀具只需進行Z方向對刀操作即可。(3)數控加工中心的編程。數控加工中心主要用于加工形狀復雜、工序多、精度要求比較高的工件。數控加工中心與數控車數控銑最大區別在于數控加工中心有刀庫和自動換刀裝置。對于不同規格的加工中心擁有不同數量刀具的刀庫,故刀具從刀具庫轉到換刀位所需要的時間有長有短,因此在編寫換刀指令時也比較靈活。例如:當刀具返回到換刀點的時間小于從刀具庫選刀的時間,為提高生產效率減少等待換刀的時間可將選刀動作指令編寫在換刀指令之前,在銑削的同時進行選刀。另外加工中心通常用長度補償指令來設置Z向零點。所以在設定工件坐標系時通常僅僅在X、Y兩個方向上進行零點偏置,Z向不進行偏置采取直接置零。當機床換上加工刀具后用塊規找正Z向,讀取塊規松緊合適時機床坐標系的Z值減去塊規高度后將其輸入到刀具長度補償值中,實現Z向零點的設定。通常情況下在編寫加工中心加工程序時應以工序集中原則進行編寫。
五、數控仿真的應用
實踐是檢驗真理的唯一標準。掌握了一定的數控編程技術理論基礎后,不進行實際操作只在紙上談兵也是不行的。初學者直接在數控機床上進行操作練習,難免會因不熟練或誤操作而導致造成機床設備的損壞。而且對于一個初學者來講也不可能有較多的實際上機操作練習的機會。數控仿真則提供了一個很好的學習平臺供學習者來進行模擬上機操作。初學者有足夠的時間和機會在數控仿真軟件進行各種數控機床的操作練習,并且初學者可通過仿真來實際感受加工環境、刀具毛坯的安裝、切削加工過程、觀察各種指令的走刀軌跡。另外數控仿真同樣可對加工程序進行快速精確的校驗,以防止加工時出現干涉碰刀現象。在數控仿真上進行模擬操作幾乎與實際機床上的操作是一樣的,因此它在一定程度上可以達到佷好的操作練習的目的。
六、進一步學習數控的必要準備
前面提到過對于一些比較復雜的曲面單靠人工進行編程往往是比較困難的,運用一些編程軟件進行自動編程可很好的解決這一難題。因此要想學好、學精數控編程這一門技術僅僅學習人工編程是遠遠不夠的,還得學習一些自動編程的知識,兩者結合在一起用才行。目前我國應用的比較多自動編程軟件有:國產的CAXA、美國的Pro/Engineer、UG CAD/CAM系統、Mastercam、以色列的CIMATRON等軟件,這些自動編程軟件在自動編程過程比較重要的一步是對零件進行幾何建模。所以學習者在學好手工編程的基礎上還得學習當今一些主流編程的基本建模方法和技巧。雖然當今的數控技術發展的比較完善各種功能的加工指令也比較齊全。但是隨著產品的不斷更新換代,這些指令可能滿足不了某些特殊零件的加工要求。而數控系統為用戶提供了宏程序功能,用戶可根據自己的加工要求來對數控系統的功能進行拓展。故學習一定的用戶宏程序知識對于今后在數控行業的發展還是很有必要的。
一個優秀的數控編程技術人員應不僅滿足編寫出零件輪廓的加工程序,還應做到所編寫的程序加工效率高、工藝性好、工藝參數選用合理、加工出來的零件合格率高、刀具壽命長、加工過程對機床壽命影響小。另外學好數控編程技術并不僅僅在于一朝一夕的努力刻苦學習,必須通過長期堅持不懈的努力鉆研和實際操作經驗的積累才能培養出優秀的數控技術人才。
一、課堂教學和實習教學分開的弊端
一是理論和實習教學不在同一場所,教學課題在時間上很難同步,出現教學內容脫節、學生早學易忘等現象;二是理論和實習教師不由一人擔任,學生不能將理論和設備的操作過程緊密有機結合,教學質量及教學效果差;三是理論教學方式單一,造成學生難學、難懂,甚至厭學;四是課程實踐性強,理論教學時不能進行示范性操作指導,也不能動手演示。例如,理論教師在黑板上講授車刀的對刀方法和程序子菜單時,學生就很難接受和理解;五是理論教學和實習教學的數控操作系統不統一。
二、一體化教學的必要性
