时间:2022-04-19 13:13:41
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇数控编程实训总结,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
1.1合理安排数控机床实训的时间由于机械工程实训总学时的限制,青岛农业大学机械专业学生共实习4周。数控机床实训的内容较多,在训练时间的安排上,数控车床2天、数控铣床和加工中心2天、其他数控机床1天,这样既重点突出又全面。数控机床应用了先进的数控技术,和普通机床的实训相比,讲解的时间会多一些。一般操作讲解、黑板上指令讲解的时间约占1/2,让学生能较深刻地理解数控机床是如何加工零件的;学生操作机床加工零件的时间约占1/2,使学生有较充足的时间增强对数控机床加工零件的感性认识。总之,实训的重点虽为实践,数控机床训练的特点又决定了讲解占了约一半的时间。
1.2合理安排数控机床实训的内容和方法在数控机床实训中,操作、编程和加工零件是主要内容。首先对照机床讲解基本的操作;然后学习数控的编程知识;最后加工出零件。编程方法的讲解,只能在黑板上讲解组成程序的指令字、程序的格式等,然后编写一个简单的程序。数控机床的坐标系是主要内容之一,机械坐标系、工件坐标系(编程坐标系)的概念,它们的作用是什么,必须结合编程才能讲清楚。数控机床是按程序自动加工零件的,刀具沿程序指令的刀路运动切削工件,刀路的位置必须使用坐标系描述。所以,首先讲清各种坐标系的概念,进而才能讲清对刀等关键的概念,才能理解为什么在编程坐标系下编写的程序可以在机床上加工出零件等问题。数控机床的实训内容应与数控机床理论课的内容相辅相成,各有侧重,通过数控机床的实训为下一步学习数控机床理论课打下良好的基础。数控机床实训应以机床操作、编程、日常保养和安全使用为基本内容,重点应放在编程和操作上。通过基本编程知识和操作的学习,学生可具备基本的编程和操作能力,为了提高学生的实训兴趣和创新意识,可以让学生自己设计一个简单的零件,自己编程,经指导教师检查无误后上机加工;或者编程加工一些有趣的零件。如:数控车床上可以加工仿真子弹、仿真酒瓶等;数控铣床上可以加工一些汉字,如“欢迎实习”等。
1.3手工编程和自动编程数控编程分手工编程和自动编程,形状复杂的零件加工程序只能由计算机自动编程来完成。在实训内容上,应手工编程和计算机自动编程并重。手工编程是数控车床实习的基本内容,通过手工编程加工简单的小零件,是普遍采用的训练方法。但随着计算机技术的发展,CAD/CAM在机械加工中的广泛应用,计算机自动编程也应是数控机床特别是数控铣床实习必讲内容之一。由于实训时间的限制,这部分的内容较多。所以,可以精简为由实习指导教师通过一个例子演示给学生看,边演示边讲解,讲明形状复杂及包含曲面的零件或模具的加工必须用计算机自动编程的方法编程,然后加工成所需的零件或模具。自动编程是通过计算机软件完成的,常用的具有计算机编程功能的软件有:CAXA、UG、Cimatron、Pro/E等。
1.4数控机床仿真软件的应用机械工程实训场地往往有限,数控机床价格较贵,配备的数控机床的种类和数量有限,平均到每一名学生的上机操作时间较少。为了解决这个矛盾,可以安排一定的时间,让学生在机房使用数控机床仿真软件练习数控机床的操作、编程和加工仿真。也可以不做统一安排,让学生课后根据自己的情况自由上机练习。数控机床实训的内容多,时间相对较少,一定要制订详细可行的实训计划,明确每天的训练任务、训练目的、训练方法和训练设备。这样学生面对从未见过的设备就不会感到茫然,教师指导学生也会有条不紊,顺利完成实训任务。
2演示教学法的应用
2.1什么是演示教学法由于机械工程实训总学时的限制,学生不可能自己动手操作每一种机床,特别是一些比较危险、贵重和精密的设备,比如高压水切割机床、三坐标测量机以及电火花线切割、电火花成型等机床。为了解决这个矛盾,基于学校的实际情况,采用了演示教学的实训方法。所谓演示教学法即指导教师讲解机床的加工原理、操作方法、编程方法,然后自己操作机床加工一个零件演示给学生看。通过演示教学的实训方法,解决了实训内容多时间少、机床有限及教师有限的矛盾,还可以给学生打下进一步学习研究的基础。
2.2以电火花线切割为例电火花线切割属于特种加工,特种加工是利用电能、化学能、光能或声能等能量对工程材料进行加工的工艺方法。在特种加工中,加工工具(广义的刀具)、加工工件与传统的机加工不同,一般不是采用机械力加工,在实习时学生首先会想到加工工具是怎样加工工件的。所以实习指导教师在实习的开始,应首先讲明电火花线切割的加工原理。实习步骤如下:(1)指导教师启动机床,用薄钢板切割一个小五角星演示给学生看。学生发现一根很长的光滑的金属钼丝可以切割钢板时,一定感到吃惊,想知道它的加工原理是什么。(2)在切割小五角星的过程中指导教师讲解加工的原理,举一个日常生活中简单的电火花放电的例子:我们平时开关电器或插拔插头时,会发现有时有电火花放电,严重时开关或插头的导电部位有被烧的痕迹,甚至掉渣。电火花线切割的加工原理就是利用电火花放电产生的热量使金属被烧腐蚀而起到切割的作用。讲完这个常见的现象后,再讲电火花线切割的加工原理,学生就感到易于理解了。(3)指导教师再讲解机床的操作方法。(4)简单讲解编程的方法,整个过程大约45min。
3多媒体技术在机械工程实训中的应用
随着计算机技术的飞速发展,计算机的多媒体技术和仿真技术已经应用于各行各业。机械工程实训是一种实践教学活动,但是计算机的多媒体技术和仿真技术在机械工程实训中也能发挥重要的作用。由于实训的内容不可能面面俱到,在学生实习完基本的内容后,可利用多媒体技术补充和总结,会起到良好的教学效果。
关键词: 数控实训;工程实训;数控仿真软件;数控教学
Key words: NC practice;engineering practice;NC simulation software;NC teaching
中图分类号:TG659 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)06-0032-02
0 引言
随着科学技术的发展和经济的市场化,高校人才培养的理念也发生了根本性的转变,着重强调素质教育。数控编程是一门对科学思维和实践操作能力要求很高的实训内容,如果仅仅通过单纯的理论教学和实践上机操作,容易使初学者感到抽象、难学,再加上学生知识结构、学习习惯等诸多不利因素[2],无法有效地利用工程实训的有限时间,掌握数控机床的编程和操作技能。在统观传统数控教学的优缺点的基础上,我们发现,引入数控仿真软件可以避免传统教学的缺点,让学生在数控实训有效的时间内,在数控机床数量有限和指导教师人数有限的条件下,通过理论教学、实践操作和仿真软件交互使用的这一教学方法,可以提高教学效果,促进学生学习的兴趣和动力,保证了教学的安全,取得了良好的教学效果。
