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数控车实训课程是一门理论性和实践性都很强的学科,针对学生的实际学习情况和特点,不少教师都在应用任务单导学模式,以此调动其学习数控车实训知识的主动性与积极性,培养学生创新思维与自主探究能力。任务单导学模式以任务为主线,学生为主体,强调发挥学生的自主学习与主体性的主导作用。
一、任务单导学模式在数控车实训教学中的重要作用
1.有利于调动学生参与实训的积极性,培养学生的自主动手能力。学生的实训积极性往往来自其需求或兴趣,由于教师设计的教学任务与学生的学习、兴趣、爱好、需求或生活有关,容易激发学生的学习兴趣,其实训积极性就得以调动。在任务单导学模式下,学生占据主动地位,知识的构建,教师是教学过程的指导者与辅助者,教材内容不再是教师的传授内容,而是学生主动构建的对象,在引导学生完成学习任务的同时,培养其自主学习能力。
2.有利于培养学生的实践能力与创新精神。使用任务单导学模式进行数控车实训教学,本质上就是学生动手创造与实践的过程,学生要想完成教师制定的任务,就需要大胆想象、善于动脑思考,主动探索和实践,从而培养实践能力与创新精神。
3.有利于培养学生的团队合作意识。在任务单导学模式中,开展数控车实训教学,教师可以根据学生实际情况,把学生进行分组,通过互相帮助、讨论交流、取长补短,一起分析和解决问题,使学生的思维能力得以充分展现,看法、方法和观点得到交流,并用团队智慧完成任务。
二、任务单导学模式在数控车实训教学中的实施
1.设计任务。任务单导学模式在数控车实训教学中,首先需要教师设计任务,在设计任务过程中需要始终从学生角度出发,根据学生实际学习情况和水平,设计每一任务模块,并且需要针对不同学生的学习程度设计不同层次的任务,任务要有层次感,目的在于帮助所有层次学生取得进步,体验到成功的喜悦与满足感。例如,在三角形螺纹这一加工任务模块中,主要有以下三个子任务:一是三角形圆柱内螺纹加工;二是三角形圆柱外螺纹加工;三是三角形圆锥外螺纹加工,通过这三个任务提高学生的三角形螺纹加工操作水平与实践能力。
2.布置任务。在数控车实训课堂教学中,教师使用任务单导学模式,需要把本节课实训任务呈现给学生,在任务布置好之后,需要引导出这一任务包含的理论知识点、任务目的和任务目标等。例如,还以上文三角形螺纹加工为例,教师通过对任务的设置与点评,引出使用的理论知识点:三角形螺纹加工指令有G92、G76、G32格式,这三种三角形螺纹加工指令在编程过程中有什么不同点?在具体加工实训过程中,刀具路径有哪些区别?内螺纹、外螺纹和锥螺纹的小径该如何计算等。
3.完成任务。在数控车实训教学中运用任务单导学模式,完成任务是一个完全开放的教学环节,目的在于让学生在自主学习探究过程中,完成对理论知识的巩固与理解。在任务完成阶段,教师只是引导者和辅助者,需要多鼓励和支持学生,让所有学生都能够大胆、自由地完成实训任务。教师需要放下身份,走进学生当中,主动观察和指导学生,对于学生在实训操作中出现的问题,及时主动指导。例如,教师可以把学生分成5人小组,并且每个小组的任务要求不同,小组内部不仅要合作而且要竞争,在具体操作实训中,重视分层要求,满足各个层次学生的学习需求,从而使整体学生的个性得以充分展现,这样不仅能达到教学目的,学生也能学有所获,培养团队合作意识,掌握自我协调技巧。同时,创造和谐民主、轻松愉悦的课程实训氛围,开拓学生的思维。
4.效果评价。在任务单导学模式下开展数控车实训教学,效果评价十分重要。评价中营造和谐平等的氛围,在恰当的时候引导学生发言,发表对任务中问题的看法或意见,进行讨论交流,并且在讨论中学会比较、思考,敢于创新、表现自我。这样能够重点培养学生的创新意识,有效培养学生对数控车实训课堂的学习兴趣,学生的学习积极性、主动性、创新意识和实践能力都能够得到有效提高。另外,在教学活动中,针对学生任务完成情况与表现,教师都应该给予客观的评价,关注学生在实训操作中获取知识的过程,发展变化、情感和思维方式及学生的参与态度等,培养分析和解决问题的能力,鼓励创新。例如,各小组学生组织讨论和分析在完成三角螺纹加工任务,评价学生获得的经验、发现的问题和解决问题的方法等,对鼓励学生主动探究、合作解决问题具有激励作用。
5.归纳总结。任务单导学模式下开展数控车实训教学,在教学活动的最后阶段,教师能够对课堂进行整体归纳总结。任务驱动教学思想是将新理论知识融入任务操作中,但常忽视知识的完整性、系统性和逻辑性,这些理论知识在学生头脑中还是零散的,在一节课、一个单元后,教师应该引导学生对学习的知识进行归纳和总结,加深对重点知识的理解与掌握,从真正意义上完成知识构建。
三、结语
实训教学是技工学校的一门十分重要的主课。机械专业的学生通常要学习钳工、普车、数车等实训课程。如何培养越来越多的技能型人才,对于学校而言,就是让学生更好地掌握更多的技能;但对于教师而言,则是提高实训教学效率。现如今大部分中职学校通常都是机床少学生多,就拿本校来讲,从2005年开办数控专业至今,每年都有两班共90名左右的学生,可实训机台只有12台,数控专业教师也只有6名,师资配比严重失调。那如何充分利用学校现有的教学资源,科学合理安排实训教学,提高实训教学效率就成了各校一直在探讨的一项重要课题。我校主要从以下几个方面对数控编程与操作的实训教学进行了改革,就目前实施的情况来看,效果显著。
一、实训课的安排更趋科学化
校实训形式各种各样,一般可分为两种:集中实训及分散实训。
