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【关键词】一体化教学 课程设计 教学设施
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2013)03-0093-01
一 课程认识
依据数控技术专业调研编制《数控专业人才培养方案》,结合数控技术专业技能抽考标准,找准数控编程与操作课程的位置。
1.课程定位
数控编程与操作课程是集中对机械制图、数控加工工艺、工程材料与刀具、机床夹具、测量技术等前期课程的综合应用课程,是数控技术专业的核心专业课程。
2.培养目标
熟悉机床数控系统功能,掌握数控加工工艺与数控编程指令,并能正确应用所学指令编写数控加工程序,熟练数控机床的操作,能够按图纸要求加工出所需零件。
对应就业岗位:工艺员与程序员、数控车床操作工、数控铣床操作工、数控加工中心操作工。
二 课程整体设计
结合课程标准、技能抽考标准与所选教材,将教学主要任务分解为车削与铣削两大模块:
1.车削模块
以薄壁类零件的数控车削加工为主要任务,完成数控车床的基本操作;简单轴类零件的加工;复合循环指令的编程及其加工;内孔的车削编程及其加工;切槽加工;螺纹零件加工;数控车削加工质量控制;综合件加工;轴类零件的编程与车削加工抽考考核。
2.铣削模块
以箱体类零件的数控铣削加工为主要任务,完成数控铣床的基本操作;槽的数控铣削加工;外轮廓的数控铣削加工;孔的加工;数控铣削加工质量控制;箱体类零件的编程与铣削加工抽考考核。
以车削模块为例,主要采用案例教学、教学做一体、问题探究法教学,启发式教学等教学方法。该模块的教学实施与考核评价如下:
教学实施:按单件生产安排其数控加工工艺,编写出加工程序。以小组形式进行,毛坯材料为Φ50×80mm的45钢件毛坯;每个同学发放一个完整毛坯,该毛坯须完成整个零件图纸要求方可提交给任课老师,对于在各单项实施过程中产生的废品,由学生自行分析找出废品原因,并写出书面报告提交给任课老师,共同分析确定该废品产生的原因,以提高生产效率,保证学习质量。
考核评价:(1)个人考核:每组每个同学提交实训工件,工件应该是完成了所有教学项目的成品零件,该零件应符合加工图纸要求,由任课老师根据学生的职业素养、零件加工工艺卡片填写情况,以及按照零件评分标准综合考核学生个人成绩。(2)小组综合考核:以技能抽考题库为依据随机选取抽考题目。每组抽考1~2名学生进行考核。抽考学生代表所在组完成较复杂零件的加工工艺以及编程加工。
学生最终考核以个人考核与小组考核为准,其中之一考核不合格者计为该门课程不合格。
三 教学单元设计——复合循环指令
教学目的:数控车床操作规范要求及安全文明生产要求;车削复合循环指令G71/G70的程序编制与应用;调头加工平端面保证总长;游标卡尺、千分尺的使用及零件质量检测方法。
教学重点:外圆数控车削加工指令 G71/G70;零件的质量检测。
教学难点:调头加工保证总长;零件的质量检测。
教学实施:首先由教师讲解与示范案例,并完成示范工件车削加工,然后学生完成相关任务。具体步骤:读懂工作任务即零件加工图纸;讲解数控车复合循环程序的格式要求与应用;讲解车削加工切削用量的选取以及粗精加工的程序编制;小组讨论完成零件加工方案并填写工艺卡片;编制加工程序以及注意事项说明;分组进行操作练习;教师巡视指导;组内每位同学独立完成零件的加工。
四 课程总结
数控编程与操作课程采用一体化教学实施以来,与课程改革前的传统理论教学加实训的模式相比较,成果显著。具体表现:(1)以小组形式展开教学,学生学习过程中存在对比性,学生学习该课程的积极性明显提高;(2)教师现场教学并加工演示,学生比较直观地接受新知识,降低了学习的盲目性与难度,对新知识的理解消化时间明显缩短;(3)教室转换成车间,多媒体教学与现场演示相结合,将难度系数较大的知识点简易化;(4)教与学的任务更加明确,小组间比评,小组成员间的互帮互助,学生学习成绩差距明显减小;(5)综合性、多样化的考核制度,增强了同学间的交流,同时也提高了同学们的团队协作精神。
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:普车实训。
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、量具的结构,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。
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M00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。
第四阶段:总结提高。
老师和同学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地编程加工,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。数控实训教学过程:普车加工―仿真数控软件―数控机床加工,这几步走的教学方案能最大限度地发挥教学资源的使用性和经济性,尽可能避免事故的发生,缩短机床的人均占有时间,提高机床的利用率和使用寿命,如果能结合实际生产,其教学效果将更显著。
参考文献:
[1]程仲文.数控实训项目研究与改革.兰州工业大学,2007.