一體化教學是由同一位教師承擔,在教學場地、教學內容、專業理論教學與實踐技能訓練上融為一體,更好地將理論與實訓有機的結合起來,提高教學效果。例如,在講授編程指令(G00、G03、M03、F50與F200差別等)時,邊演示邊講授,學生一目了然,很快就掌握了常用的編程指令。因此,理論實習操作一體化是必要的,是目前提高學生技能的必然趨勢。
三、一體化教學的可行性
一體化教學對教師提出了更新更高的要求,教師必須是雙師型。在目前的情況下,大多數學校都創造了條件,具有一定的可行性:一是我校對數控設備投入較大,配備了數控車床、加工中心、線切割、數控銑床,在設備的數量和實習工位上基本可以滿足教學需要。二是經過引進和培養,擁有了一批數控專職教師,在師資力量上符合要求,可以勝任一體化教學。
四、一體化教學重點環節安排
1.理論與實習時間安排
在一體化教師比較緊張的情況下,可由一位教師任2個班級二門專業課程,但應該安排2個班級同時實習,1個班級進行普通車床實習,另1個班級進行數控車床實習,解決教學時間上的矛盾。
2.《車工工藝學》和普通車床教學安排
(1)要求學生理論聯系實際,掌握一定的普通車床操作技能,基本達到中級車工水平,積累了刀具刃磨、切削用量及操作技能等方面的經驗,為數控實習奠定基礎。
(2)一體化教學重點:車削入門及基本原理,車床操作、刀具的角度與刃磨、工件的校正和測量練習,車削外圓、端面、階臺和鉆孔,普通機床一級保養,切斷和車溝槽,車削圓錐面,鉆、鏜、鉸圓柱(錐)形,復合作業,車削螺紋。
3.《數控車床編程與操作》與數控實習教學安排
(1)一體化教學要求:數控仿真教學軟件講授編程方法與技能,掌握西門子、廣州數控等數控車床操作系統,重點是掌握華中世紀星、法那克操作系統、編程指令和操作方法,能獨立編程并完成較復雜零件的加工。
(2)一體化教學重點:數控加工原理和基本知識,數控機床結構講解與見習、各系統對刀原理,編程指令講解與實訓,各系統面板的熟悉,對刀方法及一般軸類、套類、盤類零件的編程加工(實訓操作)。
關鍵詞:一體化教學模式;理論學習;實際訓練;數控車實訓
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568(2014)11-0096-02
一體化教學模式是將理論學習與實際訓練緊密結合的教學模式,該模式大膽突破以往理論與實踐相脫節的現象,注重培養學生動手能力,在整個教學環節中,理論和實踐交替進行,豐富了教學環節,提高了教學質量。所以在中職專業課教學改革中,一體化教學模式被廣泛使用。本文針對數控車實訓教學中實施一體化教學模式進行探討。
一、一體化教學模式實施的必要性
數控車床編程與操作、數控加工工藝學、數控車工實訓這三門課程是中職數控專業的核心課程。在課程安排上,傳統的教學是將這三門課程單獨開設。其中數控車床編程與操作、數控加工工藝學屬于理論課程,一般由理論課教師進行教學,數控車工實訓由實訓教師進行教學。像這種課程獨立開設的教學方式導致學生的理論學習與實際訓練相脫節, 同時因理論課先開設,理論課教師與實訓課教師又不同,所以實訓課教師還要重復講解相關知識,造成學時浪費,教學效果差,學生的學習興趣不高。然而一體化教學不僅可以使理論與實踐相結合,而且會有針對性地將理論知識融入到技能實訓中,既解決了學生難以理解理論知識的難題,又提高了學生的操作技能。因此,將數控車床編程與操作、數控加工工藝學融合在數控車實訓中進行一體化教學是必要的。
二、一體化教學模式實施的基本條件
數控車實訓中要實施一體化教學,需提供合適的教學場所、配備足夠的實訓設備,安排教學技能強的實訓教師,分配好實訓學生人數。
1.教學場所。教學場所是既要滿足理論教學又要滿足實訓教學的場所,使師生雙方在場地內做到邊講邊練,邊學邊做。數控車實訓車間除了實訓設備,要設立車間教室、模擬機房,這樣方便一體化教學。