集中实训是在学期内安排一段时间进行实训(一般安排在近学期末或临毕业的最后一个学期居多)。时间较长,可以是几个月或者整个学期,学生全部停课进行实训。一般有校办工厂的大中专院校都采取这样的实训方式。这种实训方式近似于学生的第三年校外实习,能更好地使学生和社会接轨,但同时由于工厂中的数控设备都比较昂贵,生产任务紧,不可能让没有经验的学生进行太多操作,有利有弊。
由于我校没有校办工厂,所以只能采取分散实训的方法。分散实训是把集中实训的课时安排到每个学期每一周,即每周安排一定量的实训课,以学期为单位不断增加实训课课时。如本校通常在第二学期上开设4课时的数控机床编程理论课、4课时的数控操作实训课;第二学期下开设14—16课时的数控操作实训课、4课时的数控仿真模拟课。就目前看来,这种方法效果较好,虽然学生没办法体会到工厂的实际操作现况,但学生能有更多的动手机会,同时学习理论课程的积极性大大提高,更好地做到理论联系实际。不过由于实训课实践时间有限,安排实训内容有一定难度。这就要求实训教师合理安排每节课内容,在有限的练习时间内提高效率。
二、建立数控教学组,实行模块化和一体化教学
当前实训普遍存在的问题是课程安排不够合理,大家都普遍认为学生既然不喜欢学习理论知识,那么上机操作后技能自然会提高,所以以前本校在课程设置上也是直接安排操作实践课,在实践之前讲点所需的理论知识,导致了学生对理论知识一知半解不能很好应用于实训中,实训课的效率大大降低。笔者认为学生进入实训室后不应该再训练编程,如程序的编写和录入就很浪费时间。对机床主要的实训内容应该是机床的基本操作,如建立坐标系,修改刀补,产品的加工等。所以我校为了解决这个问题,专门组建了数控教学组,采取模块化和一体化的教学方式。
这里所指的模块化教学主要是指对数控实训教学划分成三个模块:基础(普车)实训模块(第二学期上已完成)、模拟实训模块、专项(实际)操作实训模块。“一体化”教学指的是数控编程理论和实训课的“一体化”教学,即理论课由一位老师来上,实训课因需分组进行,一个班需要多位实习指导老师进行指导,但可以由上理论课的老师负责,统一安排实训课题及实训进度,由各指导老师分组实施。我校由于数控教师有限,所以通常都是一个教师负责上半学期两个班4课时理论、4课时实训。在4节课的理论教学中要着重讲授程序的编制,让学生能熟练根据图纸要求编写所需程序;4节课的实训着重讲授机床的一些基础操作,如输入程序、模拟走刀等等。在学期结束,学生基本可以进行简单工件的编程和加工。下半学期由该位教师为主导,加派四位实习教师参与两班的数控实训教学。理论教师统一安排实训课题及实训进度,由各指导老师分组实施,避免重复讲解。理论课教师在实训前,应先分析图样要求,讲解产品加工工艺过程、刀具选择及加工过程注意事项等,再让学生根据图纸进行编程,期间教师可以用仿真软件模拟结果给学生参考。在开始实训之前,理论课教师要负责批改学生的手写程序,指出错误及不足之处。而后在实训过程中由实训指导教师先把正确程序编入机床,学生加工时就可直接调用(之前已安排一定学时的程序录入练习),将大大提高实训效率。
三、仿真与实操相结合
仿真模拟作为中级考证的一项内容,我校专门开设了相应的课程。数控模拟软件,可以逼真的仿真加工现场:机床型号(大、中、小)和系统(FANUC和SIEMENS)能按要求设置,可以仿真与现场同样的屏幕配置和功能,实时地解释NC代码并生成机床进给指令;提供与真实的CNC机床类似的操作面板;提供视图放大、缩小功能的设置;帮助功能(碰撞、过载);使用对话框可以方便的进行刀具和功能的设置;可以同时显示刀具与偏移路径;NC校验功能;代码向导功能;帮助功能……学生可根据图纸要求,安排零件的加工工序,确定粗加工、半粗加工、精加工所对应的不同加工表面的刀具、切削用量、进退刀路径、主轴转速等参数,输入程序后就可进行动态仿真加工轨迹,并动态显示出粗加工、半粗加工、精加工整个加工过程。学生可以自检程序的对错,检验工件的合格,及时调整程序或刀补等等。
基于仿真的强大功效,同时为了解决学生不能人手一机操作和数控耗材过大的问题,我校把数控实训和仿真教学紧密结合。仿真教师和5位实训教师组成教学组,安排教学内容。如讲授G00、G01指令时,理论课教师先讲解两个指令的用法、指令走刀和普车车削间的联系,学生掌握后按图纸要求进行编程;仿真模拟课上学生可根据编好的程序进行仿真模拟,及时订正程序的错误,对走刀路线做到心中有数;实训课上学生根据模拟过的程序进行实际加工,实训课教师检验工件是否合格,总结程序、操作中的错误。
同时,为了在实操中节约材料,我校实训还采取了以下措施:
学生在实训过程中可以分阶段采用不同的材料进行加工。实训之初,学生对机床操作不太熟悉,容易发生撞刀等事故,此时实训可以用圆木棒或尼龙棒加工以保护刀具;实训后期随着学生的技能的提高可采用钢件进行加工,适应考试需要。
学生实训加工出的产品通常不具备使用价值,多数闲置或废弃,因此可以合理设计加工图纸,在不影响实训效果的情况下适当减小加工余量,同时也可把加工过的钢件用于普车实习的手动操作练习,这都将大大降低材料的成本。
提高学生的节约意识,规范学生对刀具、工具和量具的使用方法,减少刀片的损耗和量具的损毁。
总之,各校都在数控实训教学上花费了很多的精力进行改革,其目的就只有一个:提高实训效率,培养更多适应社会需求的学生。
中职教育得到大力发展。现在学生的文化素质普遍偏低,学生对专业技能的需求比较强,企业对学生技能水平的高低也很重视,家长和社会对中职学生的期望值也不断在提高。
职业教育应在“做中学、做中教”,只有在做中教才是真正的教,只有在做中学才是真正的学。我们教育工作者要从实践来提升的自己教学方法,目前数控专业学生的动手能力已达到相对较高水平,但由于教学手法单一、欠缺创新、分摊到每个学生身上的操作时间少、实训课堂教学效率低等原因,如何在各种因素限制中推动专业课做到做中学,学中做呢?