[2]刘蔡保.数控机床编程与操作.化学工业出版社,2009.
[关键词]:一体化教学 双线梯形螺纹丝杆 综合职业能力
近年来,传统教学方式已经不能满足社会对高技能人才的高标准需求。全国各职业院校都在进行着一体化教学改革,大部分是将专业理论课与实训课简单的拼凑在一起,缺乏自己的内涵和创新。本文以车削双线梯形螺纹丝杆为例,从学习目标、学习过程和学习评价等三方面探讨如何实施一体化教学改革。
一、学习目标的一体化
学习目标实例:阅读生产任务单,按照加工数量等要求,明确工时,领取生产任务;能列举多个多线梯形螺纹丝杆的应用场合;根据实物测绘图样,查阅相关资料并进行计算,制定零件的加工工艺(绘制工艺草图);能通过小组合作进行更深入的市场调查,填写市场调查表,并能进行简单的成本核算,填写成本核算对比表(如购买成品与加工制造的成本对比、采用不同加工方法的成本对比等),选择合理方案;能根据加工要求正确刃磨多线外梯形螺纹车刀;能根据线数的不同正确选择多线螺纹分线方法;能测量外梯形螺纹并进行数据记录处理;能深入了解不同作用、不同材料丝杆的一些特殊热处理方法;能按车间5S管理和产品工艺流程的要求,正确放置丝杆零件并进行质量检验和确认;能按车间要求,规范填写交接班记录表;能主动获取有效信息,展示工作成果,对学习与工作进行反思总结,并能与他人开展良好合作,进行有效的沟通。
设计目的:现阶段各学校的一体化教学改革,都局限于将理论课与实习课进行简单的合并,为了一体化而“一体化”,没有考虑到一体化的真正目的是以培养学生的综合职业能力(即专业能力、社会能力和方法能力)为目标。在实训课堂上,除了要培养学生车削双线梯形螺纹丝杆的专业能力以外,还将社会能力和方法能力也作为学习的重点(如资料的查阅、工艺的制定、工作中与他人的合作等)。
二、教学过程的一体化
工作情境描述实例:本校医务室的一批医疗床丝杆出现损坏,为节约成本,学院决定利用现有生产条件自行加工一批医疗床丝杆,数量为30件,工期为2周,包工包料,零件尺寸见图样,由本班承担完成加工任务。
设计目的:为了更好的提高学生的学习兴趣,尽量要根据学校现有条件确定学习任务,这里以学校医疗床的丝杆损坏这个可以真实模拟的任务为情境,让学生感觉到自己在做的事(学习车削双线梯形螺纹丝杆)是件有意义的事,而不是那种无聊的重复的操作练习。
学习过程描述实例:学生在教师指导下,从学院设备资产处领取医疗床丝杆制作任务书及资金,签字确认;根据实物进行测绘,制定适合本校现有条件的工艺规程文件,并结合交接班记录,制定各岗位加工计划;各小组通过市场调查,进行成本核算,确定购买材料的种类以及三家以上商家的产品价格对照,确定并购买材料;准备工量夹具及车床,按车床安全操作规程,装夹刀具和工件;合理选择切削用量和切削液,按工艺和图样要求切削加工工件及对工件进行热处理等,加工过程中要适时检测并进行质量分析确保产品质量;加工完毕后规范存放零件,送检并签字确认;按照规范清理场地、归置物品、保养设备并填写保养记录,下班前填写交接班记录;制作PPT或VCR展示产品制作学习过程,小组互评、成果汇报,教师总结点评。