2.實訓設備。在數控車間需配備足夠的電腦和數控車床,保證每一個學生都有及時動手操作的機會,提高學習效率和質量。通常模擬機房的電腦是每人一臺,每臺機床最好不多于兩人。
3.實訓教師。一體化教學模式對實訓教師提出了更高的要求,該教師既要有扎實的理論基礎知識又要有較高的操作技能,也就是能承擔理論教學與實訓教學雙重任務的雙師型教師。數控車實訓教師既要懂數控編程、數控加工工藝等方面的理論知識,又要有較高的操作技能。
4.學生人數。一體化教學中學生人數要適當,不易太多。在實操訓練中,一位教師輔導的學生人數最好為15人以下,這樣有利于教師講解示范和巡回輔導,并能保證實訓設備滿足于每位學生的實操訓練。
三、一體化教學模式實施的過程
1.確定教學目標。一體化教學模式要求理論與實踐相結合,因此在確定教學目標時既要有知識目標,又要有能力目標。①知識目標:掌握安全操作規程和文明生產規則;熟悉數控加工的基本概念;了解數控車床的組成、工作原理及應用范圍;熟悉數控系統的常用指令,理解數控編程的基本知識;會制定中等復雜軸類零件的車削加工工藝;熟悉各種數控車加工刀具的結構和用途,會根據加工零件選擇刀具及切削用量;②能力目標:能熟練掌握數控機床的基本操作及日常的維護保養;能熟練使用各種工、量具;能正確加工出各類工件,達到中級工水平;能綜合應用所學知識解決實際加工中出現的各類問題。
2.整合教學內容。在數控車實訓中,將編程知識、工藝知識、實操訓練三部分內容有機結合在一起同時進行。在訓練內容上要由淺至深、由簡至繁,循序漸進。從基本技能訓練到專項技能訓練,再到綜合技能訓練。表1為基本技能訓練的教學內容設計。
以上內容設計以任務為導向,將理論知識的講解與實操訓練有機地融合在一起,充分體現了“教學做”的一體化教學模式。
3.優化教學環節。傳統的教學環節由組織教學、知識講解、示范操作、巡回指導、結束點評等組成。在數控車一體化教學的整個環節中,可以將知識講解環節貫穿于示范操作與巡回指導中,也就是教師一邊示范、一邊講解,學生可以進行直觀的學習。教師在巡回指導時,通過在學生身邊來回走動、觀察發現學生的問題并及時糾正。這樣的學習讓學生體會到了學中做、做中學的樂趣,并突出了學生動手能力和專業技能的培養。比如在學習G71復合循環指令時,通過模擬仿真,學生可以觀察到走刀路徑,從而體會到G71的含義。
4.運用多種教學方法。在數控車實訓教學中,常采用的教學方法有演示教學法、動手訓練法、巡回指導法等。其中演示教學法是教師通過示范操作使學生獲得具體、清晰、生動、形象的感性知識,從而掌握技能操作要領和相關基礎知識。動手訓練法是讓學生按計劃進行訓練,訓練時一定要掌握正確的操作要領,強調操作安全,提高訓練的效果。同時教師進行巡回指導,及時解決學生實際操作中出現的各種問題。當然,教師可以根據教學內容和教學設備同時采用多種教學方法,以滿足教學需要,達到教學目的。
5.實施有效的教學評價。傳統的實訓課評價只有終結性評價,因為它只注重了所加工零件尺寸的準確性,卻忽視了教學各個環節中學生的表現。而一體化教學是理論教學與實踐教學的結合,所以在評價中要采用多元化評價方式,既有終結性評價又有過程性評價。教師在巡回指導中可以及時觀察到每位學生整節課的情況,了解他們在思考問題、回答問題、仿真模擬、實際加工中的具體表現,然后均給予有效評價,這樣就會激勵學生在每一個教學環節中都能有效地學習。
四、一體化教學實施的效果
一體化教學可以使理論知識與動手實踐同步,讓學生體會到理論與實踐的相互聯系,理論指導實踐,在實踐中又加強了理論學習,使學生更容易掌握知識和技能。一體化教學更符合中職學生樂于動手操作的學習特點,所以說一體化教學是職業教育發展的趨勢,是提高技能訓練的有效手段。