下面我从中职数控车实训“做中学,学中做”改革展开论述。
一、数控车实训教学现状和存在的问题
(1)学生基础薄弱。中职数控专业生源主要是面向初中毕业生,他们的知识基础相对较差、学习的目的性不强,在传统的教学模式下要学好数控车床的编程与操作,并非易事,也达不到让学生养成自我学习的目标。
(2)教师教学单一、欠缺创新。近年来数控专业经过几年的建设和发展,已经有一支相对比较专业的教师队伍,由于学生刚刚接触专业知识,对专业理解不够,教师的传统、单一的教学是无法激发学生的学习热情,调动学生学习的积极性,直接导致实训课堂教学效率低下。
(3)在数车实训的教学中,有的教师只是把学生的上课地点从教室搬到实训车间,先讲一堆的理论,然后老师做示范,学生再模仿,在这个过程中,学生只是机械的模仿,以后的工作中创新能力将会欠缺。真正的“做中学,学中做”绝不是理论教学和实训教学的简单组合,而是将理论教学内容和技能训练有机的结合,要求教师从学生技能技巧形成的认知规律出发,突出以学生为主体,学生要在课堂上动起来,学与做一体,做到理论和实践相联系,提高学生自主学习的能力。
二、中职数车实训实行“做中学、学中做”改革意义
在中职数车实训实行“做中学,学中做”的实践教学改革,其目的在于实现对学生的职业行为感知,职业行为认知和职业能力养成的培养目标。
(1)“做中学、做中教” 充分发挥教师的主导作用和突出学生的主体地位,在中职数控车实训中是比较适应中职学生特点的教学模式,也有利于改变实训教师创新教学方法,“做中学”是当前我校数控车实训中改革的主流,是以工作项目或典型任务的实践活动为载体,体现为理论和实践一体化特点,在做的过程中反思与总结。“学中做”是以学习理论知识为主线,通过理论结合实践活动来完善的整个教学过程。同时具有与理论体系相适应的实验、实训、实习、设计等实践教学体系。
(2)“做中学、做中教”的教育理念就是一种体验教育。改变实训教师的教学方式和角色,也改变学生的学习方式,它强调的是在教学过程中,以学生为中心,强调学生的主体参与,突出交流沟通、理解与合作。使学生通过亲身体验,让所有学生的观察、提问、设想、动手实践相互交流评价过程的过程中愉快地学习,获取对自然及其规律的认识和感受,体验并学习、把握知识,总结学习做人做事的基本道理,唤起学生的好奇心,从而有效地激发学生的积极性和主动性。
三、如何实施“做中学”、“学中做”
(1)首先要有效地发挥教师主导作用。在数控车实训中传统教学是理论教学与实践教学分开进行的,往往是教师讲授,学生被动接受。教师主导作用发挥的淋漓尽致,但学生实质上是没有主动、积极地投入学习,教师的主导作用应体现为保证学生主体性的充分发挥,在这种思想指导下,教师在教学过程中,是学生的导师和学习伙伴,是教学活动的组织者、策划者和导演者。在教学过程中,教师作为指导者,不断引导学生独立学习、查阅资料、动手实践、亲身体验,使学生真正成为学习的主人。学生参与教育活动的全过程,这种教学方式,充分体现出学生的自我教育意识,充分发挥了学生的内在积极性的转变。
(2)合理设计实训项目,提高学生学习兴趣。项目设计应激发学生的学习兴趣,充分调动学生的学习积极性。每一实训项目既要考虑可操作性,可控性,也要考虑其安全性,这包括设备的安全和实训人员的安全。在实训方案设计时,要考虑该实训项目对机器的损坏程度和可能发生的人身伤害事故。实训项目的的设计还要考虑时效性,社会需要的新技术和新工艺在实训项目中的体现程度,过时的技术将使学生在走上工作岗位时缺乏竞争力。新颖与趣味性的实训项目过程会使学生在技能的获取上主动而不乏味并能激发创造潜能。良好的学习氛围、浓厚的学习兴趣也能弥补物资基础的不足。
(3)明确实训课教学改革。强调教师职责不仅仅是教会学生知识和技能,在数控车实训课的一系列“做中W、学中做”的实践教学改革,以强化职业能力、创新能力和就业能力培养为目标,设计各种场景,推行一体化的情景教学方法,通过采用各种案例教学法、角色扮演法和项目任务驱动法,既提高学生学习兴趣的同时,也有效地将理论知识的传授与实践技能的训练加以有机的结合。
(4)实 现“做中学做中教”的最效途径是工学结合、校企合作,“工学结合、校企合作”,它更能凸显职业教育必须“联系实际”的实践性本质,更加强调了职业教育必须与企业相结合的社会性特征,更加深刻地反映出职业教育的“做中教、做中学”的基本规律。
总之,“做中学,学中做”既是一种教学方式的改革,更是一种教学思想的创新,在探索前行中必然困难重重,问题丛生,这就需要任课教师有足够的勇气和不懈的毅力,加强各个科任之间的交流,有机会的话可以走出校园,寻找其他学校比较有经验的教师一起交流合作。总之,我们一定要在不断学习的基础上,在实施教学过程中,继续坚持用“做中学,学中做”教学理念,不断完善教学方法,为社会培养更多的实用人才。
参考文献:
[1]陶行知.陶行知全集(第一卷)[M].成都:四川教育出版社,1991.