设计目的:学者加芬科尔曾说过:“每一种职业归根结底都只能在实践中才能学会,这与职业的种类无关,数学家如此,卡车司机也是如此。”因此,在设计学习过程的时候,要将大的任务分成若干个小的工作载体,在工作情境中遵循“收集资料――计划――决策――实施――检测――评估“的工作步骤,从学习伊始就培养学生独立学习、计划、实施和检查的能力,并学会用这些方法独立解决学习中(乃至今后的职业生涯中)遇到的问题。
另外,在学习双线梯形螺纹丝杆加工的过程中,还涉及到很多的相关专业知识,在这里也需进行一体化的处理,要以培养应用型人才为目的,将涉及到的知识都进行教学处理,例如,在以前的学习中没能完全掌握理解的,可以在这里重点讲解或引导;这次的车削双线梯形螺纹丝杆没能掌握或理解的知识,也可以在下一个任务中继续通过实际应用去掌握,真正做到“学以致用、学以够用、学以能用”。
三、评价的一体化
评价要求实例:任务书及资金的领取,资金是否规范;测绘方法是否正确,有无不规范操作,图样绘制的正确性,有无原则性错误;能否根据本校现有条件制定合适的双线螺纹丝杆工艺规程文件;市场调查、成本核算过程中与人沟通的能力、与小组合作的能力及节约资源能力;车床操作的熟练程度,准备是否充分,加工过程中应对产品质量问题的分析与解决能力;5S的执行情况,交接班记录是否规范;自我总结能力,批评与自我批评、赞扬与自我赞扬是否能做到实事求是;成果汇报与展示能力。
设计目的:对学习效果的评价是反馈教学效果的最直接方式,是促进学生不断提高学习兴趣与学习效果的有效措施,主要通过形成性评价和终结性评价来实现。形成性评价包括学习过程、资料收集等,终结性评价包括综合知识、专业能力等。在车削双线梯形螺纹丝杆的教学中,不能等到零件结束了才进行简单的尺寸测量,要在每一个小的工作载体结束时评价,如有必要在过程中就可有针对性的进行评价,做到按时和切实评价。师生之间、同学之间也可进行评价,在增进师生间的感情与信任的同时,也可就实训时遇到的共同问题进行探讨。
本文以车削双线梯形螺纹丝杆为例,推荐了一个大方向上的一体化教学模式,这种教学模式在现阶段还存在着会有这样或那样的问题,但其优点是使学生具备了较高的综合素质,能够运用科学的方法解决真实的工作情境中出现的问题,使其具备从事一个(或若干相近)职业所必需的本领,实现了个人职业成长和个性发展,促进了个人的职业生涯发展。
参考文献:
[1]Allan C.Ornstein.Teaching and Schooling in America.Pearson Education,2003.