1 传统数控教学特点
在传统的数控实训中,因为数控机床的数量有限,指导教师的人数也有限,导致一般是10-15人左右围聚在一台数控机床旁边,听老师讲解数控机床具体操作方法,导致大多数学生因无法看到数控机床具体操作面板,而无法认真听讲或者听课效果很差。由于数控机床属于昂贵设备,学校购买数控机床的数量有限,教师人数有限,指导学生单独上数控机床操作的时间受限,并且数控机床的错误操作容易引起安全事故的发生,因此,使用传统的数控教学方法进行的数控实训效果很差,学生无法在有限时间内达到高校数控实训的目的和要求。
2 数控仿真软件在数控实训中的应用
2.1 数控仿真软件 数控仿真是应用计算机技术对数控加工操作过程进行模拟仿真的一门新技术。该技术面向实际生产过程的机床仿真操作,加工过程三维动态的逼真再现,能使每一个学生,对数控加工建立感性认识,可以反复动手进行数控加工操作,有效解决了因数控设备昂贵和有一定危险性,很难做到每位学生“一人一机”的问题,在培养全面熟练掌握数控加工技术的实用型技能人才方面发挥显著作用[3]。数控仿真软件是应用计算机的编程和建模,将加工过程用二维图形或者三维图形的动态形式演示出来的软件,使在传统数控教学中,需要数控实验室或者实习工厂才能完成的大部分教学演示功能在虚拟软件环境中就能实现,使数控教学模式变得更加灵活、方便。
2.2 数控仿真软件在数控实训中的作用 数控仿真软件在数控实训中的使用,改变了传统的教学方式,对数控实训的效果有重要的影响,主要表现在以下几个方面。
①数控仿真软件可以模拟真实数控机床加工,使数控实训教学变得生动形象,易于理解学习。数控仿真软件提供了多种数控仿真系统,可以全面仿真加工的整个过程,学生可以多方位了解数控机床结构,通过仿真软件的模拟加工,掌握实际数控机床的操作方法。②数控仿真软件提供了学习数控机床操作的安全平台,避免了数控机床操作时易于发生的安全隐患。在使用数控仿真软件进行加工时,所有的加工都是在虚拟环境中进行,不会因为学生的错误操作引起人身安全问题,也不会损坏机床。③数控仿真软件的使用可以节省教学设备的投资,减少材料的消耗。如果按照传统的方法来进行数控实训,学生在操作的过程中要消耗大量的材料,并且集中实训期间,连续40天,每天都有学生参加数控实训,数控机床的保养和维护无法满足需要,如果一台机器运转不良,将会导致整个数控实训受到严重阻碍。在数控实训中如果引入数控仿真软件,可以避免机器长期运转得不到维护的问题,也可以减少原材料的消耗。仿真软件一般都是绿色软件,不用安装,只要有一台普通的电脑,就可以安装使用。学生可以在机房练习,也可以在自己的电脑上练习,节约了学生学习的时间,提高了学习的效率。④仿真软件可以激发学生学习数控编程和数控机床操作的动力。学生在使用数控仿真软件中,可以通过直观形象的加工过程,增加学习数控机床和编程操作的动力,激发学生的自信心,挖掘学生的内在潜力。
2.3 数控实训中要把数控软件和传统教学相结合
2.3.1 传统数控实训方法 在以往的数控实训中,我们的数控实训开展方法是,教师在课堂上讲解数控编程的基本方法,要求学生学完数控编程之后提交一个手工编程的程序。学生在数控车间学习数控机床的原理和操作方法,这一项要求学生能够用给定的程序完成一个简单零件的加工操作。传统的数控教学方法在执行过程中,学生感觉学习枯燥、单调;在编写数控程序提交给教师中,增大了教师的工作量;在机床操作实训中,学生因为对刀失误或者忘记关舱门等失误,导致安全问题频出,教学的效果不是很理想。我校工程训练中心在数控实训中根据传统教学方法的不足,经过认真分析问题原因,参照兄弟院校成功的经验,多次修改我校数控实训的教学方法,并根据本校学生实训的特点,把传统的数控教学方法和仿真软件进行结合,使得学生在短期的数控实训中,快速掌握数控编程的基本原理和数控机床的基本操作,取得了良好的教学
效果。
2.3.2 仿真软件和传统教学有效结合的教学流程 针对学生实训时都是集中实训,数控实训的时间一般是2天。在这个前提下,学生开始学习数控机床的基础理论知识,内容主要包括学生实训所要用到的数控机床的编程方法。通过数控编程理论知识的学习,要求学生掌握自己将要使用的数控机床的数控编程方法。学生在学习期间有不明白的地方,可以找老师咨询,也可以自己查阅我们编写的《机械制造技术实践》中关于数控编程部分的内容。在学生掌握了基本的编程方法之后,学生开始在数控车间学习机床操作,实训教师会给学生讲解数控机床的面板和操作方法,主要讲解如何对刀,学生在教师的指导下,练习对刀。因为对刀是数控加工中非常重要的一部分内容,所以要求每个学生都在机床上练习如何对刀。
经过前面的学习,学生已经具备编写数控编程软件的能力和数控机床的基本操作能力,很多学生因为看到仿真软件可以快速加工出零件,对数控仿真软件操作产生了兴趣,已经开始想自己设计加工零件了。这时,教师对学生加以引导,让学生观看以往同学设计的零件图样,启发学生自主设计零件图样,激发学生的创造力。学生在模拟仿真加工后,可以提交自己仿真加工完成的作品给老师,教师可以对学生作品评分,并挑选部分设计加工得比较好的零件,组织学生在数控车间里使用数控机床进行实际加工。
2.3.3 教学效果 在把仿真软件和传统的数控教学相结合进行数控实训后,我校的数控实训避免了以往数控实训中出现的问题,数控仿真软件本身的优势极大地调动了学生学习数控编程的积极性,在每次实训中,学生都很积极主动地设计和加工,独立完成数控实训的要求。针对我校集中实训的特点和要求,教学效果明显提高。
3 总结
虽然仿真软件有很多优点,但是也有一些不足之处,比如,学生在选择工艺参数时都很随意;学生多次错误操作导致软件系统出现问题;学生的安全意识降低等等。我校数控实训把数控仿真软件和数控实训结合在一起,还处于尝试阶段,该教学方法改善了传统数控教学的弊病,提高了数控实训的教学效果。在实训中,我们要努力扬长避短,发挥数控仿真软件的优势,有效合理地把数控仿真软件和数控实训结合起来,提高数控实训的教学质量。
参考文献:
数控是机械加工的重要基础和关键技术,也是培养学生主要就业岗位技能的关键课程。随着数控机床的广泛应用,数控技术是中职学校的必开课程,该课程在中职学校主要是通过理论学习和职业技能训练,提高学生的操作实践能力,目前在中职学校里,学生学习时间较短,怎样才能使学生掌握理论的基础上提高操作能力,是这门课程的教学难点,为了满足社会对数控技术应用型人才的需求,更为满足毕业生的需要,根据笔者的实际教学经验,谈谈如何在短而集中的时间内提高学生的理论知识和实践能力。