随着社会的发展,科技的进步,数控加工技术已经在现代加工制造业中占据重要地位。企业的需求和人才的缺口已经成为社会的重大矛盾,如何为企业尽快培养出高素质的复合型人才,是职业学校亟待解决的课题。
我校是个年轻的学校,尽管建校时间不长,但是为数控专业教学配备了足够数量的数控车床和数控仿真实验室,为顺利实施数车项目教学打下了坚实的硬件基础。笔者在多年进行数车实训教学中不断总结,感悟到运用数控仿真软件进行数车项目教学有事半功倍的效果。
一、数车实训传统教学模式存在的问题
1.学习效率低
在数车实训中,传统的教学模式是教师在机床上现场示范,学生看过老师示范后就各自上机练习。以这种教学模式开展实训教学,学生在数车实训中的学习效率比较低。因为数控机床一般是封闭式结构,学生只能和教师一起站在机床的一侧进行学习。因人数众多,可见范围窄,多数学生看不清老师的示范,直接导致学生的学习效率降低。
2.存在安全隐患
在传统教学模式下,教师在数控车床上进行示范操作后,直接让学生上机床操作,大部分学生会因未看清示范而不知如何处理所遇到的问题,甚至会因操作不当而导致撞车。
另外,学生会因没看清老师的示范,对机床心存恐惧而蹑手蹑脚,不能大胆操作机床,使其学习兴趣大大降低。
二、运用数控仿真软件进行数车项目教学的优势
1.数控仿真软件的优点
(1)丰富的刀具材料库
该软件采用数据库统一管理刀具材料和性能参数库,刀具库含数百种不同材料和形状的车刀、铣刀,支持用户自定义刀具以及相关特征参数。
(2)机床操作全过程仿真
该软件能够仿真机床操作的整个过程,毛坯定义、工件装夹、压板安装、基准对刀、安装刀具、机床手动操作等仿真。
(3)加工运行全环境仿真
该软件支持仿真数控程序的自动运行和MDI运行模式,三维工件的实时切削,刀具轨迹的三维显示,提供刀具补偿、坐标系设置等系统参数的设定。
2.仿真软件的应用提升实训项目教学效果
(1)利用仿真软件降低实训成本,提高训练效果
在职业学校对教学成本进行一定控制的前提下,教师使用数控仿真软件可以弥补数控实习所带来的投入大、成本高、消耗大的问题。
一方面,实训教师可以利用仿真软件降低实训成本。学生利用仿真软件对机床面板、刀等进行熟悉和模拟操作,学生如果对自己的模拟操作不满意,可以轻松对实习过程进行初始化;对已完成的实习进行回顾,而后多次练习就能达到事半功倍的效果;另一方面,实训教师利用仿真软件能避免学生初期实习时的操作安全问题,又可以克服人多机少的矛盾,使实习的安排达到多样性。
(2)利用数控仿真提高学生的学习兴趣
传统的数控机床教学因为教学的局限性和存在的安全隐患,容易让学生失去兴趣。我校在引入仿真软件进行教学后,根据实训项目教学的要求安排学生训练,学生所编写的程序可以直接在仿真软件上进行模拟加工,零件的加工过程也和实际加工相似,学生可以从任意角度观察数控车床加工过程。毛坯加工为成品的过程更加直观,便于学习和掌握。教师布置的编程与操作的作业也可以直接在仿真系统上进行检查,使学生对这门课程有了浓厚的学习兴趣。
三、数控仿真软件在实训教学中存在的误区
1.学生过于注重仿真训练,忽视实训操作
数控仿真软件只是对加工过程的模拟,并非真实的加工,无法替代实际机床,更无法替代学生在切削加工时的感受。尤其在切削用量的选择方面及刀具的使用方面,仿真软件只能在切削深度过大时才报警,对刀具材质及角度等方面不能做出及时准确的反应。另外,在尺寸控制方面对操作者要求不高,与实际加工的尺寸控制过程明显不同。长此下去,容易使学生养成工作轻率的毛病,而且往往忽视对切削用量、刀具选择、零件尺寸精度控制等关键因素的思考。这样的程序一旦用于实际操作,就很容易出现故障,影响加工质量,继而影响到实习或生产效率。
2.不利于培养学生的安全生产意识
在实际加工过程中,机器不会给人出错的机会,一旦出错,轻者零件报废,重者机器损坏,甚至造成人身事故。这就要求学生在加工过程中必须按照操作规程进行,但在仿真系统中,如果出现撞刀、撞机床等严重错误,只是弹出一个对话框提示,长期下去会让学生对安全生产麻痹大意。
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。
1.缺乏职业意识和吃苦耐劳的敬业精神随着国家对职业教育的大力投入,职业学校添置了大量数控设备,逐步走出了数控加工实习实训设备不足的窘境,在增加学生数控机床操作时间的同时,大幅削减甚至取消普通加工的实习时间,忽视了钳工、普车等普通加工对学生职业意识特别是吃苦耐劳精神的培养作用。
2.操作能力特别是解决实际问题的能力差很多学校虽然添置了大量数控设备,但出于人身、机床安全方面的考虑,学生的实习材料大多还是铝料、塑料,并没有进入真刀实枪的实战,只是把原来在电脑上的模拟搬到了数控机床上。学生到了企业感觉好像什么都学过,但什么也不会做,需要企业重新培养。
3.工艺分析能力基本就是一张白纸有些学校实行从课堂一步到数控机床的教学模式,使得作为数控加工工人必须具备的金属切削原理与刀具、机械制造工艺学等专业基础、专业工艺知识等不能通过实践得到检验,丧失了理论指导实习、实习中总结理论的锻炼机会,很多学生在离开学校时已经把这些应该掌握的专业知识还给了老师。
4.动手能力差,手脑并用的能力更差在制造业工作,动手能力最重要。但事实是学数车的不会磨刀,学数铣的不会装夹。很多学校把职业技能鉴定也搞成了应试教育,考什么练什么,更有甚者要求学生背程序。虽然在目前的职业技能鉴定模式下,绝大多数学生都可以在毕业前顺利取得数控中级职业资格证书,但企业不认可,学生也没自信,最后转行也就成了必然。
5.质量意识薄弱,测量能力差质量是企业的生命线,是企业生存和发展的根本。学校的“60分万岁”跟企业的合格产品完全是两码事,要生产出合格的产品,就要求工人要有很强的质量意识,具备很好的测量能力。会开数控机床,会编制加工程序,不代表就会测量,特别是关联精度的控制。