关键词:数控车床 中级工 考证通过率 对策
国家数控技术类相关职业工种的技能鉴定考试分为理论知识考试与实训操作考试两部分。考生必须在这两个模块的考试中都合格才算通过鉴定考试,符合领取技能等级证书的要求。在准备实训操作考试时,大部分考生针对现有题库进行强化训练,以提高技能操作水平,达到考试要求。由于该部分考试通过率一般比较高,所以笔者对此不再详细讨论。
目前,各鉴定机构多采用无纸化网上考试的方式进行理论考试,大多数学校将现有的复习资料、题目整理成册,发给学生,学生以死记硬背的方式进行复习,应对理论考试。随着行业的发展,理论考试题目的难度不断加大,并且定期更改题库内容。考生按原有的复习方式进行学习已经不能适应题库的新变化。在每次更新题库内容后的初次考试中,都会出现较大面积通过率低的现象。针对这一问题,笔者从自身教学经验出发,结合考试大纲的内容,进行以下探讨。
一、题库更新后初次考试通过率低的原因分析
1.教学内容
教学内容更新的速度跟不上考试题库内容更新的速度。当前大多数学校数控车床类职业资格考试培训、教学所使用的教材是人社部指导教材。其中的内容基本能满足学生实训操作的要求,但不符合经常变换的理论试题考核要求。例如中国劳动社会保障出版社出版的《数控车床编程与操作――广数GSK980TD车床数控系统》因对实训操作的指导性强,被广泛使用,但目前单一地使用这类教材已不能满足数控车中级考证理论部分的考核要求。在最新的广州市技能鉴定数控车床中级证题库中,不单对机械加工基础知识提出考核要求,还对电工电子技术、液压和气压技术等方面的知识提出了考核要求,这部分内容占约20%的比例。考核的知识内容范围越来越广,一两本专业书籍是难以应对考试的。正是由于教学的内容与考试的内容不完全匹配,降低了通过率。
2.教学方式方法
(1)依赖题库。在题库更新之前,教师的教学过度依赖原有考试题库,收窄了学生学习的视野。
(2)教学观念落后。部分教师的教学观念陈旧、方法死板,不会使用以学生为中心的教学方法,学生的学习积极性没有得到有效的调动。教师教学采用“一刀切”的方式,不能做到因材施教,个别基础薄弱、学习困难的学生很难跟上教师的教学进度。
(3)缺乏系统教育。个别学校的课程安排不够合理,专业核心课程与专业基础课程没形成良好的对接关系,电类课程无法与机械加工类课程接轨形成合理的专业课程体系,致使学生在理论考试中无法正确完成数控车床这一科目以外的试题。
3.学生
职业院校学生的主要学习特点是动手能力相对较强,理论知识理解能力相对较弱。学生在学习方面可能出现的问题主要有:学习积极性不高,学习方法不科学,学习计划不合理甚至缺失等。学生课后的学习时间往往也得不到很好的规划,学习内容缺乏合理安排,使他们无法信心百倍地应对理论考试。
二、提高数控车床中级工考证通过率的对策研究
数控车床中级工证书对机械加工类专业学生而言,具有重要的作用。提高数控车床中级工考试通过率具有重要的意义,现从以下五个方面进行对策研究。
1.分析职业资格标准
任课教师应分析国家职业资格标准,认真研读数控车床中级工要求,从技能要求和知识要求方面进行全面的剖析。从图样分析到工艺制定,从程序编制到加工操作,从机床操作到简单维护,教师对每一个环节都要考虑如何将技能点和知识点更好地结合起来,以学习项目或学习任务列表的形式呈现出来。教师还要把握好资格标准,以其为根据,开展教学内容的设计并实施,以应对理论考试题库的更新,达到以不变应万变的效果。
2.合理设计教学内容
首先,会同专业骨干教师,结合国家职业资格标准要求,把握专业知识动态,运用“行动导向”的理念,重新设计出体现理论与操作一体化的《数控车床中级工证考试辅导课程标准(或教学大纲)》。其次,根据新修订的课程标准,明确课程各学习单元的学习目标,从学习者角度出发,设计出体现学生认知规律、符合综合职业能力发展要求的教学内容,具体学习任务名称见表1内容。
表1 数控车床中级工考证辅导学习任务名称列表
序号 学习任务名称 主要功能
学习任务1 光轴零件的车削加工 数控车床认识
学习任务2 阶梯轴零件的车削加工 基础知识与基本技能学习
学习任务3 沟槽轴件的车削加工 基础知识与基本技能学习
学习任务4 螺纹轴零件的车削加工 基础知识与基本技能学习
