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数控技术在现代制造技术中的应用,最具代表性的是数控机床,所以数控机床的实训应是整个机械工程实训的重点内容之一,数控机床的实训时间占训练时间的比例应大一些。常见的数控机床有数控车床、数控铣床和数控加工中心,这3种机床的数量多,具有代表性。对于一台数控机床来说,包括4方面的内容:制造、操作、编程和维修。实训的主要内容以操作、编程和加工简单的零件为主,增加学生的感性认识为主要目的。
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。
4结束语
关键词:理实一体化;数控教学;讲练结合
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2012) 14-0153-01
职业学校重视专业课建设,重在训练学生专业技能,培养学生适应不同的就业岗位,所以职业教育在培养学生具备一定的专业知识的同时,更重视技能水平的培养。传统的教学方法是在讲完一条条指令、练习一种种编程方法之后,进行机床加工练习。而理实一体化教学将理论教学与实践教学融合一体、交互进行,充分体现出老师做中教、学生做中学的教学方式,便于学生将理论联系实际,在实践操作中巩固理论知识提高实践技能,并促进学生发现问题、解决问题的能力。能达到更好的教学效果。
现以数控车削加工理实一体教学为例,谈谈理实一体化在教学中的具体实施。主要的教学步骤如下:要点讲解——操作演示——仿真练习——操作训练——内容总结,讲练过程体现形式:讲解——练习——再讲解——再练习——总结。
一、要点讲解
将内容要点作一系统讲解,提出重点、难点,强调注意事项。
加工练习时,以铸造、锻造成型毛坯或以前练习的形状相同的旧零件作为毛坯,既练习了课题,也节省了材料,而且与工厂实际加工零件相联系,学生练习的兴致也比较高。
在讲解G73指令适用于尺寸不是单调递变(G71指令不能单独完成)的零件时,一般以球头手柄或哑铃形工件为例(图在此略)。知识点上,先向学生讲解编程时与加工成型零件的不同之处,再让学生思考是否有不同的加工方法,试采用不同的加工工艺编程加工。
二、操作演示
演示教学是教师在教学过程中,通过示范性操作等手段使学生通过观察获得感性知识的一种方法。在理论知识要点讲解完后,有针对性地演示教学可以使学生对所听到的要点知识具体化、形象化、生动化,可加深学生对理论要点的理解。比如G73指令用于成型零件加工,通过实际演示可让学生真切地感受到指令的加工轨迹、循环次数、加工效率等,也可有效避免学生独立编程及加工时走弯路。
三、仿真练习
通过数控仿真系统的使用,便于学生检查指令格式及程序的正确性,也减少操作过程中的错误,降低实际加工危险性。
四、操作训练
学生模拟加工结束后,总结编程遇到的问题并解决问题,教师强调实训时必须掌握正确加工方法、必须将操作安全牢记于心,之后分组到实训车间进行实际操作实训。通过实训,掌握一定的技能和技巧,并对所学理论知识进行验证,系统地了解并巩固所学知识。教师认真巡回指导,加强监督,便于及时发现错误并立即纠正,保证练习的准确性及操作的安全性。
巡视过程中,对每位学生操作次数、工件质量做记录。以提高学生练习自觉性,督促练习效果。
五、内容总结
总结需要掌握的理论要点、仿真练习时出现的问题、实训操作中需注意的问题等,针对各种问题一一做出解答,使学生对当天所学知识得到巩固,当天遇到问题得到及时解决,做到融会贯通。
总之,通过讲解、模拟、操作等理实一体化教学的实施,可让学生在学练中理解理论知识、掌握实践技能,从一定程度上激发学生学习热忱,增强学习兴趣。且通过边练习边总结,达到事半功倍的教学效果。
参考文献:
[1]朱建平,郁志纯.数控编程与加工一体化教程[M].北京:清华大学出版社,2009,10.