一般情况下,在中职学校数控应用技术专业的学生先进行1~2年的理论学习,包括《机械制图》、《车工工艺学》、《公差测量与技术》、《数控加工技术》、《数控编程与设备》、、等十几门专业课和专业基础课,之后到学校实训车间操作实践,最后到企业顶岗实习。课程的实训在该课程的整个教学体系中占有举足轻重的地位,实训教学要分阶段、分层次,循序渐进的进行。为了巩固和深化理论知识,提高和完善操作技能,培养合格的毕业生,大致把中职学生的实训分为四个阶段:
第一阶段:普通车床实习,熟练操作车床,熟悉数控实习环境。
在中职学校,普通车床的实训高达80%以上,因为数控机床是在普通机床的基础上产生发展起来的,先进行普通机床的实训,有利于学生较快的学习数控方面的相关知识。所以,学生在实习期间应在数控车床编程、数控车削加工工艺之前应该进行普通车床加工实训。具体实训内容包括普通车床上实习、练习刃磨车刀,熟练操作车床,从加工端面等。在教学中一般是把数控工艺最简单最常用方法和普通机床对比结合讲解,学生没有进行普车学习和实训,教学效果明显降低。只有掌握了普加基础,对机床结构、相应运动等了解和掌握之后才能提高学生的实训能力。没有普通机床加工经验,学生进行数控机床操作的安全隐患也大幅增加。只有经过这一阶段的学习和实训,才能节约教师时间,为以后的数控实习和提高打下坚实的基础。
第二阶段:计算机数控仿真软件练习,编制加工程序,激发学生学习兴趣,提高实训能力。
数控加工仿真系统是结合机械机床厂家实际加工制造经验与职教学校教学训练一体所开发的一种机床控制模拟仿真系统软件,可以满足大批学生教学需求。目前大部分中职学校经费不足,数控加工设备价格高,实训设备不足,在第一阶段实训后可以进行数控仿真软件练习。在实习中首先让学生熟悉仿真机床的操作面板和录入面板明确每个按键的功能.建立工件坐标系的方法,利用仿真软件进行模拟操作,就可以做到给学生充分的实习机会,同时节省了操作的时间,缩短了实习的周期。对于机床操作的熟练程度将大大提高,而且为下一步的实际操作也做好了准备,在实训中可实现同步教学。比如对刀过程,其实是很容易的事情,但如果用传统的教学方法大多数学生都难以理解,如果利用仿真软件一边演示一边教学,通过车刀和工件的运动学生就很容易理解,而且还能让学生自己亲手操作来加深认识,教学内容中涉及数控编程和操作的内容,如工件坐标和机床坐标、G指令、M指令等都可以实现同步教学,使抽象内容形象化,提高了教学质量。培养了学生实训能力。对于中职学校的学生来讲,由于学生各方面的基本素质普遍比较差,而数控专业课又要求极高的抽象性,加上教学过程的枯燥乏味,很容易让学生产生厌学的情绪,教学效果也不理想。而数控仿真软件以其和实际机床相同的用户界面和它的可操作性,很大程度上激发了学生的学习兴趣。因此仿真软件使用只能作为缩短实习时间、提高实习效率、降低成本的一种辅助手段,总而言之,以“技能操作为核心”的数控编程仿真教学,有利于全面提高学生素质和综合职业能力,激发独立思考和创新意识;但传统实习手段,基础教学和基本功的训练、学习仍是职业技术学校培养学生的实操能力的基础;两者不可偏废,不能因为有新的手段方法而抛弃传统,也不能因为有好的传统不引进新的手段,两者如能完美结合,培养出的学生定是不可限量的。
第三阶段:编制程序,数控加工由易到难,培养学生的实践和创新能力。
仿真软件和数控车床是同一个界面,学生短时间内通过仿真软件熟练操纵机床后,就可以进行编制程序加工工件。首先要根据工件的材质,所用刀具选择不同的切削参数。经过第一阶段的实训,这将不是难题。中职学校数控实训过程中加工的材料多种多样,主要有木材、石蜡、尼龙棒、铝材和钢材,在实训中的使用比例各不相同。有时为学生安全考虑或在培训经费较少的情况下,很多学校选择了少用或不用钢材。企业工厂加工的实际产品多为钢件,在实训中我提倡实训最好还是以钢件为主。具体安排首先要在教师的指导下,让学生编制的程序进行图形模拟加工,在教师检查程序无误后就可以进行实际对刀加工。这样遵循渐进,由易到难、由简单到复杂、由单项到综合这一过程,可以提高学生的实践能力和创新能力。
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)17-0120-02
一、引言
《数控加工工艺与编程》课程是应用型本科机电专业的主干课程,其工艺性和实操性要求极高,因此,一般在理论课程结束后安排有3周的数控实训环节。数控实训通常是以编程和实操训练为主,教学流程一般按照安全教育、仿真教学、数控车床和数控铣床面板操作练习、试切对刀和确定工件坐标系训练、典型零件的数控加工工艺实训等步骤来完成。按照这一教学流程,大部分学生可以初步掌握数控加工技术,并提高数控编程能力。从这一教学环节实施结果来看,尽管学生在该实训之前学习了通识课程及部分专业课程,初步掌握了一定的机电工程实践技能及计算机应用软件,但之前课程实践环节完成的是对应课程的教学任务,巩固的是知识点,缺乏交叉综合训练,因此,学生经过数控实训后,其能力处在数控操作的层面,其工程意识不强,工程素质培养有限,达不到既定的应用型专业技术人才培养目标。为此,我们对原有的数控实训教学模式改革进行了有益的探索。
二、实训规划
《数控加工工艺与编程》实训计划基于项目(校教研课题:“数控实训教学模式的改革探讨”)展开,按照典型零件的实际制造程序规划实训流程,在教学内容上改变单纯编程和操作训练,增加学生从理论到实践的体验,充分认识到数控技术在生产加工中的作用和地位。为此,将原实训过程分为二个阶段,第一阶段:数控实训,目的是强化数控实训编程和数控加工工艺训练,时间占比60%;第二阶段:工程训练,也为机械创新设计环节,学生按班分组,利用各种基本的构件及组合,设计出能够实现某种运动功能的机械机构或装置,并在数控设备上完成该设计的实物产品加工制作,时间占比40%。这两个阶段的运作流程见图1。
三、项目实施
1.数控实训阶段。此环节对于机电专业本科生掌握数控技术至关重要,必须扎实训练,打好这个基础。项目按照图1所示的数控实训流程进行实施,重点强化数控加工工艺的综合训练。学生首先通过仿真软件学习及车削、铣削加工练习,熟练掌握数控机床的操作,在此基础上能顺利完成典型零件的车削和铣削加工。学生在完成典型零件的数控车削和铣削后,需对实训效果进行总结,同时做出评价,并把加工精度检测纳入到评价指标中。