參考文獻:
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關鍵詞:數控加工;實訓;模式;體系
近年來,中國的制造業取得了舉世矚目的成就,機械制造行業作為制造業基礎,龍頭的地位日益凸顯。隨著中國經濟的飛速發展,機械制造行業的作用必將進一步得到提升和強化,同時隨著國家產業結構的調整,機械制造業的就業前景一片光明。
我校模具數控專業學制三年,前兩年在校學習理論知識,到實訓車間接受實訓。我校模具數控專業特開設了《鉗工》 《車工加工工藝學 》 《模具數控加工技術》 《公差測量與技術》《機械制圖》 《CAD》《UG》《Mastercam》等基礎課程,使學生掌握編程理論及有關方面的知識,建立一個完整的知識體系。每周六進行全天的實訓操作,掌握數控加工的實際操作技術,每個學期要進行三個月的實訓,為第三年的頂崗實習做準備,這樣才能源源不斷的為企業輸送“血液”,學生才能學以致用,更好的就業。為了熟練地掌握操作技能,鞏固理論知識,本人將實訓課的教學模式分為五個步驟,也做實訓五步教學法。
1 鉗工實訓課:基礎性技能
隨著我國在世界制造業的中心地位的凸顯,機械制造領域中技能型人才愈顯緊缺,在“以服務為宗旨,以就業我導向”的職業教育辦學思想的指導下,各職業學校更加重視對學生技能的培養和培訓工作,鉗工是機械制造中最古老的金屬加工技術。19世紀以后,各種機床的發展和普及,雖然逐步使大部分鉗工作業實現了機械化和自動化,但在機械制造過程中鉗工仍是廣泛應用的基本技術。
鉗工的主要任務是使用鉗工工具,鉆床等,按技木要求對工件進行加工、修整、裝配等工作。鉗工主要用在機械加工方法不適宜或難以解決的場合。其特點是靈活性強,工作范圍廣,技術性強,操作者的技能水平直接決定工件的加工質量。國民經濟建設中,鉗工工種 占有很重要的地位,發揮著獨特的作用,如裝配、調式、安裝、維修、工具 制造等都離開鉗。
鉗工基本內容劃線、鏨削、鋸削、鉆孔、擴孔、鉸孔、锪孔、攻螺紋、套螺紋、刮削、研磨、技術測量、簡單的熱處理、并能部件機械進行配調試等。
鉗工實訓課的開設使學生正確使用和維護保養常用設備,了解鉗工安全操作技術及所用設備安全操作規程和車間(實訓室)安全文明生產管理規定。熟悉鉗工的基本知識,了解鉗工工藝范圍,掌握鉗工常用設備、工具的結構、用途及正確使用、維護保養方法。熟悉鉗工常用量具的基本知識,掌握鉗工常用量具使用和維護保養方法。掌握鉗工常用刃具的使用和刃磨方法。掌握鉗工的基本操作技能,按圖樣獨立加工工件,達到中級鉗工考核標準。培養勤學苦練精神,養成遵紀守規、安全操作、文明生產的職業習慣。并能使學生合理選擇主軸轉速切削用量、刀具的裝夾方式等,能夠根據零件的技術要求編制加工工藝。通過鉗工 的實訓使學生理解尺寸連接的概念,常用尺寸連接的基本方法,掌握尺寸定位、裝夾的概念方法,和典型結構的裝配工藝過程,并懂得機床的維修常識。
2 普車實訓課:苦練基本功
普車加工是模具數控專業學生必須掌握的基本功,只有苦練好車工技術,才能為將來的數控車加工掃平困難。
磨刀是車工基礎當中的基礎,只要刀具能夠磨對磨好,加工就能很順暢的進行,如果刀具磨不好,就會出現各種各樣的問題,例如:外圓車削不光滑,車削不動鐵,并出現很大的響聲;切斷刀磨不好,就會出現崩刀和車不了槽的現象等等。
一個合格的車工必須學會磨刀,裝刀,熟練操作機床,他們掌握工件的端面車削、內外外圓車削、槽車削、內外螺紋車削,以及更加復雜的細長軸車削、蝸桿蝸輪車削等,在此過程中學生會摸索出各種切削用量的最佳選擇,并且制定出最好的機械加工工藝,為后面的數控加工打下堅實的基礎。