【关键词】信息技术 教学设计 加工单元 控制系统 实训教学
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2016)11C-0152-02
近年来,全国各级各类信息化教学大赛如火如荼地开展,极大地推动了信息技术在课堂教学中的应用,使各高职院校的信息化教学改革得以不断推进。本文以“自动线安装与调试”课程中加工单元控制系统实训单元教学设计为例,在课程教学中充分利用信息化手段进行教学设计,改变传统的教学模式,使学生更好地掌握课程知识,促进学生创新能力的培养。
一、教学目标设计
1.能力目标:掌握加工单元控制系统的基本安装、控制程序的编写。
2.知识目标:加工单元部件的认识和安装方法;采用一个按钮控制启动/停止的程序设计方法。
3.情感目标:通过相关程序设计引发学生学习PLC综合控制技术,发展创新精神,培养实事求是、理论与实际相结合的科学态度与科学精神,增强学生学习自主性和团队协作精神。
4.职业素质目标:获取知识能力、知识应用能力、自主学习能力、语言表达能力。
二、教学重点难点分析
本课例主要讲授加工单元控制系统的安装与控制,重点是掌握加工单元的安装与控制程序的编写;难点是安装过程中的安装过程中的细节问题,特别是一些关键点,如果学生没有掌握好,就可能存在很多隐患。通过运用多媒体课件中的视频分解动作,反复观看视频安装过程以及各部件的功能,学生可以快速地掌握安装过程编程思想。
三、教学对象分析
电气自动化技术、机电一体化技术专业大二的学生已经具备了电气控制、PLC应用技术、液压与气动技术等相关前续课程知识,并掌握了PLC技术的基本知识和基本编程方法。但学生在学习PLC综合应用过程中,一时难以迅速地掌握相关知识和要领,为此需要通过多媒体课件和教学示范录像,通俗易懂地讲解加工单元控制系统的安装与调试、编程等学习内容。
四、教学策略与教法设计
课程教学中实施任务驱动法,便于学生更好地掌握安装与控制系统编程,在实施项目操作的过程中学习,熟悉关键控制程序的编写。本课例采用理论教学和实践教学相结合的“双教一体化”教学方式,即教师理论讲授和学生实践操作相结合。理论教学中,充分运用多媒体教学设备和多媒体网络课件,生动地教授安装方法。以小组讨论的形式开展实训,并对一个或两个小组的程序进行展示,其他同学共同分析,以达到共同提高的目的,从而较好地达到课程设计目标。
五、课程实施的建议
2.教学设计与分析。见表2。
六、学生实训
1.实训方式:(1)以小组为单位进行项目实训,完成一个按钮实现启动/停止的功能;至少用三种方法实现。(2)学生个体进行站点的建立和管理。
2.实训内容:通过讨论各小组分别编写程序。
3.实训检查评价:选出1组同学的练习进行展示;教师再进行总结评价、讲解,总结归纳在实训过程中的收获和存在的问题,指出需要注意的地方。
七、总结
本课例采用信息化教学设计,以任务驱动法开展教学,充分关注当前高职学生的学习特点,积极调动学生的积极性,使原有枯燥的教学过程变得生动起来,培养了学生的实践能力,增强了学生的创新意识,在教学过程中始终将信息技术贯穿始终,突破了教学中的重点及难点问题,拓展了课程教学的空间。
【参考文献】
[1]宗晓倩,汤慧芹.高职教师信息化教学能力提升的探索[J].科技教育,2015(28)
[2]李科.高职《建筑设备识图与施工》信息化教学设计与实践――以“建筑给水排水系统图识读”教学为例[J].教育教学论坛,2014(15)
[3]王青燕.信息化环境下任务驱动型《配送管理实务》课程教学设计[J].齐鑫物流教育,2014(12)
[4]周红春,王亚希.高校教师信息化教学能力培养的探索与实践[J].中国教育信息化,2012(1)
[5]龚志刚.中职信息化教学案例研究[J].中国教育信息化,2012(18)
[6]盛靖琪,陈永平.自动线安装与调试[M].北京:机械工业出版社,2012
【基金项目】2014年广西高等教育教学改革工程重点课题(2014JGZ159)
笔者任教《数控铣工》这门课程已经有几年的时间,当中遇到过挫折,收获过成功,不断反思和总结,本文就如何提高中职学校数控铣工教学质量,从教学目标、教学内容、教学方法各方面深入思考,让学生切实掌握数控铣工技能,与数控行业需求接轨。
一、科学设置课程,掌握理论基础
《数控铣工》m然是一门课程,但里面涉及的专业知识非常多:读零件图、工艺分析、程序编制、机床操作、尺寸测量等等,与众多数控课程是紧密联系的。学校和专业部必须要有远见性的目光,科学开设课程,循序渐进,才能让学生打下坚实的理论基础。
1.机械制造行业通常是根据零件图进行技术交流和生产,因此读懂零件图是关键。看懂零件图所表达机件的结构,分析机件各部分的尺寸标注,并且要注意是否带有公差,是否有表面粗糙度要求。开设《机械制图》《公差配合与极限测量》课程,能很好地帮助学生掌握读图技能。