2.工程训练阶段。工程训练的重心是培养学生的工程意识。这一阶段的目标是:学生能设计出能够实现某种运动功能的机械机构或装置,并通过数控加工,把构思变成实物,实现数控技术的应用和升华。其实施过程如图1所示。(1)学生按小组提出构思,经分析和讨论,确定机械机构设计方案;(2)按目标进行机构的分析与计算,验证可行性;(3)绘制工作图,并仿真,进一步确认机构的可行性;(4)制定各构件加工的工艺路线,并编制数控程序,为零件加工做准备;(5)零件加工及检验,进一步巩固数控实训的操作技能;(6)组装及功能测试,完成实物制作;(7)撰写说明书。通过工程训练过程,使学生对以前学习过的机械设计理论课程有了更深刻的认识。如连杆机构、曲柄滑块机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构(槽轮机构和棘轮机构等)、螺旋机构及其组合机构等。通过设计和制作,学生们懂得了专业理论是创新的基础,工程应用是创新的目的,构想和实现融为一体则是创新的保障,同时也是本项目所追求的目标。在工程训练阶段所分配的时间虽然不是很长,但学生的积极性非常高,他们充分利用时间,甚至加班自发延长实训时间,确保机构的设计和制作完成。图2、图3为学生在工程训练阶段完成的作品。当他们看到装配好的机构,经测试运转顺畅,达到了设计要求后,脸上洋溢着成功的喜悦,实实在在有了获得感,也切身体会到只有付出才有收获。答辩是这个阶段的最后一个环节,在答辩现场,学生详细介绍了从方案的拟定到制作出实物等各个技术环节,并与现场的老师和同学做了比较深度的技术交流。答辩现场生动活泼,在交流中互受启发。在轻松的互动环境中,学生的工程意识和工程素质得到了锻炼提高。同时,学生的严谨态度从侧面上反映出本项目的实施――改革教学模式也取得了很好的效果。
四、结论
在数控实训教学中引入工程训练内容,并做合理地延伸,实践证明实训效果明显优于原来的教学方式。最为突出的是把学生被动接受训练变为学生积极主动参与,把原来只是为了掌握工具,变为使用工具去实现自己的设计。尽管拓展了实训内容,增加了实训难度,但是学生独立操作的空间更大了。学生通过应用机械原理和机械设计理论,大胆创新,拟定机械机构方案、生产工艺设计、绘制工程图、编制数控加工程序、操作数控机床加工机械零件、参与精度检测、按设计要求组装和调试机构、撰写技术说明书等环节的训练,培养了学生的创新设计意识、综合工程应用能力、团队协作精神,促进了学生专业基础理论知识的巩固和应用与综合能力的培养,养成理论与实践的有机结合和良好的学风。在实践中我们深感数控实训教学改革还有很大的提升空间,作为指导教师只要本着对学生的强烈责任感,实事求是,脚踏实地,不断追求,一定能够培养出大批优秀的工程技术人才。
关键词 :数控车床编程与加工 优化教学 典型工作任务
课题:本文系河南省职业教育教学改革研究项目“中职数控技术应用专业课程改革创新研究”阶段性研究成果,项目编号:ZJB14227。
在技工学校数控技术应用专业,数控车床编程与加工是与生产实际联系紧密的专业课,而目前中职学生普遍基础文化底子比较薄,之前很少接触过机床加工生产,理论知识难听懂,实训操作时害怕撞刀,从而感觉该课程枯燥无味,缺乏动手操作的勇气。在教学中,教师要通过精心设计、优化教学,营造一个轻松、愉快的一体化实训环境,优化课程内容,提高学生的学习兴趣,从而提高教学质量。笔者作为该课程的教师,在连续十多年的教学工作中不断探索总结,从中感悟出一些教学技巧,现谈几点粗浅认识。
一、专业课程体系的改革
随着机械加工自动化进程的发展,加工企业对数控专业技术技能型人才的需求量越来越大,同时对数控人才的要求也越来越高,尤其是技术技能操作型人才。技工学校数控专业的主要目标就是为企业培养一线技能操作型人才,因此专业课程体系整体设置不仅应适应现阶段中职学生的特点,还应结合企业和市场的实际需求。而我们在专业课程体系的设置上没有充分考虑学生今后就业的需要,专业基础理论课门数和内容过多,存在着知识理论性过强、技能训练部分较少等问题。针对这个问题,在专业基础课程设置时,应优先考虑公差配合与技术测量、钳工、AutoCAD、普通车工这4门专业基础课,还应采用以实训为主的“工学结合、做学教合一”的一体化教材。这4门课程在教学中都要采用“任务驱动、情境教学、项目教学、案例教学”等职业教育的教学方法。将金属材料、机械基础、机械制造工艺等作为选修课,增加数控车床的学时总量,提高其在专业课程中的主体地位。为提高学生的学习兴趣,学校为学生购买了关于数控车床操作的多种最新参考书籍,订阅了一些关于机械加工、职业教育方面的期刊;本校教师尝试编写数控机床编程与加工方面的校本教材,让学生多角度认识数控车床,增强学生在数控车床编程与加工中的创新意识。
二、数控车床编程与加工课程教学内容的改革
技工学校目前使用的《数控车床编程与加工》教材,其教学内容大都是参照大学或高职同等专业的数控车床编程与加工课程,过分地强调理论的系统性、完整性,把知识的讲授放在第一位,和技工学校学生的培养目标和实际情况相背离。技校绝大多数学生的基础文化知识比较薄弱,逻辑思维和运算能力较差,对复杂的理论和计算,很难全面透彻地掌握,但他们对动手操作却具有较高的兴趣。因此数控车床编程与加工教学应改变以传授知识为主的思想,突出一体化实训教学的特点,把操作能力的培养放在第一位。因此,在教学内容上,采用模块式课程结构,每个模块又分为几个典型工作任务,每个任务结构包括:学习目标、任务描述、任务分析、相关知识技术链接、任务实施、任务评价、思考与练习、总结提升等几个阶段。譬如,在讲到轴类零件的加工任务实施时,教师为加深学生对整个加工过程的理解,可以让学生先在计算机上仿真:开机回零编程输入安装工件安装刀具手动试切对刀程序模拟自动加工测量。编程之前要确定加工工艺方案:加工图样分析、先加工哪一端、后加工哪一端、如何装夹工件、刀具选择、加工工艺路线拟定、节点坐标、切削用量、编程指令、程序格式、加工过程分析、尺寸和形位精度测量、先仿真演示,后独自进行练习,遇到难题在老师的引导下分析解决,直到熟练地完成加工的全过程。师生互动、分析总结后,再到数控车床上输入程序、对刀加工。这样既提高了学生的自信心,又不会出现撞刀等安全事故。
三、教学方法的改革
数控车床编程与加工课程传统的教学方法就是课堂讲授法和实习演示法,教师以讲为主,学生以学和练为辅;理论与实训脱离,师生缺少互动。随着职业教育培养目标和教学方法的改革,传统的“填鸭式”教学方法已不能满足新的教学要求,教师应在教学实践中,勇于创新,不断改革教学方法,从而达到培养出适合于职业教育特点的技术技能型人才的目的。对教学方法的改进可以从以下几个方面着手。
1.在教学过程中运用类比教学方法
譬如,把数控装置的组成及工作过程与计算机的组成及工作过程相类比:硬件都有输入∕输出接口、运算器、内部存储器(RAM∕ROM)等组成;软件都有管理软件、控制软件、应用软件(数控系统的应用软件是加工程序)。数控机床的键盘与计算机键盘也很类似。通过类比,让学生觉得那些复杂的概念、原理不再遥不可及,而是在生活中随处可见,从而让学生从心底产生一种想学习的冲动。例如,数控车床加工与普通车床加工相类比,工件几何精度要求、刀具、切削用量、加工路线、测量等有许多共同之处;加工的适应性、特点、速度、节奏、工序集中程度等有许多不同处。类比能够使一些复杂的问题简单化,使数控技术技能教学达到事半功倍的效果。
2.应用探究式教学方法,加深每个任务知识的记忆和技能的熟练程度