不過從各學校機械專業學生組成結構來看,具有年齡小、個頭低、農村學生多,這就給普車實訓課安全操作帶來了一定難度。從心理上對車床操作具有畏懼感,經常表現出不敢大膽上車床操作的情緒,就是勉強上去,也是提心吊膽,生怕出現事故,因而造成心理的過度緊張或焦慮。當一旦發生小事故時,他們就驚慌失措,不是果斷地壓下安全按鈕或采取停車等措施,而是手足無措大喊大叫,或者逃離操作平臺,頭腦迷蒙誤操作,往往將一個小事故演變為一個大事故。這就要求實訓指導老師要多了解熟悉每一個學生,因人施教,進行差別化指導,除了多對他們手把手地傳授操作技能外,還要對他們進行心理上的訓練與指導,克服生理和心理上的障礙,培養學生勇敢、果斷、鎮靜和有必勝的意志品質。
3 數控仿真課:模擬數控技術
隨著科學技術的飛速發展,機械制造技術正在發生著深刻的變革,傳統的普通加工設備難以適應市場對產品質量、生產效率、多元化的要求,而以數控技術為核心的現在制造技術正在逐漸取代傳統的機械制造技術。數控制造技術是集機械制造技術、計算機技術、微電子 技術、現代控制技術、網絡信息技術、光機電一體化技術于一身的多學科高新制造技術。數 控技術水平的高低、數控機床的擁有量,已經成為衡量一個國家工業現代化水平的重要 標 志。
數控技術課程是一門實踐性很強的課程,離開實踐,就談不上素質,實踐是知識轉化并升華為素質的根本條件。要想達到理想的教學和實踐效果,僅在課堂上實施全方位的教學是不夠的,還應具備一個良好的實踐教學環境。
但是大部分農村中職學校設備不足,要想讓每個學生都擁有一臺機床跟著教師操作練習很困難,而數控加工仿真軟件的出現解決了這一問題。
它既能解決實訓設備不足,學生實習時間少的問題,又能加強學生對數控系統操作及控制面板的熟悉度,還能提高學生的編程能力及對加工工藝安排的能力。
數控仿真是對數控加工零件的走刀路線的模擬,通過計算機仿真練習,可以驗證程序 編寫的準確程度,防止試加工時撞刀,及時對加工程序給予修正。仿真練習中使學生熟悉仿真機床的操作面板和錄入面板,明確每個按鍵的功能,掌握建立工件坐標系,選擇刀具集合度,設置刀偏、刀位的方法。正確靈活地選用切削指令,制定加工程序加工出符合要求 的零件。
4 數控實訓課:增強綜合素質
近年來,數控機床以其加工精度高、柔性好、適應中批量生產而日益受到重視,由于數 控機床是通過數控程序完成加工循環的,無需人工操作,調試方便,適應靈活多變的產品,使得中小批生產自動化成為可能。目前國內市場需要大批數控人才,急需大批能熟練掌握數控機床編程、操作、維護的一線工人,所以中職學校加強數控實訓,以增強學生的綜合素質為基礎,以能力為本位,把培養學生的職業能力放在首要位置,加強實踐性教學環節,使學 生成為企業生產一線迫切需要的高素質勞動者。基予數控仿真的練習,同學把仿真后的程 序輸 數控機床上進行實操練習。由于仿真軟件和數控車床按鍵功能,車削的方法,刀具的 選擇等是基本相同的,所以學生短時間內可以熟練操作機床。數控機床練習時,除了嚴格按操作規執行外,遇到具體問題,能夠正確解決,具體在數控車床和數控銑床操作時還要注意以下幾點。
(1)學會選擇刀具及切削參數,工件的材質不同,所用的刀具幾何角度不同。
(2)數控加工之前,要根據工件的圖形編制好程序。模擬加工,確認無誤后把程序傳送到數控機床上。
(3)進行數控機床的對刀工作,這一項十分重要,直接關系到人身安全和工件的好壞。
(4)精加工前使用MO0指令使機床暫停測量后,重新檢查是否需要調整刀補,再繼續精車,要保質保量地加工出合格的產品。
(5)加工的過程中要遵循由易到難,由簡單到復雜,由單項到綜合的原則進行加工。加工之前對零件進行加工工藝分析,確定裝夾方法、切削用量等,做到萬無一失,從而訓練學生的實踐能力及嚴謹的科學學習態度。
