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《数控机床故障诊断与维修》是数控技术、数控设备维修等专业的一门专业核心课程,它的教学效果直接影响到数控机床维修人才的培养规格和质量。针对本课程自身特点,分析教学与实践中存在的问题,结合相关专业的就业需求现状,依托FANUC0imateTD数控实训平台进行课程教学改革。重点突出理论与实践教学相结合,使学生熟练掌握数控机床常见故障现象、故障产生原因及故障诊断和排除的方法,达到培养学生分析问题和解决问题的综合能力、增强实践动手能力的目的。
【关键词】
数控机床;故障诊断与维修;教学改革;数控实训平台
数控机床维修工是我国劳动和社会保障部在2006年的新职业,主要从事数控机床的安装、调试、维护保养和检修工作。一名合格的数控机床维修工不仅要具有扎实的专业理论知识功底,还要具备检查、分析、确定故障原因和快速准确的维修好机床的能力。为满足社会需求,大多数职业院校在数控技术专业或数控设备维修等专业都开设了《数控机床故障诊断与维修》课程,并把它作为一门专业核心课程,为社会输送了大量数控机床维修人员。然而高职院校数控机床维修课程在教学中存在重理论轻实践,理论和实践教学脱离的现象,学生的职业素质与企业的用工要求还有一定的距离。这就导致了企业招聘的数控维修工不能达到用工要求,相关专业的毕业生就业难以对口的矛盾。因此,对于数控机床故障诊断与维修课程的教学迫切需要进行改革与创新,探索出学校、学生和企业都能共同参与、共同获益的教学方法。
1课程教学主要面临的问题
(1)课程教学中涉及的知识面广,包括了数控系统、数控机床机械结构、电气控制、液压与气动等相关知识,这些知识在前置课程中进行了独立设置。但是在前期教学中,学生基本只是孤立的接受知识,而本课程则是将这些知识融合到一起,并且要将理论知识应用于实践解决实际问题,再加上职业院校的学生文化基础相对比较薄弱,这就导致了大部分学生感到这门课程的学习难度很大,对知识进行综合应用时无从下手。(2)课程教学仍然以理论教学为主。在本门课程的实践教学过程中,数控设备通常会处于被保护状态,不能进行拆装,这就使得用于维修教学的设备不足,学生仅仅只是接收一些认知实验,或者老师设定一些简单的故障让学生进行排除,实习时间得不到足够保障,学生的综合实践能力难以提高。(3)数控系统的品牌、型号众多,更新也快,其结构、参数设置以及故障诊断方法等在不同的品牌和型号中均存在一定的差异。而本课程在课堂教学中往往只是以一种数控系统为载体来进行教学设计与安排,最多再把学校拥有的其它数控系统作为辅助介绍,缺乏了对机床故障诊断与维修方法能力的培养,因此,难以培养出走出校门就能满足企业基本要求的数控维修人员。(4)考核方式不合理,《数控机床故障诊断与维修》传统的考核方式为:平时成绩(50%)+期末考试(50%)=总评成绩,这种考核方式已不再适应“双证融通”人才培养模式,也不适合于本门课程的成绩评定,为此该课程的考核方式需要进行改革。考核方式不合理,《数控机床故障诊断与维修》传统的考核方式为:平时成绩(50%)+期末考试(50%)=总评成绩,这种考核方式已不再适应“双证融通”人才培养模式,也不适合于本门课程的成绩评定,为此该课程的考核方式需要进行改革。
2课程教学改革的研究内容
(1)研究以典型项目为载体的基于工作过程的课程教学内容,让学生在真实或接近真实的实践情境中获得知识和技能。(2)依托FANUC0imateTD数控实训平台研究数控机床维修的典型工作任务,并结合维修工的国家职业技能鉴定标准对教学内容进行整合,确定出课程学习的不同学习情境,精选企业现场典型的维修案例作为教学任务。(3)研究新的课程考核评价方式。
3解决教学问题采取的方法