6.适应、应变能力差企业根据生产需要进行岗位调整时发现,由于有些学校忽视专业知识和普通加工实训的教学,学生适应、应变能力极差,不要说换设备、换工种,就是换数控系统也不行,会法兰克的不懂华中,会华中的不知道广数。个别学校甚至给数控设备配上电脑,把手工编程的教学也免了。
二、普通加工实训对数控专业教学的作用
现代制造技术是在传统加工技术的基础上发展起来的,自动化的数控机床离不开钳、车、铣、刨、磨等普通加工技术,离开了普通加工技术的奠基作用,数控加工专业教学就是空中楼阁。
1.钳工实训对数控加工专业教学的作用钳工是机械制造中最古老的金属加工技术,具有两千多年的历史。19世纪以后,各种机床的发展和普及,特别是数控加工技术的广泛应用,使大部分钳工作业实现了机械化和自动化,但在机械制造过程中钳工仍是广泛应用的基本技术。钳工作为一种以手工操作为主的工种,在数控专业教学中对学生职业道德、职业素质特别是吃苦耐劳精神的培养具有不可替代的作用。首先,通过钳工实训,可以提高和培养学生的工程实践能力、创新意识和创新能力,培养学生的劳动观点、质量和经济观念,让学生熟悉安全文明生产知识,养成安全文明生产的习惯。钳工实训需要学生细心观察,反复实践,失败了就从头再来,对培养学生一丝不苟、严谨踏实的工作作风最有效。其次,通过钳工实训可以让学生掌握作为机械操作工人必须掌握的钻削、锯削、锉削、铰孔、钻头刃磨、攻丝套丝等基本操作技能,锻炼和提高他们在数控加工中经常用到的画线技能。钳工制作最讲究加工工艺,所以钳工实训也是一个提高学生工艺分析能力的很好途径。再次,通过钳工实训可以更快地提高学生的测量技能。钳工实训可以说是所有机械加工工种中使用量具种类最多、使用最频繁的工种之一,通过钳工实训可以让学生掌握大多数量具的使用和测量技巧。钳工锉配可以让学生更好地理解尺寸精度与形位精度的关系,有利于对学生精度概念和质量意识的培养。第四,通过钳工实训可以培养学生的团队协作精神。学校装配钳工的实训一般分小组进行,需要学生协作完成,有利于提高学生的人际协调素质和沟通素质,激发学生的创造创新精神。学生在完成装配任务的过程中,学习常见机构的装配技巧,体验零件质量对装配精度的直接影响,提高常用夹具的使用技能。
2.普车普铣实训对数控加工专业教学的作用数控机床就是在普通机床的基础上加装了计算机数控系统。数控专业开设普车普铣实训,可以为数车数铣技能教学打好基础。通过普车实训,可以让学生对金属切削过程有一个明确的认识,熟悉工件的装夹、刀具的安装、切削原理、走刀路线、技术测量与精度控制、工艺参数等知识与操作技能,使学生对机床切削加工有一个感性认识。普通机床操作是数控机床操作的基础,在学习数车数铣前学好普车普铣技能可以起到事半功倍的作用。
首先,通过普车普铣实训,可以提高学生操作机床的水平。普车普铣上有多个操作手柄,可以充分训练学生的眼、脑、手脚的协调性、灵活性,使学生成为身手敏捷、反应快速、动作准确连贯的熟练操作者。而在数车数铣上,并没有这么好的练习效果。
其次,通过普车普铣实训,可以强化学生对切削过程和切削用量的感性认识。一些熟练有经验的车工师傅看铁屑形态、凭进刀切削时手的感觉,就可以判断出有多大的切削用量,判断出切削用量是否合理,这种手感在数车数铣上是学不到的。由于普车普铣加工是开放的,学生可以观察到整个切削过程,更容易感觉到声音、振动,观察到铁屑的形状及颜色等,也容易察觉到机床是否存在事故隐患,对刚性、变形、顺铣逆铣的差别等也有更直观的认识。
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。
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.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。
【关键词】
数控车工实训;职业技能;教学策略
开展数控车工实训课,其可以有效检验学生对专业知识技能的掌握程度,因此,在数控车工实训课中,教师应注重实践教学环节的把握,将学生掌握的基础理论知识有效应用于实践教学中,提高学生的实践技能和创新探索能力,使培养的技能型应用人才毕业后能适应社会的发展需要。
1 精心设计课堂,使学生具有良好的职业素质
在数控车工实训中,首先应要求学生应充分掌握基本的基础知识,包括数控机床的生产特点及数控加工技术等,这就要求教师需要利用多媒体软件将数控机床的背景,发展历程、生产特点及数控加工技术以播放视频的形式展现在学生面前,使学生充分了解现代化机械制造的先进性,具有质量稳定、生产率高,加工适应性强的数控加工技术,让学生充分了解数控加工技术与普通机床加工的区别,充分调动学生学习的自觉性和积极性,以达到事半功倍的效果。例如学习《数控加工工艺与技能训练》时,该教材具有知识面广、实用性强、理论与实践一体化的特点,其大部分课题的内容都是根据课题内容要求来安排相关理论知识、数值计算、零件加工程序简图清单、形成零件加工程序等结构进行编排的,为了使内容讲解条理化,首先,教师应根据课题内容来明确实习教学目标;其次,加强理论知识讲解,根据零件图样的基础要求进行图样分析,并明确教学中的重点、难点;再者,进行工艺分析和数值计算,包括选用的机床型号、刀具类型及材料的性质等,准确进行数值的计算;最后,编制详细的零件加工程序,并进行程序校验与首件加工。另外,在数控加工实训课中,应将安全生产放在第一位,坚持文明生产和安全操作规程的原则,让学生充分认识到安全文明生产是提高企业经济效益的重要保障,尤其是对于高速运转机床的安全生产,这就要求学生必须充分掌握数控机床的性能,养成文明生产的良好习惯,并养成严谨负责的工作作风,做好数控车床维护技术保养,从而培养学生良好的职业素质。
2 利用数控仿真系统为学生营造一个虚拟环境