在营造企业数控加工原型的问题情境中进行探究,教师首先要帮助学生拟订合理的计划,选择恰当的时机,提出一定的问题和给出必要的资料,由学生自己动手去仿真练习或者在互联网上查阅,来寻求问题的答案。这时,教师起到一个导演的角色,指导、规范学生的探索过程。这个过程可以由单个学生完成,也可以由学生小组(3个人一个小组,每个小组一台数控车床)来完成。要加强培养学生寻求合作的团队精神。经过探究过程,学生要把自己的仿真操作过程或者查阅的资料进行总结梳理,得出自己的结论和解释。不同的学生或者团队可以就同一问题提出不同的解释或看法。不要怕出错,不要怕反复,要让他们能够将自己的结论、想法清楚地表达出来,大家共同探讨。例如,在学到数控车床坐标系时,教师让学生探究前置刀架和后置刀架可能出现的各种坐标系,最终让学生引导到笛卡尔右手坐标系的坐标轴关系上来。标准规定:主轴轴心线为Z轴,刀具远离工件的方向为Z轴的正方向,然后据笛卡尔右手坐标系的坐标轴关系确定X轴;探究机床坐标系和工件坐标系的关系;查询笛卡尔坐标的来历等。让学生有趣地在互联网上查找机床坐标系和工件坐标系的知识,观察坐标系现象,并运用前面所学过的相关知识解释数控机床坐标系必须统一标准的理由。
3.利用情境教学法,取得优秀教学效果
情境教学法的核心就是激发学生的情感。数控车床编程与加工情境教学,是在对数控车床编程与加工内容、企业加工实例进一步提炼和加工后才影响于学生的。诸如技能竞赛上优秀加工案例的作用、生动形象的语言描绘、课内游戏、师生角色互换、工艺分析、程序分析、加工视频等等,都是寓教学内容于具体形象的情境之中,也就自然存在着潜移默化的暗示作用。情境教学法就是要在教学过程中引起学生积极的、健康的情感体验,充分利用右脑的直观体验,提高学生学习的积极性,使数控车床加工操作成为学生主动进行的、快乐的事情。情感对认知活动的增力效能,给我们解决目前技校学生中普遍存在的学习动力不足等问题以新的启示。情境教学法要求创设的情境就是要使学生感到轻松愉快、耳目一新。专业技术课教学的实践使人深深感到:欢快活泼的课堂气氛是取得优秀教学效果的重要条件,学生情感高涨和欢欣鼓舞之时也是知识技能内化和深化之时。这样,学生就会走出理论知识难懂、操作怕出事故的困境。
四、教学手段的改革
教学手段是在教学过程中所运用的方法、软件和硬件资源,是中职师生获取新知识、新技术、新工艺的有效途径。现代化教学手段为数控车床编程与加工课程教学增加了便捷性、趣味性。
1.充分发挥典型加工实例在教学中的作用
根据国家、省、市技能大赛,获取数控车床编程与加工经典实例,反复研讨分析,让师生共同练习,提高技术技能水平。聘请社会上、优秀企业中的能工巧匠做兼职教师,给学生进行加工实例的操作讲解,提高学生数控加工练习的趣味性和真实性,丰富感性知识,减少学习中的困难,开拓师生的眼界,发展学生的观察和思维能力。为就业后职业能力的提升做好铺垫。
2.提高学生的计算机操作技术,加强对互联网、校园网上的数控技术技能资源的利用
师生共同制作数控车床编程与加工的PPT、视频等课件。通过智能手机、iPad、计算机等网络终端,通过微信、微博、易信、QQ、电子邮件等媒介,师生相互传递,更好地理解和掌握教学内容,丰富学生的知识技能范围。
五、评价体系的改革
根据教学的内容和标准,利用一定的评价方法对教学过程及预期的教学效果给予评判。而现有的评价大都是一学期一次期末考评,这种评价方法太单一,距我们推行的素质教育相去甚远。因此,传统的评价体系必须改革,这就要求我们要建立一个较为科学的评价体系,通过评价让学生认识到自己的收获和不足。评价也不要过于复杂多样,要以鼓励和赏识为主,让每一位学生都能获得自信和动力。
1.一体化实训过程评价
在实训过程中,布置一些项目或任务,对学生完成项目或任务的过程记录评价,并让学生自己总结。
2.典型任务考评
轴类、套类、螺纹类零件编程与加工等每一项任务,对学生加工工件的尺寸、形位精度和表面粗糙度等质量要求进行考评。
3.技能鉴定考评
数控是机械加工的重要基础和关键技术,也是培养学生主要就业岗位技能的关键课程。随着数控机床的广泛应用,数控技术成为中职学校的必开课程,该课程在中职学校主要是通过理论学习和职业技能训练,提高学生的操作实践能力,怎样才能使学生在掌握理论的基础上提高操作能力,是这门课程的教学难点。为了满足社会对数控技术应用型人才的需求,更为满足毕业生的需要,根据笔者的实际教学经验,谈谈如何在短而集中的时间内提高学生的理论知识和实践能力。
一般情况下,中职学校数控应用技术专业的学生是先进行1-2年的理论学习,包括《机械制图》、《车工工艺学》、《公差测量与技术》、《数控加工技术》、《数控编程与设备》等十几门专业课和专业基础课,之后到学校实训车间操作实践,最后到企业顶岗实习。课程的实训在该课程的整个教学体系中占有举足轻重的地位,实训教学要分阶段、分层次、循序渐进地进行。为了巩固和深化理论知识,提高和完善操作技能,培养合格的毕业生,大致把中职学生的实训分为四个阶段:
第一阶段:普通车床实习,熟练操作车床,熟悉数控实习环境。
在中职学校,普通车床的实训高达80%以上,因为数控机床是在普通机床的基础上产生发展起来的,先进行普通机床的实训,有利于学生较快地学习数控方面的相关知识。所以,学生在实习期间应在数控车床编程、数控车削加工工艺之前进行普通车床加工实训。具体实训内容包括普通车床上实习、练习刃磨车刀,熟练操作车床加工端面等。在教学中一般是把数控工艺最简单最常用的方法和普通机床对比结合讲解,学生没有进行普车学习和实训,教学效果明显降低。只有经过这一阶段的学习和实训,才能节约教师时间,为以后的数控实习和提高打下坚实的基础。
第二阶段:计算机数控仿真软件练习,编制加工程序,激发学生学习兴趣,提高实训能力。
数控加工仿真系统是结合机械机床厂家实际加工制造经验与职教学校教学训练一体所开发的一种机床控制模拟仿真系统软件,可以满足大批学生教学需求。目前大部分中职学校经费不足,数控加工设备价格高,实训设备不足,在第一阶段实训后可以进行数控仿真软件练习。在实习中首先让学生熟悉仿真机床的操作面板和录入面板,明确每个按键的功能,懂得建立工件坐标系的方法,利用仿真软件进行模拟操作,就可以做到给学生充分的实习机会,同时节省了操作的时间,缩短了实习的周期,对于机床操作的熟练程度将大大提高,而且为下一步的实际操作也做好了准备,在实训中可实现同步教学。比如对刀过程,其实是很容易的事情,但如果用传统的教学方法大多数学生都难以理解,而利用仿真软件一边演示一边教学,通过车刀和工件的运动学生就很容易理解,而且还能让学生亲手操作来加深认识。教学内容中涉及数控编程和操作的内容,如工件坐标和机床坐标、G指令、M指令等都可以实现同步教学,使抽象内容形象化,提高了教学质量,培养了学生实训能力。对于中职学校的学生来讲,由于各方面的基本素质普遍较差,而数控专业课又具有极高的抽象性,加上教学过程的枯燥乏味,很容易让学生产生厌学的情绪,教学效果也不理想。而数控仿真软件以其和实际机床相同的用户界面和它的可操作性,很大程度上激发了学生的学习兴趣。因此仿真软件的使用可以作为缩短实习时间、提高实习效率、降低成本的一种辅助手段。