(1)采用项目教学法,以工程为背景,把项目作为载体实施课堂教学,依托FANUC0imateTD数控实训平台,学生亲自完成各项目实施的整个过程。构建课程项目围绕项目构思→设计→实施→运作的主线来进行,实现课程理论知识和实践技能一体化教学。(2)课程项目要符合课程教学目标的要求,与企业实际相结合,还要考虑学生的综合能力。课程项目的开发最好由学校教师、企业维修技术人员以及行业专家共同研讨,精选出有代表性的项目案例;也可以让学生利用学校建立的FANUC数控实训台参与开发一些简单的课程项目,使学校资源得到更好的利用最大化。(3)课程教学实行双导师制,尤其在实践教学环节,安排企业工程师或学校的实训教师与学校理论教师一起共同担任该环节的指导老师。同时,学校也应多安排专业教师到企业兼职锻炼,不断提升教师的工程实践能力。(4)对于强调实践能力突出的课程,传统的考核方式不能合适体现课程的学习效果。新的评价方法应该是注重学生的综合职业能力,以过程性考核为主,采用多元化的评价方法。比如课程项目实施完成后做项目的展示;以小组为单位进行答辩;答辩完后学生撰写个人项目报告,总结项目学习的成果,分享心得和体会。
4教学改革的主要特色
(1)课程项目的实施过程依托FANUC数控实训台,体现了“做中学”的理念。(2)课程主要在实践教学环节实行双导师制,能够更好地达到对学生的指导效果。(3)评价方法的改革注重学生的综合职业能力的培养。
5课程教学改革的预期效果
(1)数控机床维修课程项目教学法的实施,将会激发出学生的学习潜力。遇到技术问题时,能够学会主动查找资料,探讨和寻找解决方法;能够正确进行故障的判断、检测和排除,使学生把抽象难懂的理论知识融到实践过程之中,既提高了学生的动手能力和语言表达能力,也培养了学生独立工作的能力和团队合作的精神,同时也增强了学生的自信心,为他们今后的学习和就业打下良好的基础。(2)制作丰富的教学资源。包括开发数控机床维修项目案例库;编写适合本课程教学内容的特色教材;搜集相关的技术资料和视频教学案例等。并在教学过程中不断积累更新,为本课程的后续教学顺利进行提供有利的保障。
作者:罗应娜 单位:重庆工业职业技术学院
参考文献:
[1]岑华.数控机床维修教学中CDIO项目教学法的应用[J].广西教育c:职业与高等教育版,2014(47):147~148.
关键词:数控加工;实训教学;任务驱动;虚拟仿真;改革
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.195
0 引言
高职数控加工专业是培养数控机床操作技术人才的重要专业,现代数控加工技术发展进步非常快,对人才的实践能力要求很高。在这种背景下,高职院校要对数控加工专业的实训教学进行改革。通过优化实训课程,为学生提供良好的实训平台,鼓励学生到企业一线实习等措施,来不断提升数控人才的技能素质。
1 高职院校数控加工实训专业教学存在的问题
1.1 实训课程教学特色不明显
在一些高职院校数控加工实训教学课程中,对学生实训的内容、教学方法以及参与技能要求等,同传统的课堂教学差异不大,没有突出实训教学的特色,对学生数控加工实践技能的训练作用不明显。
1.2 缺乏真正的学生实践锻炼机会
数控加工专业,是一种理论性同实践性,密切结合的专业。一方面要求学生掌握基础的核心数控技术知识,另一方面需要学生进行实践锻炼。在实践锻炼过程中,才能将数控加工技术练习到位,并为今后走上一线的数控技术工作岗位打好基础。但是,实际情况是不少高职院校,没有给学生安排真正能够锻炼学生实践技能的实习岗位,学生的实习效果不理想。
1.3 实训教师的教学水平和实践经验有待提升