学习任务5 圆弧曲面结构轴件的车削加工 基础知识与基本技能学习
学习任务6 轴套零件的车削加工 基础知识与基本技能学习
学习任务7 综合件的车削加工 知识与技能综合运用
在教学实施内容的设计方面,可参照数控车床中级工考证辅导课程第2个学习任务的授课内容。
学习任务2 阶梯轴零件的车削加工
(1)学习目标:
能读懂技术图样和信息源,编制加工工艺;
应用G00、G01、G90以及M、F、S、T等指令代码编写出合理加工程序;
能使用机床自身刀具路径模拟功能,检验程序的正确性;
能正确选择、安装刀具;
能在数控车床上设置工作零偏;
能在程序运行中进行单段模式与自动模式的切换;
操作数控车床,加工出图样要求的零件;
根据检测结果,填写质量报告单,分析原因,提出改进意见;
能修正加工工艺过程;
编写小组工作过程的总结报告。
(2)学习内容:
零件图样分析;
工量夹具的确定;
加工流程确定;
技术文件的填写(零件图工艺信息分析卡、程序清单、零件加工工艺规程卡);
数控程序结构认识(程序结构三部分);
G00、G01、G90功能以及M功能指令;
加工程序编写(M、F、S、T代码);
在机床上进行刀具路径模拟,检验程序;
在机床上的程序编辑(程序号检索、字的插入、修改、删除等);
程序录入与调试;
工件零偏的设置(试切对刀、单步进给控制、MDI模式、G50);
零件加工(单段、自动运行模式);
质量检验与反馈。
3.师生制订教学计划
合理的学科教学计划是由师生共同参与制订和实施的。教师在数控车床中级工考证辅导课程开始之初,便要公布本门课程教学计划的初稿,并主导计划的讨论、调整,最终师生共同商量定稿。然后,教师要求学生在数控车床中级工考证课程教学计划的基础上,完成个人的体现学习内容、学习时间段、学习地点的学科学习计划。学生因参与课程教学计划的制订,又制订了自己的学习计划,所以十分清楚学习任务的重点,这有利于学生增强自身学习的紧迫感,激发学习的主动性。
4.解决学习中的关键问题
要高效地进行数控车床中级工考证辅导,提高证书通过率,必须要解决以下几个问题。
(1)解决交叉科学知识复习问题。目前理论考核的内容不单针对数控车床操作的知识,还对电工电子、液压气压、钳工工艺等交叉学科的知识进行考核。任课教师需要联合相关学科教师,尽量结合数控车床工种相关知识,编撰出该类知识的复习资料,形成相对系统的知识体系,满足学生的学习需求,解决学生复习资料缺乏的问题。
(2)解决理论与实践的结合问题。职业院校学生理论知识学习能力相对较弱,而动手能力较强,教师若能将考试的理论知识结合学生的实训操作过程进行讲解,则将会达到事半功倍的效果。特别是手工编程的指令知识、工件装夹过程所涉及的“六点定位”等相关知识,必须结合实训操作,才能方便学生理解。
(3)解决基础薄弱学生的学习问题。针对班级中基础薄弱的学生,教师要坚持因材施教的原则,进行分层教学。在课堂教学中,教师先进行知识的统一讲解,而对于个别因基础较弱无法在课堂上完全掌握知识的学生,教师需要再进行集中辅导,直到这部分学生基本掌握为止。
5.定期进行模拟测试
在制订了合理的教学计划的基础上,在教学实施的后期,教师还需要根据学生学习的情况进行定期的理论知识网上模拟测试。在测试的过程当中,教师要发现问题并解决问题。例如考试时间的把控、考试答题习惯、考试读题细致程度、无纸化网上考试环境的适应、考试“失分重灾区”等问题,都会在多次模拟考试中出现,在每一次模拟考总结之后得到改进。并且通过模拟考试,教师可以清楚地知道学生当前对知识的掌握程度,并由此调整教学进度或教学策略,决定模拟测试的频率。这也可作为教师对个别学生进行有针对性的学习辅导的依据。
三、小结
我们针对数控车床中级工考证中理论考试通过率低的现象进行分析,从国家职业资格标准出发,从考试题库动态变化的角度进行考虑,设计从容易到困难、从简单到复杂的教学内容,制订科学的学习计划,解决学生学习的关键问题,定期进行模拟考试训练,使学生轻松应对理论无纸化考试,有效提高考试通过率,经过实践,取得了实效。2013年6月,笔者所任教的11数控高职3班24名学生报考数控车床中级工证书考试,最终全部通过考试。
参考文献:
[1]刘安民,孔宪华.基于数控车加工仿真考试中的操作技巧[J].现代制造技术与装备,2010(3).