第三阶段:编制程序,数控加工由易到难,培养学生的实践和创新能力。
仿真软件和数控车床是同一个界面,学生短时间内通过仿真软件熟练操纵机床后,就可以编制程序加工工件。 首先要根据工件的材质,所用刀具选择不同的切削参数。经过第一阶段的实训,这将不是难题。中职学校数控实训过程中加工的材料多种多样,主要有木材、石蜡、尼龙棒、铝材和钢材,在实训中的使用比例各不相同。有时为学生安全考虑或在培训经费较少的情况下,很多学校选择了少用或不用钢材。企业工厂加工的实际产品多为钢件,在实训中我提倡最好还是以钢件为主。
引言
总理曾提出:大力发展职业教育。国运兴衰,系于教育;教育振兴,系于创新。职教正面临新的发展机遇,随着近年来数控设备在我国生产领域的广泛应用,以及社会对数控专业技术人才的需求日益紧迫,教育部特别提出要提高实践教学环节的投入力度。为此,职业院校要加快数控课程的发展步伐,在数控实训教学方面必须要做很多的工作,改善实训环境、努力提高实训效果。在积极开展实训教学的同时,也面临了很多亟待解决的问题,如定位模糊,发展目标不明确,教学内容单一和教学方案不够完善,理论教学与实训环节脱节等。这一系列的问题还需要在教学中继续探索与实践,进一步深化教学改革、提高教学效果来完成。为此,笔者结合实践,探讨如下。
1.促进“双师型”教师队伍的建设
教师是实践教学的组织者和指导者,数控实训教学师资队伍建设是搞好数控实训教学的重要保证。没有高素质的“双师型”实训教学师资队伍,再好的设备也只能是一堆死东西,数控实训教学也就缺少灵魂和活力,实训教学的任务也不可能顺利完成。为此,搞好当前的实训教学,首要工作就是要加强师资队伍建设工作。可通过安排专业教师深入生产第一线锻炼、选送专业教师到培训基地培训和聘请企业技术人员到校任教等方式,以有效解决数控实训教师的短缺问题。在师资队伍建设方面,应尽可能地引进相关专业的、有丰富的实践经验的、具备良好的实践教学能力的高素质人才承担实训教学的日常教学和管理工作。对于现有的实训教学人员应当制定合理的培训升级方案,使之能够得到及时的技术培训,跟上数控技术的发展步伐,提高自身的教学水平。
2.构筑实训教学体系
我国要实现经济增长方式的转变,走新型工业化道路,发展以信息产业为龙头的高新技术产业,进行传统产业升级,形成新的产业格局,不仅需要大量掌握核心技术的研究和开发人员,更需要有一大批掌握现代制造技术和服务能力的高技能型人才。随着高等教育改革不断深化,各中职院校纷纷对实践教学体系进行了重构。近年来,在校、系领导及企业专家的指导下,我们不断加强以现代企业为模型的校内实训基地建设,以资源共享与资源合理利用为基本原则,实现同一专业大类的各专业实训的模块化组合,为学生提供单项技能训练、综合技术实践训练(基本技能训练、高新技术训练、初步的项目训练)。在实践教学基地建设上,重点建设了校内实训基地,同时加强建立校外实训基地,着力构建以应用性和实践性为基本特点,以学生能力培养为核心的中职教育实践教学体系。
3.充分应用数控加工仿真系统
数控实训教学的目的主要是对原理的验证及数控操作技能的提高。由于刚进行数控实训的学生对数控设备不太熟悉,学生直接在数控机床上实际操作,容易因误操作损坏设备,而数控机床的价格又比较高(在企业里,刚进公司的工人只能站在师傅旁边看,怕他们损坏机床),这成了数控教学中的一个难题。所以,怎样充分利用现有软、硬件条件,合理调配资源应该是教改中的一个重要内容,整合教学资源及教学过程的科学设置是十分重要的。让学生实际上机前经过数控加工仿真训练,一方面可提高数控教学的效果,另一方面还可提高数控机床的利用率并减少机床的损耗。数控加工仿真系统具有FANUC、SIEMENS等众多数控系统功能,学生通过在PC机上操作该软件,能在很短时间内掌握数控车、数控铣及加工中心的操作。PC机屏幕能够显示和机床操作面板一模一样的界面;以动态的模拟显示代替机床实际运行并且还能够提示操作信息,如编程错误信息和操作失误机床碰撞报警信息等,使数控机床的编程操作易于课堂化教学,从而既节省了机床设备和实训消耗、又大大提高了教学效率。学生可利用此软件进行仿真操作,同样会起到真实设备的教学效果。
4.理论与动手实践相结合
数控编程技术涉及较多的知识领域,同时又具有极强的实践性,必须熟悉机床和加工原理,熟悉各个系统的指令代码及格式,关键要具备较强的读图能力和数控加工工艺分析及刀具轨迹合理性分析能力。而传统的《数控编程》课不能满足编程能力的训练,教师只是教授代码的含义和用法以及简单的一些工艺知识,和与实际加工几乎脱节,学生编制出的程序没有刀具的概念,没有切削参数的概念,所以必须对《数控编程》进行改革,变成教学做一体化课程,让学生在实践中学,在学中实践,老师引导学生对零件图样的尺寸、形位公差及技术要求进行分析,制定出合理的加工方案,并制定工件装夹方案,按照加工顺序选择刀具和确定切削参数,设定工件坐标系及确定合理的进给路线,并考虑刀具的切入、切出位置及对刀点、换刀点位置的安排,然后编写程序,输入程序到机床进行校验,在检验过程中,可以进行程序修改,而且通过修改程序的切削参数控制加工精度,而且教师要进行总结,对学生整个过程出现的问题进行分析和解答,以学生为主体,教师为主导,通过大量的编程和加工训练,让学生具备良好的编程习惯和风格。
5.加强校企合作,建立“订单式”人才培养模式
密切与行业企业关系,建立长效合作机制。第一,建立学生校外顶岗实习基地,加大企业参与力度,校企双方共同制订校外顶岗实习管理制度,确定学校、企业、学生职责,明确实习内容和考核办法,与企业联合签发工作经历证书;第二,与合作关系密切的企业深度融合,签订合作协议,主要合作有:优化整合双方的人员、设备、场地,相互配合,共同承担生产与教学任务; 为合作企业进行订单式人才培养以及开展企业员工技能培训; 从合作企业引进或聘请专兼职教师参与学校专业教学;将企业引入学校参与校内生产性实训基地建设,引进合作企业设备;校企合作开发人才培养方案、课程、课件、教材等。企业的需求是职业院校确定数控人才培养目标的根本依据。职业教育只有面向市场,以就业为导向,才会有出路。
【参考文献】
目前,我国制造业对既掌握数控技术又熟练数控编程、加工操作的中等职业毕业生需求越来越大,由于数控技术发展日新月异,教学内容与生产技术水平总是存在着滞后教学经费投入的不足.限制了实验、实训设备及数控应用软件的投入与更新。为了满足社会对数控技术应用型人才的需求,更为满足我校毕业生的需要.我们对现有的教学计划进行了相应的调整:我校数控技术应用专业学制为三年,前两年在校学习理论知识、到校实训中心接受实验、实训,在理论学习期间,特开设了《车工工艺学》、《数控加工技术》、《数控编程与设备》、《公差测量与技术》、《机械制图》等十几门专业课和专业基础课,使学生的知识结构更趋于合理,为实训作了很好的铺垫,夯实了基础。后一年到企业顶岗实习,为更好地向企业输送合格的数控人才,把实训分四个阶段,以巩固和深化理论知识,提高和完善操作技能。