现代一些高校在数控实训教师引进方面,m然花费了不少经费,但是,真正专业知识水平高、数控实践经验丰富的优秀教师并不多。高职院校数控实训教师在开展数控加工实训课程方面,更多的是参照同类院校的方式方法,缺乏立足于学生实际情况的创新突破,对学生的实训引导作用不明显,教师的专业知识水平和实训经验都有待提升。
2 数控加工专业实训教学改革模式分析
2.1 引进和培育数控加工实训师资
实训教学改革,需要一批具备现代化数控加工专业技术知识的教师,教师不仅要在引领专业不断创新改革,还要在日常教学过程中,反复总结,参与实践锻炼,努力提升自身的实践技能素质。高职院校要加大引进和培育实训专业教师的力度,打造一批专业知识水平高、技能素质硬的师资队伍。
例如,德州职业技术学院,为适应现代职业教育体系建设新形势,建设强教学、强实践、强科研的“三强”教师队伍,助力省级优质名校申报,2017年2月,组织机械工程系26名青年教师参加的寒假教师技能培训。在培训过程中,采取校企合作形式,依托学校“数字化工厂”和“产品检测技术中心”设备资源,聘请西门子公司的刘清洲工程师和泰西(北京)精密技术有限公司代跃工程师为老师们进行培训。培训采取专家集中授课、示范演示、教师动手实践等形式,系统地学习了工业自动化生产制造的各项基本技术和基于互联网支撑的智能化制造、信息化远程管理控制等前沿知识,实现了教师技能水平、科研能力、创新意识的全面提升。培训过程中,老师们表现出了极大的求知欲望,学习气氛浓厚、纪律良好,自始至终无迟到早退现象发生,老师们并纷纷表示这种技能培训针对性强、效果好,既开阔了视野、更新了理念,又获得了知识、提升了能力。
2.2 深度对接企业需求,为学生开辟良好的专业实习平台
数控加工专业的学生,要想真正提升自己的技术能力,除了要掌握好基础理论知识外,更重要的是要进行真实的实训操作。数控加工是实践性很强,对学生动手操作能力很高的专业,因此,高职院校要在深度对接企业人才需求的基础上,为学生开辟更多真正的实习平台。在实际岗位实习过程中,学生们才能更好的检验自身的知识,并强化数控加工的各项工作技能,为今后从事数控加工技术岗位打好基础。
2.3 提升实训教学硬件的水平,为开展仿真实践模拟创造条件
为保证高职院校数控加工专业实训教学的正常进行,在实训硬件基础设施上,高职院校要加大投入,对落后陈旧的数控加工硬件设备进行更新,引进现代先进的数控加工硬件设备,做好实训场地设备搬迁、安装、调试、检修、环境清理等工作。为学生进行仿真模式实训提供良好的条件,这样对于在校期间提升学生们的数控加工实践技能,也具有十分重要的意义。
2.4 创新实训教学模式,引进企业一线技术人才授课
数控实训专业实训,可以定期引进一些企业一线优秀技术骨干进行授课。企业一线技术人才,无论是专业知识,还是技能素质方面,都是经过一线岗位锻炼过的,并且其思维理念也是基于现场实际数控加工作业模式,这对学生们来说,是非常急需的。因此,高职院校要定期引进这类人才为学生的实训进行授课。
例如,山东烟台工程职业技术学院实训处,通过邀请佛山市先导数码科技有限公司工程技术人员进行专题授课。对学生实训过程中遇到的数控机床维修实验平台编程问题、安装调试问题以及故障排除等进行培训指导。在场的技术人员详细讲解设备电气组成部分工作原理,加工程序编制方法等,这对提升学生们的动手安装、调试及维修能力具有非常重要的作用。并且对PLC控制有了更深入的学习与了解。在实验台中采用模块化设计,能够模拟机床电气故障,进一步使学生了解机床电气原理、系统编程与操作,帮助老师进一步了解数控机床电气结构进行数控系统的二次开发。数控机床系统操作、编程实验;便于学生大规模接线、安装,参加系统联调;数控机床典型故障分析及检修。为今后实训教学、科研、大赛提供重要保障。
3 结论与建议