(6)認真填寫好實驗報告,組織學生以小組為單位對加工出來的零件互評、自評。不能放過任何一個細節,選出優秀的零件放到展柜里展覽,以激發學生的上進心。中職學校 實訓課注重培養學生的技能,掌握加工常用工件的工藝分析方法,編程方法和機床的實際操 作技能,這樣才能使學生在這一行業中、在自己的崗位上,實現自己的價值。
5 探究提高:優化實訓效果“教學相長”,在教學過程中,師生共同學習,相互總結提高,通過多年的實踐,筆者認為數控實訓的重點要從以下幾個方面人手
(1)明確實訓目的,安排數控實訓的基本目的是通過該課程的學習,使學生熟練的掌握數控車床、數控銑床的基本手工編程方法,電火花、線切割數控機床操作方法,初步掌握數控機床精度檢驗和維護技能。
(2)精心組織,認真做好實習教學。在零件車削的實際教學中,要根據實訓的教學內容,機床的種類,合理的安排加工工藝和準確的編寫加工程序,實踐中優化實訓效果,在 數控專業的實訓課中,鉗工―― 普車加工―― 數控仿真―― 數控加工,充分的利用了教 學資源,避免了事故的發生,提高了機床的利用率和使用壽命。
(3)實訓教學取得的成果實訓是職業教育中最主要的教學環節,動手能力的高低直接影響學生的就業。在實訓課程之后,絕大多數學基本掌握數控機床的基本操作,感到不僅實際動手能力得到了前所未有的提高,而且通過具體的實踐進一步激發學生對專業知識的 興趣,并且做到理論和實踐相結合,為今后自身的就業及發展打下扎實的基礎,現在學校一直進行“校企合作”,教學和生產相結合,教學效果會更好。
(4)存在的問題和努力方向
①我校數控設備不足,影響學生的正常實訓,遠遠不能滿足教學需求。
②大部分年輕專業教師實際操作水平較低,需要多進行培訓和下廠實踐,這樣可以提高教學能力。
③以后一定會努力提高自己的專業知識水平和實際操作能力,更好的勝任教學工作。
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數控加工工藝是數控編程與操作的基礎,合理的工藝是保證數控加工質量和發揮數控機床的前提條件。本文將從數控加工的實用角度出發,以數控加工的實際生產為基礎,以掌握數控加工工藝為目標,在介紹數控加工切削基礎、數控機床刀具的選用、數控加工的定位與裝夾以及數控加工工藝基礎等基本知識的基礎上,分析數控車削的加工工藝。
機械制造工廠的整臺零件產品是由零件、支組件、組件和部件所組成。根據規定的技術要求,將零件或部件進行配合的連接,使之成為半成品或成品的過程,稱為裝配。裝配工藝既要保證各個零件有正確的配合關系,又要保證他們之間有正確的相對位置。由于各種零件的工作情況和技術要求不同,因此裝配機器產品要分別采用各種不同的工藝方法。
一、榨汁機設計思路
本文所述實例是根據榨汁器機構原理設計的一套組合圖紙,如圖1所示。在實際加工中,一般運用數控中銑削和車削的操作加工技能來完成。
數控銑床集計算機技術、電子技術、自動控制、傳感測量、機械制造和網絡通信技術于一體,是典型的機電一體化產品,它的發展和運用,開創了制造業的新時代,改變了制造業的生產方式、產業結構和管理方式,使世界制造業的格局發生了巨大變化。現代的CAD/CAM、FMS、CIMS等,都是建立在數控技術之上。數控技術水平的高低已成為衡量一個國家制造業現代化程度的核心標志,實現加工機床及生產過程數控化,已經成為當今制造業的發展方向。
數控銑床具有廣泛的適應性,加工對象改變時只需要改變輸入的程序指令即可;加工性能比一般自動機床高,可以精確加工復雜型面,因而適合于加工中小批量、改型頻繁、精度要求高、形狀又較復雜的工件,并能獲得良好的經濟效果。
車削加工是在車床上利用工件相對于刀具旋轉對工件進行切削加工的方法。車削是最基本、最常見的切削加工方法。車削適于加工回轉表面,大部分具有回轉表面的工件都可以用車削方法加工,如內外圓柱面、內外圓錐面、端面、溝槽和螺紋等,所用刀具主要是車刀。