数控加工仿真系统的面板、按键功能是与数控机床操作系统是一样的,但数控加工仿真系统没有任何安全隐患,采用现代化的数控加工仿真系统,学生可以大胆地去尝试和练习,并且其可以实现以下几个功能:第一,可以实现模拟演示功能,学生可以按照相关标准要求进行模拟演示;第二,程序自诊断功能,其不仅可以自动检测出学生编制的数控程序,详细分析出学生出现错误的原因,也可以实现三维测量功能,这些功能在真实设备上是不能实现的,因此,采用数控加工仿真软件不仅可以让学生全面掌握数控操作的基本知识,也可以培养学生的实践能力和创新思维能力,同时也可以锻炼学生的胆量,让学生积极、主动的参与到数控加工实训中,使学生树立学习的自信心。
3 注重实训课的合理安排
由于数控机床的种类较多,其结构、性能及操作系统也有所不一样,特别是不同的车床,其控制面板和辅助功能是完全不一样的,所以,在实训课中,必须让学生对车床的结构、控制面板和操作系统有一定的了解,当学生充分掌握数控机床的基本知识后,教师可以给学生一些圆弧等模型零件的加工程序,通过在教师的帮助和指导下,让学生根据相关要求进行输入,这样不仅可以让学生更深层次的了解车床的性能,也可以充分掌握操作的规程;再者,为了让学生充分掌握所要操作的内容及技术要求,教师应要求学生对简单零件的图纸进行查看,明确加工的程序,例如切削用量、选择刀具等,手工编写加工程序单,编制刀路线图等技术;最后,在数控实训课中,教师可以要求学生按照自己所编写的工艺路线独自加工完成零件,根据考级要求让学生充分掌握各类辅助功能,加工先从轴类零件、内外螺纹零件开始训练,待学生熟练掌握车制机床轴、车制内外球面等复杂零件后,再进行高难度复杂零件加工的训练,从而培养学生独立思考的能力和实践能力。
4 坚持学生个性化差异和因材施教的原则
学生是数控机床实训课中的主要学习者,其主要以培养学生的操作技能和科技能力为目标,因此,在数控机床实训课中,第一,教师应根据学生的心理和生理特征有针对性的开展教学;第二,应坚持学生个性化差异和因材施教的原则,使学生的实际操作能力得到提高。对于操作能力不是很强的学生来说,教师应认真讲解数控机床的操作技术,帮助学生理解操作基础的基本内涵,从而培养学生的动手能力。例如进行有关刀尖圆弧半径补偿的加工时候,对于理解能力不是很好的学生来说,其可能无法理解在编程过程中对刀补的内含,因此,针对这种情况,教师可以给学生加工的模拟图纸,让学生充分了解到在数控加工过程中都是依据这些轮廓的零件来进行编程的,由于刀具具有特定的半径,并且刀具中心的运动轨迹并不等于加工零件的实际轮廓,其是偏移轮廓一个刀具半径值加上刀具磨损以及加工余量,所以,在加工外轮廓时,应将刀具中心运动轨迹偏移加工零件的外轮廓表面的一个刀具半径值,同理,进行内轮廓加工时,应将刀具中心运动轨迹偏移内轮廓表面一个半径值。然而,对于操作技能较好的学生,在实训课中,教师应适当加大操作难度,科学、合理的改变一些教学内容,使学生的操作技能水平得到提升。
5 总结
数控机床实训课是各类中职院校的一门专业课程,加强数控车工实训教学,不仅可以培养学生的实践操作能力和创新能力,也可以为企业输送高技能应用型人才,因此,加强数控车工实训教学是非常有必要的。
二、数控车床实习课堂管理方法
参加数控车床实习的学生是需要经过学习一定的相关理论知识之后才能进行操作实习的,如数控车床编程基础知识、数车加工工艺知识、数车编程仿真加工等等,另外最重要的就是要让学生先学习一些相关的安全操作及安全生产知识。虽然这些学生有些课前准备的知识,但在数控车床实习中还是不能独立有秩序地进行数控车床实习,还必须进行有效的管理。那么课堂管理的方法有哪些呢?笔者从以下几个方面进行阐述。
1.数车实习课前、课堂结束时的组织
在每次上实习课之前,最好先让学生集合。集合后可以检查学生的考勤情况、讲解并派发当天的实习任务,提示给学生一些相关的安全操作、安全生产知识等等。在临近课堂结束前,也要让学生集合。集合后可以总结当天实习情况,可以先让学生代表总结,接着教师总结,总结的内容可以是学生当天的实习情况,如表扬当天实习中表现突出的学生或批评表现差的学生、简单讲解分析实习任务的加工方法、学生的安全操作问题、实习室的卫生情况、机床的保养情况等等。
2.数控车床实习课堂文明生产及安全操作技术
数控车床实习文明生产、安全注意事项必须贯穿于整个数控车床实习中,一定要让学生熟知。(1)文明生产。文明生产是企业管理中一项十分重要的内容,它直接影响产品质量、设备和工夹量具的使用效果及寿命以及操作工人技能的发挥。中等职业技术学校的学生是工厂技术工人的后备力量,教师从开始进行数控车床实习时,就要重视培养学生文明生产的良好习惯。因此,操作者在整个操作过程中必须做到以下几点:①进入数控车床实习室后,应服从安排,听从指挥,严格按照教师的教学安排,由浅入深展开学习,不要擅自启动或操作数控车床系统,防止安全事故发生;②操作前,应该仔细检查车床各部分机构是否完好;③操作数控系统时,对各按键及开关的操作不得用力过猛、过大,应轻触慎用;④虽然数控车削加工是自动进行的,但不允许随意离开生产岗位。(2)安全操作技术。在操作时,学生必须按照课堂规定,自觉遵守安全技术条例,并认真做到以下几点:①刀具装夹要牢固,刀头伸出部位不要过长,刀具下垫片的形状和尺寸应与刀体形状、尺寸一致,垫片应尽可能少而平;②装卸工件时,卡盘扳手应随手取下,不得留放在插孔上,避免开车时飞出,造成伤人及设备事故;③完成对刀后,要认真检查程序(或传真图形)才能加工;④在数控车削过程中,一定要关门操作,防止铁屑、崩刃、工件等飞出;⑤切削时产生的带状切屑、螺旋状的长切屑由于温度高,卷切力强,对操作者危害较大,应尽量改变加工参数、刀具角度等,避免意外发生。在清理切屑时应使用钩子及时清除,严禁用手拉拽。
3.强化数控车床课堂管理规范