第一阶段:普车实。
这一阶段是学习数控车床不能逾越的过程。学生在普通车床上实习、练习刃磨车刀,熟练操作车床,从加工端面、外圆、内孔、切槽开始,逐渐接触到螺纹各部分的尺寸计算和加工,特形面的加工.在这一过程巾深刻理解刀具几何角度对切削加工精度和表面粗糙度的影响,进一步认识切削三要素Vc、ap、F在加工中的相互关系及其对工件质量的影响,掌握车床的调整方法.掌握切削的有关计算、了解常用_T具、龟具的结构,熟悉掌握其使用方法,合理地选择工件的定位基准,安排加工工艺过程。同时还须让学生知道只有完成这一阶段的实训任务,将来才有可能在数控车床上所编制的加工程序更为合理和实用。
第二阶段:仿真实训。
第一阶段的实训后.对学生进行技能考试。操作达到要求的学生到计算机进行数控仿真软件的练习.同时也能促进未选中的学生努力练习.激发他们的学习兴趣和竞争意识。首先让学生熟悉仿真机床的操作面板和录入面板明确每个按键的功能.建立工件坐标系的方法,如何选择刀具几何角度设置刀偏及刀补,详细地讲解每个过程。
在编程车削倒角时.可用两种方式:(1)把车刀刀位点指定在倒角起点处,再C01车削;(2)把车刀定位在倒角的右边延长线上,然后G01车削而成。同时让学生比较哪种方式更为简单和实用。
在普通螺纹加工中.让学生分别使用G92、G76螺纹循环指令来编程加工螺纹.在实训中让学生了解根据导程的大小和螺纹的精度高低选择不同的加工指令更为合适。G92直进式切削和G76斜进式切削。由于切削刀具进刀方式的不同,这两种加工方法有所区别。各自的编程方法也不同,造成加工误差也不同,工件加工后螺纹段的加工精度也有所不同。G92螺纹切削循环采用直进式进刀方式进行螺纹切削,螺纹中径误差较大,但牙形精度较高,一般多用于小螺距高精度螺纹的加工;加工程序较长,在加工中要经常测量。G76螺纹切削循环采用斜进式进刀方式进行螺纹切削,牙形精度较差,但T艺性比较合理编程效率较高,一般适用于大螺距低精度螺纹的加工。在螺纹精度要求不高的情况下,此加工方法更为简捷方便。所以,学生要掌握各自的加丁特点及适用范同,并根据工件的加工特点与工件要求的精度正确灵活地选用这些切削循环指令,然后编制加工程序,并自动加工。
第三阶段:数控加工。
在数控仿真软件加工出合格工件的同学先到数控车床上进行编程加工。由于仿真软件和数控车床是同一个界面,学生短时间内可熟练操纵机床,但需注意以下几点。
(1)要根据工件的材质,所用刀具的几何角度来选择不同的切削参数。经过普车的实训,这将不是难题。
(2)学生编制的程序要先经过图形模拟加工,程序正确后再进行对刀加工。
(3)在首件加工中合理使用程序暂定MOO指令.在精加工前对工件进行测量.看是否需调整刀具补偿.最后加工出合格的工件。
(4)重点突出典型零件的工艺分析,装卡方法的选择、程序编制,调整加工和检验,如果有缺陷,应找出原因并修正。遵循由易到难、由简单到复杂、由单项到综合这一过程,重视在实践教学中培养学生的实践能力和创新能力。
对学生加工的工件,按小组进行互评。学生都有好胜心理,会对对方的工件一丝不苟地检查,不放过任何一个细节。最后教师根据实际情况给出综合性的评价,或者让学生保存自己满意的作品,激发学生的兴趣。学生的学习效果非常明显。
目前,我国制造业进入了一个空前蓬勃发展的新时期,这必然造成数控专业的技术人才的短缺,所以培养现代数控技术人才成为普遍关注的热点。目前,职业学校近几年数控加工技术专业的在校生数大幅度增加,各学校也纷纷在数控加工实习设备上进行投入,保证职校学生的培养质量,满足企业需求。初中生升入职中后由于个性及发展的差异以及社会、家庭环境的影响不同,造成他们的学习差异较大。尤其是《数控铣工实训》作为本专业的重点技能课程,其教学质量直接影响到学生在上机动手操作力和应用能力。如何提高课堂教学质量,在较短时间内让学生从对数控铣工加工技术一无所知到有所了解,再到熟练运用呢?这必须以“学生主体”为基点,既要按照教学计划安排课堂教学,又要尊重学生的认知规律。《数控铣工》实训课程中如何使学生“乐学”,然后达到“会学”?现结合我校情况在此探讨。
一、提高《数控铣工实训》教学质量之一是双师型教师的培养
教育教学的质量在于教师。俗话说,教师有一桶水,才能传授给学生一碗水。数控实训指导教师对数控加工技术掌握的深度和广度以及其教学水平的高低,是制约数控实训教学质量的关键因素。市委市政府于2008年对原韶关市职业高级中学、铁路一中、体校、艺术学校、旅游学校、供销中专等学校实行资源整合,现在我校是国家级重点职业学校,广东省示范职业技术学校。随着普通高中的逐步萎缩乃至完全消失,出现了文化课教师剩余,而专业课教师缺乏的现象。那么,国内很多这样的学校会面临同样的问题。目前,我校专业课教师所占比例为48%,而“双师型”教师占专业课教师的比例为30%,与教育部提出的到2010年中职学校的“双师型”教师比例要达到60%的目标有较大的距离。
我校根据本校实际情况,对非本数控专业教师是这样安排的。在进行数控实习前,为提高教师的实践水平和教学能力,制订了如下计划。①结合本校师资的实际情况,鼓励并支持文化课教师向专业课教师转型。利用“结对子”形式,由本专业学科带头人、骨干教师带非本专业教师(如机电技术、数学、计算机等专业)进行为期四周的《数控铣工加工》实训,辅助专业教师教学。教师转型成功后,学校组织这些老师参加国家、省级的数控培训班,提高这些转型成功教师的理论和实践操作水平。②从普通铣床实习指导教师中,选取具有一定文化功底和理论知识水平的教师,参与数控加工技术有关知识的培训。③要求教师积极参与实践,要求学生完成的课题,教师必须先完成,同时创造条件,鼓励教师参加各类技能竞赛,以赛促练,以交流促进教师职业技能水平的提高。
二、提高《数控铣工实训》教学质量之二是对学生进行过关激励法和互助式教学法
俗话说:万事开头难。在数控铣工教学中,很多时候一些老师觉得很简单的零件编程,不少学生还是感到摸不着头脑,找不到窍门。数控学习的特点可以说是一通百通,因此,突破入门关就显得十分迫切和重要。数控加工技术是在传统机械加工技术基础上发展起来的,在数控铣工实训之前,学生已学习了机械制图、数学、车工工艺学、铣工工艺学、数控铣编程、CAXA制造工程等理论知识的学习,并进行了普通铣工的实习。对零件图的解读、坐标系的建立、坐标点的解算等均有所掌握,特别对零件的加工工艺路线、工作台移动方向等都有了感性认识。但我们的生源层次参差不齐,学生文化基础较差,如何使我们的学生从“乐学”,然后达到“会学”?