[2]何平.网上考试方式在数控技能鉴定中的应用[J].职业教育研究,2010(9).
[3]陈海丽.中职数控专业考试的改革[J].机械职业教育,2011(5).
[4]程豪华.论数控加工一体化课堂教学的有效实施[J].职业,2013(33).
[5]程豪华.数控技术专业人才培养方案[M].北京:机械工业出版社,2013.
关键词:循环轨迹 编程节点
中图分类号:TG519.1 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2012)12-0167-02
1、概况
在机械加工业当中,车削加工所占的比重和应用频率较大。在现行使用的数控车床系统当中,以FANUC 0i和GSK 980TD的应用最为广泛。笔者在民营本科独立学院从事工程训练中心数控车削实训教学工作多年,对上述二数控车削系统的指令的教学及其技巧有一定的心得和总结。
2、代码的讲解
一般地,本科二年级学生参加机械加工实训前,未具备机械原理和零件、机械制造等专业基础知识,而绝大部分学生也没有在机械制造企业实践的经历,因此,数控车削的编程和加工实训教学的首要难点是车床的机床结构、机床坐标系的引入、概念的解释,此部分内容配以带视频的多媒体教学方式,能给予学生非常直观、清晰的理解和掌握。再以发展,对数控车削的零件的编程的教学就成为了本工种的重点和难点了。笔者在教学中,先就基本的插补指令G01(直线插补)、G02、G03(顺、逆时针圆弧插补)以及快速定位指令G00进行叙述、解释、举例,加上学生练习编程的环节,作为数控车削编程的入门内容。接着,最大的编程教学的难点就落在了循环指令G71和G73的教学。这项难点内容也占据了教学时间较多的部分。
先来看此二指令的编程格式:
G71为轴向粗车循环指令的代码和格式,G73为封闭循环指令的代码和格式[1]。
从阅读教材的编程格式入手后,可把定义、特点告知学生。工科的学生一般可通过单调性、复合性的函数性质方法来表征图形X轴方向直径尺寸的变化特点来区分开此二程序各自所适用的应用范围。在引入例题前,有必要把刀具轨迹说明一下。
由于刀具运行的轨迹对加工的过程起了决定性的作用,因此,正确引导学生理解好刀具运行的轨迹,既能加深对此二指令的理解,更能深化对加工过程的控制的学习和操作,更是使学生加深对本工种设备的理解,特别是数控车床工件绕主轴高速回转的特性,旋转体的对称性,双方互为基础、互相依存。G71代码的执行,如图1。我们引导学生看懂轨迹图,不要求他们把代码参数的意义全程解释,而是通过直观的图示,理解本代码的走刀特点,从而学会运用到指令的选取当中。同理,G73代码的执行,如图2。明显地,如后文的图3、图4的例题,学生能清晰地通过理解上述走刀的特点来学会对应不同的图形来正确选取循环指令了。
3、例题的选取
3.1 G71教学例题
先看G71的例题,如图3我们会先引导学生读懂图纸和分析图纸。一般地,我们会列出一个表格,如表1,要求学生把节点坐标在直径坐标体系下的坐标从图纸阅读并计算出来,注意强调直径坐标体系,或者插入说明直径坐标系与半径坐标系的区别。有了正确的数据表格,学生就不难从X数值的单调递增的规律里面得出使用G71指令控制走刀了。而具体的参数的讲解以及设定,也需要根据不同程度的学生进行指点。