本零件中,基座的加工最為重要,也最為復雜,所以筆者選擇基座的加工工藝設計作為本文重點來分析。
二、生產準備
1.任務要求
(1)圖樣的識讀。
(2)根據圖樣加工要求準備好工、量、刃具和材料等。
2.基本內容
(1)零件分析。
如圖2所示。組合件的主體由基座、攪桿、螺紋套和螺旋壓板構成,由人工手轉動攪桿作旋轉運動,使得攪桿上下移動。具體部件如圖3、圖4所示。
(2)讀圖分析。
1)各個組件分析。該組件由攪桿、螺紋套、基座、螺旋壓板和底杯等5個主要部分組成。應能夠快速讀出組合件的主要裝配特征信息,如螺紋套使得攪桿在基座內作上下運動的信息。
2)技術要求。該件中的螺紋套的內螺紋要與攪桿的外螺紋配合松緊得當,螺旋壓板在配合到攪桿上后,要保證與攪桿同軸度,基座內孔需保證其公差,以符合裝配的技術要求。
三、基座的加工工藝設計
1.加工要求
(1)根據圖樣零件特征,安排好加工工藝。
(2)掌握數控車削、銑削加工相關工藝知識及編程指令的正確使用方法。
(3)能夠進行手工編程和自動編程。
2.基本內容
基座具有1個容器孔、3個鍵槽,一個Φ8mm通孔、外圓、六邊形內輪廓和規則外輪廓等特征,如圖3所示,輪廓特征及成品如圖4所示,該零件需要用數控車床和數控加工中心(數控銑)來加工。
零件的加工工藝分析: 該基座的毛坯為Φ95mm×62mm的圓棒料,所以首先由數控車裝夾25mm,車A面Φ92mm、Φ84mm和Φ70mm外圓。Φ92mm外圓車深為-32mm,Φ84mm外圓車深為-25mm,Φ70mm外圓車深為-20mm。然后以Φ70外圓及底面為精基準,用三爪卡盤裝夾后,車B面Φ80mm外圓,車深為-31mm。接著手工鉆孔,最后用內孔車刀加工Φ45mm內孔至規定尺寸。最后交由銑床(加工中心)加工。用V型塊夾住Φ80mm外圓,加工A面的Φ8mm孔,45mm×45mm正方形及3個鍵槽。翻面加工B面。先加工規則外輪廓,最后加工六邊形內輪廓。
3.數車第一次裝夾加工
(1)加工工藝。
1)裝夾方案及技術要求:毛坯用三爪卡盤裝夾,伸出35mm。
2)數控加工刀具卡片。
加工材料為45鋼,根據圖樣選擇合適的刀具加工。采用合金刀來加工,制作刀具卡片如表1所示。
(2)數控加工工藝卡片。
對刀時,將坐標系原點設在工件端面的對稱中心。其工藝路線如表2所示。要點分析:由于基座內孔的深度有55mm,因此加工內孔的刀具應有較大的剛度。
4.數車第二次加工
(1)加工工藝。
1)裝夾方案:掉頭裝夾,夾Φ70mm外圓,Φ84mm圓面貼到三爪上,用百分表校同軸度,伸出40mm,平端面保證總長60mm。
2)數控加工刀具卡片。根據圖樣選擇合適的刀具加工,制作刀具卡片如表3所示。
(2)數控加工工藝卡片。
對刀時,將坐標系原點設在工件端面的對稱中心。其工藝路線如表4所示。
5. 數銑第一次加工
(1)加工工藝。
1)裝夾方案:在平口鉗上,用V型塊夾住Φ92mm的外圓,將有Φ 45mm孔的端面與平口鉗的底面貼合,工件頂距離虎鉗口至少要21mm。
2)數控加工刀具卡片。根據圖樣選擇合適的刀具加工,制作刀具卡片如表5所示。
(2)數控加工工藝卡片。
光電尋邊器對刀, 找Φ70mm軸的中心線。將坐標系原點設在工件上表面,Z軸方向以工件頂面為基準。其工藝路線如表6所示。
6.數銑第二次加工
(1)加工工藝。
1)裝夾方案:用平口鉗夾持已經加工完的52mm×52mm的正方形,Φ84mm的面與平口鉗鉗口貼平。
2)數控加工刀具卡片。根據圖樣選擇合適的刀具加工,制作刀具卡片如表7所示。
(2)數控加工工藝卡片。
光電尋邊器對刀, 找Φ70mm軸的中心線。將坐標系原點設在工件上表面,Z軸方向以工件頂面為基準。其工藝路線表8所示。