在数控车床实习课堂上,教师可以根据个人管理方法的不同以及学生的个性制定相关的纪律,并监督学生的操作规范,养成良好的操作习惯。(1)纪律规范。实习也是课堂,所以实习课堂的纪律不能放松。上课时有以下的纪律规范:①进入实习室,衣着要符合安全要求,严禁穿拖鞋、背心入实训室。②在实训室内,学生要按照实习教师指定的位置入座操作,不得大声喧哗,随意走动。有问题可以向实习指导教师示意,不得随意私自设置实习内容,如果不听指挥或违规操作而损坏设备者,除了需要赔偿经济损失外,还要停止下阶段的实习。③不得将食物或饮料带入实训室内,要保证室内整洁干净。④实训结束后,做好工量具、刀具的归位工作,要认真填写好设备使用纪录,并按要求搞实训室的卫生及机床的保养工作,班长及每组的组长要负责检查。(2)操作规范。①工量具的使用与摆放。在开始每一次数控车床实习时,一般都会派发工量具,每台机床派发一套工量具。为了防止搞乱,每种工量具都要有标号,并按领取人的姓名登记在表上。每天在工具使用后,必须检查有没有损坏,如果有损坏要及时报告,并检查能不能及时维修,如果不能维修就要追究相关学生的责任;在没有损坏的情况时,要按要求将工具放到指定的箱子里。在测量工件的过程中,学生有可能在测量完后将量具摆放在床头箱上,如果一不小心掉到正在旋转的机床主轴上就会发生事故,这是极其危险的。因此,必须要求学生将用完的工具摆放在工具箱里,这些习惯要让学生从一开始就养成。②机床的操作规范。可以参考安全操作技术。
4.数控车床实习课堂分组教学法
实习过程要进行分组学习,以培养学生的互助意识。在技能教学中,学生分成数组,每组大概5~8位学生,每台机床可以安排2~3位学生,每组选一个动手能力较强的学生,由他组织本组学生的实习。组长做完之后要帮助其他同学,纠正他们的错误,组员之间可以相互讨论加工方法。在实习中采用分组教学,不但可以增进同学们的互助意识,还能增进同学之间的友谊。分组教学有利于锻炼学生的竞争意识。教师在实习过程中可以适当安排一些技能训练,以分组竞赛比武的形式完成。有了比赛竞争,学生的学习热情会更加高涨,他们能在比赛中体会到满足感和自豪感,从而增强学习的信心。教师也可以根据竞赛的结果给予他们一定的奖励,这更加能够增强他们学习的积极性。
在数控车实训教学中,由于学生对机床的操作不熟练,在加工实训中有时不慎会使刀具或刀架撞到工件或卡盘上,轻者会撞坏刀具和被加工的零件,影响教学的正常进行,重者会造成人身事故。因此,在数控车实训教学过程中为了防止学生在实际操作时发生撞刀现象的发生,总结出以下几种常见的撞刀现象与解决方法。
一、常见数控车床加工的撞刀现象
(一)建立机床工件坐标系引起的撞刀现象
我校在数控车实训教学过程中,采用G54-G59指令结合试切法建立工件坐标系,一个学生在用试切法对刀时,采用MDI指令试切,采用指令G90 U-1.5 W-20.0 F0.06试切完成后,在建立工件坐标系坐标值X坐标忘记+输入-1.5,编好程序后试运行一切正常,就放心的加工,结果在加工中发生撞刀现象。
(二)、编程错误引起的撞刀现象
在实训加工中,由于学生对车床编程指令理解的不透彻,常常由于编程错误引起撞刀现象的出现。例如,有位学生在数控车床加工时,在加工锥面螺纹时,用G92指令编程,在第三次循环加工时,发生撞刀现象。螺纹刀尖崩坏,工件报废。论文写作,解决方法。停机检查程序,发现在G92指令第三刀X19.50写成19.05,背吃刀量过大,引起撞刀现象;
(三)工件装夹不当引起的撞刀现象
在一次实训中,在加工零件左侧部分时,由于零件可装夹长度只有15MM,装夹距离短,一位同学在装夹时,卡盘卡爪只有一个卡齿夹到工件表面,在用G92指令加工锥面螺纹时,由于径向力过大,发生撞刀现象。
(四)操作不当引起的撞刀现象
学生在数控车床操作时,在对刀过程中因为操作失误, 把Z向0.01误认为是0.1所以用手脉时控制走刀过快,导致撞刀刀尖碎裂。
二、防止数控车床加工中撞刀常见现象的三点解决方法
(一)、输入程序并校验
程序的输入与校验在数控车床加工操作中是一个重要的环节,它主要是把输入的加工程序用数字指令形式将加工过程中刀具的运行轨迹以最快的速度通过显示面板显示出来。然后观察零件加工图形是否正确是否有危险指令,因此在操作中应注意以下几个问题。
1、将刀架移动到安全位置,按下锁住机床和孔运行键进行空运行操作,主要观察运行轨迹是否正确,程序中的刀号与机床的刀号是否一致。
2、经校验后的程序如果没有出现危险指令和错误,也没有出现报警,校验出的图形也没有问题,线别急于加工,要再检查程序中的以下几个方面:
(1)、校验程序中是否有刀号;
程序中是否有刀号,这一问题往往被学生忽视。论文写作,解决方法。校验程序时没有刀号,程序照样加工运行,运行轨迹也正确。如果在实际加工中需要换刀加工而没有重新调用刀号时,此时加工时仍然使用前一把刀进行加工,就会出现撞刀。
(2)、换刀点是否安全;
换刀点一般选在机床参考点上,但为了节省加工时的辅助时间减少空程序可就近选取,要依照刀具探出的长度和加工零件的尺寸来定。换刀点确定之前,要首先确定上一刀尖所在位置,并合理利用G00指令移动刀架到达换刀点的过程中,防止撞刀。
(3)、G00指令、G01指令的使用是否正确;
G00指令:快速定位(G00或G0) 刀具以点位控制方式从当前所在位置快速移动到指令给出的目标位置。论文写作,解决方法。
G01指令:直线插补(G01或G1) 刀具以一定的进给速度从当前所在位置沿直线移动到指令给出的目标位置。
在程序校验过程中都是以最快的速度把加工轨迹表现出来,在校验中通过观察图形很难看出G00指令和G01指令的区别。如果在程序中刀具在工件表面上移动出现G00指令就必然会产生撞刀现象。论文写作,解决方法。
(4)、检查程序中是否存在移动指令与刀具指令同在一个程序中。
如G00 X42.0 Z3.0 T0101,因为在程序在执行时先执行移动指令后执行刀具指令或在移动中执行刀具指令。在这种情况下换刀,刀具与工件发生碰撞,正确的应该是分成两个程序段。
……
G00 X42.0 Z3.0 ;
T0101;
……
3、校验程序完毕后要回参考点,在校验程序时机床是锁住不动的,而刀具相对工件加工在模拟运行(绝对坐标和相对坐标在变化),这时的坐标与实际位置不符,需用返回参考点的方法,保证机械零点坐标与绝对和相对坐标一致。这一环节有时不注意在校验程序后没有发现问题就进行加工操作,会造成撞刀现象。