循环指令首行参数U取的数值,需特别说明其为半径方向的数值:切深,再次强调默认单位为毫米;R为退刀的距离,单位同样为毫米,学生较容易理解;马上地,我们会讲解指令的次行的参数U和W,先和学生强调虽两行均有字母代码U,但必须注意区分开其不同的参数意义,此处的U为X轴方向的精加工切削余量(半径方向)[2],W为Z轴方向的精加工切削余量,由于我们所选取的工件的最右端为平直端面,学生在对刀操作中已完全加工好,故此W参数在程序中可略去,作为常识性问题给学生讲解即可,重点是理解好此处参数U及其数值的选取。我们在实操练习中,使用30°外圆车刀进行工件形状的加工,一般地,直接把经验数值U0.5给学生选取。参数P、Q是循环的程序首行和末行各自的段号,我们会把系统的一些属性也在此讲授给学生。例如GSK系统不会自动生成段号,而FANUC系统则默认从N0010逐行生成段号。F为切削速率,这在基本代码的讲解里已要求掌握,在此,也告知学生一些加工的常识和速度的选取的经验数值。余下需要练习的编程,都给予学生自由编写、探讨。
按上述的技巧的教学,既全面也易懂,学生能深入浅出地理解和运用,也踏出了自行编写完整程序的重要的第一步。我们一改传统的直接拿现成的程序段和图形讲解的方法,就是本着培养学生独立思考、多作实践的教学宗旨。
3.2 G73教学例题
再看G73的例题。此例题也作为学生操作对刀、录入程序、自动加工的习作。由于已经有之前G71的认识和练习的基础,我们在此环节的讲解强调二者的对比,包括适用范围、程序的参数。
关于复合性的理解,需引导学生对全个加工路线(或者说是形体的几何轮廓)作考虑,我们从上一个例子里面已经比较深刻地认识了单调性,既可从加工路线的趋势的变化规律让学生看出,也可从上述表格的数值规律看出。故此,要求学生按上述列表的方法自行列出表格并按图纸计算坐标。
在参数的说明上,由于G73指令首行的U、R的意义与G71的是完全不同的,因此需详尽解释。从刀具轨迹图,我们可以看出U参数的意义,在粗车过程当中,X轴的总切削量为U参数后的数值。不过,在数值的选取上,学生是完全缺乏经验,我们在告知一般加工经验的数值范围之余,也引导学生在实际加工过程中尝试去修改自己选取过的数值,再观察、对比不同数值的选取对加工过程的影响以及效果。参数R表示循环次数。在此,引导学生理解这两个参数需要注意联系、统一的思维,而不能单纯地把两个参数割裂开来。
G73余下参数与G71的意义均相同。当我们遇到圆弧组合较多的工件的轮廓的编程的时候,G73是使用频率非常高的指令,这一点需给学生强调。同时,引导学生在加工的实操过程中去对比G71与G73走刀运行过程的异同。依此学生能结合对G73各参数的理解,自行编写上述图形的程序。同时,我们会再提供一个例子给学生自行编写整个完整的加工程序作练习。
另外,当学生在编程、录入程序、对刀、自动加工全过程的操作上面已经较熟练的基础上,我们在车间现场的指导上面,也可告知最新型的数控车削系统的编程上,已经有G71能兼容有G73的功能,即使是复合性趋势的图形也可用G71运行,并且不会如G73运行过程中出现头2次循环空刀频率较多的现象。仅作了解性讲述,不作课程要求。让学生在熟练本课程要求的同时也对新型、前沿的技术有知晓。
4、结语
综合而言,我们在数控车削编程的教学上,总结出强调形象性、准确性、联系对比、讲求脉络的传授技巧,通过典型、浅显的例子来把较复杂的程序在有限时间内使学生得到最充分、透彻的理解,并且能融会贯通地综合运用在不同的车削工件的编程和加工上。这些技巧和方法,对指导学生数控编程、加工,以及对机械加工操作的创新性思维的发展,均起到重要的基础性的作用。
参考文献