在学习他人成功经验的基础上,我归纳总结了以下两种提高实训教学质量的方法。
(1)过关激励法。学生已有知识:经过各种造型的单项训练和组合训练,具备一定的造型能力,初步掌握各种曲面加工刀具选择和切削路径设计方法。(现以实例说明)
教学计划如下所示。实训项目:数控铣工加工;实训周数:4周。实训班级:二年级数控专业1班,人数40人。CAD/CAM:实训室一间。设备:广州数控铣床10台。实训教师:本人、转型成功A老师、转型成功B老师。实训内容:A、B、C、D、E、F(图略)。时间及任务安排:第一周完成A、B两图的手工编程及加工,第二周完成C、D两图的自动编程及加工,第三周完成E、F两图自动编程及加工,第四周学生自由发挥空间想象力。
①过关要求。A. 利用CAXA制造工程师软件进行三维造型:实体或曲面均可,但尺寸必须符合实物要求,形状完整,造型方法恰当。B. 加工工艺:加工方法运用得当,刀具类型和大小适合零件结构特点和尺寸大小,加工参数选择合理。
②过关教学过程。A. 本人最初在CAD/CAM实训室负责帮学生复习手工编程,学生将第一关(A图)编好程序后在仿真软件进行仿真,过关经检查后到机床上机加工;没有过关的继续在CAD/CAM实训室进行编程。如第一关过了,即可进行第二关(B图),用软件造型编程加工。如此类推下去。B. 将学生分为每4人一组,布置任务,明确要求。C. 测绘和造型(一般需半天)要求每位学生都对实物进行测量,分析零件结构,小组讨论画出草图, 每位学生独立尝试各种造型方法,再通过讨论找到最佳的解决途径(必要的时候由转型成功A教师进行适当提示和启发)。D . 在机床实际加工过程中,每位学生独立将程序传入数控铣床,进行机床检查和调试、刀具准备、毛坯装夹、对刀、粗加工、半精加工和精加工,直至全部完成。本人负责过第三、四、五、六关学生的实训指导,转型成功A教师负责在CAD/CAM实训室指导学生造型与编程,转型成功B教师负责指导过第一、二关的学生实训指导。对学得较好的同学,教师可鼓励他们用不同的工艺路线,不同的加工方法进行编程,并引导他们分析比较最佳编程方案,通过练习养成他们多角度、全方位思考问题的习惯,精益求精地学习,使有才能的学生得到充分发展。
③过关奖励。过了第六关,奖励一个纪念品(F图),实训成绩95分;过了第五关,奖励一个纪念品(E图),实训成绩85分;过了第四关,奖励一个纪念品(D图),实训成绩75分。通过层层过关,学生不但提高了实际操作能力,掌握了编程的要领,并且在学习的过程中享受到成功的快乐,学生从“老师要求学”变成“我想要学”。
1 引言
《数控铣实训》是一门实践性很强的专业课程。通过这门课程的学习,不仅要求学生掌握相关的数控铣床加工编程理论,同时还应具备数控铣中级工实践技能水平。实训课程是实现学有所用的重要途径,实训课程的改革与建设是专业改革和建设的基础。在国家对数控人才大量需求的前提下,我们在数控铣实训课程的改革中引入情境设计教学法,按照校企合作、工学结合、情境导向、任务驱动的课程改革模式,对数控铣实训课程中的教学方法、过程及内容进行了重新整合,以情境模块为主体,以综合培养为目标,改革的主要目的是使学生获得职业能力,满足当今社会对数控人才的需求[1]。
2 情境教学法的设计及理念
情境教学法主要以情境为主体引导学生正确的学习方向,使学生由被动学习转为主动学习,采取教中学,学中做,以学生为中心,工作过程系统化的教学方法,科学的教学设计,将学习内容转化为具体的情境,通过过程考核来检验学习效果[2]。
3 情境教学法的实施步骤
情境教学法是在任务明确的情况下,将学习内容转换为具体的情境模块[3],在设计学习情境前,应熟悉本专业教学计划,掌握本领域的能力目标和教学内容,教学内容即是每个学习情境的具体体现,将教学内容划分为七个学习情境,通过这些学习情境的设计培养学生适应各个岗位的能力。
3.1 布置
组织教学:布置实训任务,分组、站位、分工
实训目的:分析图纸,了解加工技术要求、参数、工艺等
3.2 优化
组织教学:听取采纳学生意见和建议、协助学生完成工艺过程的制订
实训目的:工艺分析与工艺路线设计、工件装夹定位
3.3 计划
组织教学:制订加工计划,分析加工中的重点和难点
实训目的:编制加工工艺规程和加工程序,通过图形仿真模拟校验加工程序
3.4 实施
组织教学:装夹、找正、对刀建立工件坐标系、建立刀具半径补偿值、工件加工
实训目的:零件加工、机床维护保养、团队合作
3.5 检测
组织教学:通过自检、互检、教师抽检的方法检测工件
实训目的:零件检测、分析误差原因
3.6 考核
组织教学:程序编辑、对刀建立工件坐标系、加工方法以及知识点采取过程考核
实训目的:能够独立操作机床完成工件各工序加工
3.7 总结
组织教学:根据学生实际情况针对加工中典型问题进行集中讲解,分析零件加工质量
实训目的:自我总结在加工过程中存在的问题,分析零件加工质量并提出改进措施,填写实训报告
4 情境模式教学内容的设计
教学内容的设计容下:
项目名称:平面凸廓类零件工程图
教学目标:
(1)掌握数控铣床程序的编制与调试数控加工程序。
(2)掌握数控铣削加工工艺的制订。
(3)能够正确选择刀具、夹具、量具以及切削用量的确定。
(4)掌握数控铣床刀具补偿功能的正确使用以及刀补值的计算。
(5)掌握零件质量的检验与分析。
下面以平面凸廓类零件为例零件如图1所示
能力目标:
1 专业能力:
(1)会选择轮廓铣刀
(2)会编制轮廓零件加工程序
(3)会操作机床铣削轮廓零件
2 方法能力:
(1)会编制轮廓零件数控铣加工工艺
(2)会检测分析轮廓精度及补偿
3 社会能力
(1)培养独立分析和解决问题的能力
(2)培养团队协作能力
4 教学方法
任务教学法、情境教学法
5 教学组织
全班40-50人分两组,每一组分成四小组,由两位实训指导教师共同指导。
6 教学环境
标准化实训中心
7 教学资源
数控铣床
8 教学内容:
(1)数控铣床编程以及程序的调试过程
(2)零件铣削加工工艺的制订
(3)零件加工刀具、夹具、量具的选择和切削用量的确定。
(4)刀具半径补偿功能的应用以及粗、精加工刀补值的计算
(5)工件检测与质量分析
(6)常用编程指令介绍
(7)设备维护与保养常识
教学重点、难点:
(1)常用编程指令介绍
(2)数控铣加工编程的基础知识
(3)刀具半径补偿功能的应用
(4)工件质量问题分析以及处理方法
学生应具备的能力:
(1)具备读图能力
(2)具备机床的基本操作能力
(3)工件检测与质量分析以及解决方法
5 结束语
采用情境教学法,教师除具备基本的教学方法之外,教师还应学会变通,根据实训过程中的实际情况和每个学生的差异进行针对性的教学指导,以学生为本,将理论与实践结合起来,使学生掌握专业操作技能的同时,不断提高学生的独立思考能力以及创新能力。实训教师应该加强巡回指导,重视学生反馈,加强过程管理,加强安全防范意识,加强学生动手能力,针对动手能力较差或不愿意动手同学应采取引导措施。 数控铣实训对于学生是学习的过程,对老师是不断提高的过程。教师在教学中要关注专业动向不断改进教学模式,完善教学方法,不断提高教学质量,为社会培养出更多理论知识扎实,实践本领过硬的优秀人才。
参考文献