(二)试切法回工件坐标系原点校验
试切法对刀是实际中应用的最多的一种对刀方法。
工件和刀具装夹完毕,驱动主轴旋转,移动刀架至工件试切一段外圆。记下坐标系的X坐标再减直径(西门子系统减半径),以及刀尖在右端面的Z坐标,输入到坐标系的G54-G59当中。
例如:1#刀刀架在X为120.0车出的外圆直径为30.0,那么使用该把刀具切削时的程序原点X值为 120.0-30.0=90.0;刀架在Z为 100.0时接触工件右端面,分别将(90、100)存入到G54----G59里就可以成功建立出工件坐标系。论文写作,解决方法。
在对刀完成以后,校验工件坐标系是否正确,可以用MDI指令进行校验。
如:G54 G00 X100.0 Z100.0,使刀尖移动到距离当前工件坐标系的一个安全距离。论文写作,解决方法。在该指令执行完成后,可用手轮驱动刀架由快到慢移动到工件原点附近,观察坐标系值的变化情况,是否接近X0.0Z0.0。
(三)加工与运行
加工与运行是最后一个操作环节也是机床操作中的最后一道工序,虽然在前面采取了多项措施,但也不可以掉以轻心,因此在加工运行前要做好以下几个方面的工作:
1、光标必须要回到程序的开头,如果没有从程序开头加工容易出现撞刀现象;
2、当启动和程序结束的时候,要把倍率调低,在看清程序和刀具的位置后再给倍率,调试程序时快速进给要调到最慢档,最好手不离开进给保持,要养成先看后走的好习惯,这样会减少事故的发生;
3、在调试程序加工第一件工件时,一定要仔细检查程序,试加工时单段运行,随时控制进给率,随时看剩余行程,加工前应模拟运行一次,单段运行,再正式加工。看看有没有意外的刀具路径出现,一旦出错,迅速急停,特别是初学者,要注意急停按钮的应用。
参考文献:
【1】沈阳-机床:CAK3665使用说明书
【2】沈阳-机床:CAK3665操作编程说明书
第一阶段:普车实训阶段
这一阶段是学习数控车床的基础。学生在普通车床上实习、练习磨车刀,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。在这一过程中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,了解常用工具的结构,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,将来在数控车床上所编制的加工程序才有可能更为合理和实用。
第二阶段:仿真实训阶段
经过第一阶段的实训后,对学生进行技能考试。操作达到要求的学生到计算机上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,掌握建立工件坐标系的方法,学会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G01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。各自的编程方法不同,造成的加工误差不同,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,但工艺性比较合理,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工特点及适用范围,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:数控加工阶段
在数控仿真软件加工出合格工件的学生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作机床,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。
如此,学生能全面了解数控加工的全过程,深刻理解加工原理、机床工作过程、编程方法及制订工艺的原则,能够对数控机床加工中出现的常见故障予以解决,对将来从事数控工作上手快,操作规范,具备解决问题的能力。
第四阶段:总结提高阶段
教师和学生共同探讨实训经验及实践教学中遇到的问题。由于实训内容较多,机床种类全,学生在短时间内既要掌握机床的操作,又要对复杂零件进行合理的工艺安排和准确的编程加工,现场讲解具有局限性。将工艺分析及基本编程内容制成课件,能方便学生掌握和复习,多年来的实践证明这是行之有效的方法,优化实训的效果。
最后一点就是要强调实训安全问题。安全无小事,实训教学中最容易出现的问题也就是安全问题。由于学生在实训操作过程中安全知识了解不多,经常会出现安全隐患。往往事故发生的主要原因是物体的不安全状态和人的不安全行为。其中在机械使用过程中,人的不安全行为是引发事故的重要的直接原因。人的行为受到生理、心理等多种因素的影响,表现是多种多样的。缺乏安全意识和安全技能差,即安全素质低下被认为引发事故的主要原因,如不了解使用机械存在的危险、不按安全规范操作、缺乏自我保护和处理意外情况的能力等。指挥失误(违章指挥)、操作失误(操作差错、在意外情况时的反射行为或违章作业)、监护失误等不安全行为是常见的表现。在日常工作中,人的不安全行为常常表现在不安全的工作习惯上,如工具或量具随手乱放、测量工件不停机、站在工作台上装夹工件、越过运转刀具取送物料、攀越大型设备不走安全通道等。因此,实训安全问题务必警钟长鸣,必须建立健全安全防范管理制度,严格执行规范,防患于未然。
总之,为了高效地实现数控实训教学,必须严格遵守“普车加工——仿真数控软件——数控机床加工”几个实训教学环节,最大限度地发挥教学资源的实用性和经济性,缩短机床的人均占有时间,提高机床的利用率和使用寿命,并尽可能避免事故的发生,如果能结合实际生产,则教学效果将会更显著。
参考文献
[1]任树奎.全国中小企业安全生产教育读本[M].北京:煤炭工业出版社,2009.