2.制定正确、合理的加工工艺路线,加工工艺路线中的工序划分,加工顺序的安排和走刀路线的确定是对编制程序的充分准备。
目前的教材里面关于加工工艺分析的案例相对较少,往往造成师生的忽视和舍弃,只注重程序编制和加工,遇到复杂的零件时就会束手无策,不会加工。因此在教学过程中,可以结合使用《金属切削刀具》《数控加工工艺及编程》,强化分析工艺路线的教学。增加确定工艺路线的例题,在讲解时先让学生写出工艺路线,然后讲解如何根据它们编出程序。
3.数控铣床作为新一代的加工设备,具有先进性、高效性,但对操作者的素质要求也很高,否则极容易造成机床损坏甚至出现安全事故。数控铣床和普通铣床有很多的相同之处,例如切削用量的选择、工件装夹方式、加工工艺、夹具设计等。开设《铣工实训》课程,让学生先熟悉铣床加工原理,加工流程,为学习数控铣工做好技能准备。
4.在编程方面,可根据学校实际情况开设一到两门软件编程课程,如我校开设了《MasterCAM X4》和《CAXA制造工程师2013》。根据不同类型的加工零件,可灵活选取更合适的程序编制方法,多样式的训练大大提升了学生的编程能力。
5.在开设数控铣工实训之前,有必要开设一门《斯沃数控仿真加工》课程。目的是使学生在理论学习和车间实训之间增加一个非常好的缓冲阶段。该软件很好地模拟数控铣床的加工环境,让每个学生都可以通过电脑进行模拟操作,不存在任何的安全问题,学生可以大胆地、独立地进行学习和练习,同时解决了车间设备较少的问题。
二、培养学习兴趣,提高教学效率
中职学生基础知识薄弱,学习积极性较低,学习自信心也相对缺乏,学习《数控铣工》这门综合性极强的课程会感到相当吃力。尽管科学地开设了课程,但是如果学生学不进去也就一切徒劳。笔者认为培养学生的学习兴趣,提高学习热情,是学好这门课程的有力保障。
1.建立和谐的师生关系
传统沉闷、死板的教学方式,很难让学生对学习产生兴趣。要让学生喜欢这门课程,首先应建立和谐的师生关系。教师通过营造轻松愉快的学习氛围,尊重中职生的个性发展,不挫伤他们的自尊心和积极性,适当给予积极的评价和鼓励,学生慢慢就被这种氛围所感染,认真投入到学习中去。
2.讲解先进制造技术,激发学生求知欲
中职学生对数控制造技术的了解通常来源于课堂教学,课本文字的叙述很难让学生产生深刻的认识。笔者利用多媒体平台教学资源,寻找很多与教学相关的先进制造技术视频和资料,给学生先讲解课堂内容的理论知识,然后播放相应的视频,学生们看得惊叹连连,兴奋不已,明白到学习这些内容能应用到这么先进的技术层面上,激发了求知欲,迫切要学好知识。
3.注重实训,实施奖励制度
训。比如介绍数控铣床操作面板,单看书本图片收效甚微,可以利用斯沃数控仿真软件让学生进行模拟操作,或者直接进入车间让学生进行实物演示,学生自然会深刻牢记。另外,可以用数控作品奖励学生,比如用数控铣床雕刻一个精致的图案,数控车床加工一个小奖杯,线切割加工一句励志的话,小小的鼓励却从内心深处打动学生。
三、合理安排实训,实现教学目标
学生要真正掌握好《数控铣工》这门学科,必须要到车间实训,锻炼加工技能才能学到真本领。考虑数控铣床数量的限制及学生的实际情况,应该制定严格的管理制度,合理安排车间实训,确保实现教学目标。
1.安全教育
数控铣床作为机械加工设备,如果操作稍有不慎不但会损坏机床,还很容易出现安全事故。教学工作应当把学生安全放在首位,实训前必须进行安全教育,让学生了解安全操作规程,遇到紧急情况如何处理,保证安全事故为零。
2.实行小组实训制
数控设备数量有限,不能满足每人使用一台机床的需求。根据数控铣床的数量将班级学生分成对应的小组,每个小组成员应当合理安排,让实操性强的学生作为小组长,监督和辅助组员进行实训,汇报小组实训报告。既减轻教师的负担,也提高了教学效率,同时减少安全事故的发生。
3.布置实训任务,考评和总结
每一次的实训课,教师都应该根据教学内容布置相应的实训任务,绝不能有走过场的心理马虎应付。根据任务的难度制定加工时间,在实训过程中适当提示和帮助。实训完毕后对实训结果进行考评,师生共同总结实训心得体会,对成功之处给予肯定和表扬,对不足之处给予指正和鼓励,做到每一次实训课都切实掌握好知识点。
4.开展技能比赛,以赛促学
论文关键词:数控技术 应用专业 实训 四个阶段
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。
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,对将来从来数控工作上手快,操作规范。具备解决问题的能力。