通过上面对高职数控加工专业实训教学改革的探索分析,并且一些高职院校的实际改革措施,也能够给我们一些启示作用。高职数控加工实训改革,要以市场对人才需求为立足点,培养专业技能素质高,具备良好动手实践操作能力的人。通过引进专业技术教师、深度对接企业人才需求以及增加企业一线培训实习等,是未来实训教学改革努力探索的重要方向。
参考文献:
一、植于寿命周期的数控机床可用性技术方案论证
在确定数控机床整机及各部件的方案时,应综合考虑各种因素的制约(如可靠、维修、经济、性能、安全等),最大限度地保证其在在寿命周期内费效比最低,合理地验证,选取成熟的方案和技术手段,与此同时有必要采用新技术。在进行方案论证时,要充分考虑数控机床各子系统或部件的常见故障现象,这样将有利于完善子系统和零部件清单。同时,笔者总结实践过程后,认为还要综合地考虑环境的制约(如包装、贮存、装卸、运输和维修等因素),从而在论证基础上选取新技术、新工艺、新材料。
二、植于寿命周期的数控机床可用性技术设计
当前,在植于寿命周期的数控机床可用性增长技术设计过程中,要优先分析数控机床机械、电气、液压(气动)之间的关系和功能作用,同时制定和完善必要的设计原则,以这些需求为基础。针对这些部分制定相关的可靠性设计准则。另外,要做好预防策略,数控机床预防性的维修设计就是杜绝隐患的产生,及早要做好故障预测,及早检查、发现、修复。因此,数控机床的可用性增长技术设计,也就有必要做好预警设计,在危险和故障还在苗头时,就消除掉,预警设计是数控机床可用性的重要内容之一,在预警设计中,应把握好常见故障的特性与特点,有的放矢的进行完善。
三、植于寿命周期的数控机床可用性生产实践
数控机床可用性的生产考察环节,同样存在着一些实际问题,比如数控冲床工作台硕大的现实问题,这直接导致输送和装配的问题,给装配带来了困难,使得底座零件受力情况繁杂,因此有必要有综合考虑对导轨进行分段插接,缩短单根导轨零件的长度,降低制造难度。
同时,主管工艺师应该提议设立质量检控环节,应对产品的关键部件和关键项目的质量要求,根据产品质量重要度进行分级设置,设计好分级监控表,把握好实践过程,比如床身加工工序、旋转模装配工序、上下转盘及定位板加工工序等。注重各个生产环节,把握好工艺过程的特殊要求,特别注意到每个部件的装配质量都不同程度地反映到整机的质量上,因此要严格认识到只有经过检验和严格质量控制的部件才可以流转到下一层次的工序。同时,要进行经验的积累和反馈,善于利用过往的产品质量反馈信息,对不合格品较多部位的工序进行改善,主管和一线操作员应在应在工艺设计中,提出自己的宝贵经验。
四、植于寿命周期的数控机床可用性的使用分析
众所周知,数控机床属于高投入产品,机器本身价格昂贵,如果单位或学校实训购置后,而不加以良好地使用,必然会造成一定经济和技术损失,也给国家的经济和教育带来损失。笔者经过其所在院校的实训环节发现,一些数控机器在实际使用中确实存在着一定的问题,有的机器成了摆设,有的机器很难结合理论进行操作,有的机器也没有进行好科学地管理和保护。这些都给数控机床等机器的故障维护带来了亟待解决的问题,由此建立科学维修制度是非常必要的。同时,一些的培训和管理人员要把握好相关机器的使用规律,这也是机器实际运用中必要掌握的技术,摸索好从磨合、调试、正常工作到大修或报废故障率变化的规律,从而完善好管理与维护,延长使用周期。
因此,一线人员和实训教师的操作技术水平至关重要,在使用过程中有必要加强编程人员的编程技巧等相关技术的培训,综合业务素质的提高。
五、植于寿命周期的数控机床可用性增长技术报废
现阶段,各个机械专业的高职院校,都相继采购了大量数控机床,在使用中也面临着最后一个问题,就是机器的报废问题。由于机器采购价格普遍较高,在其寿命周期的最后环节,如何提高报废产品的使用率,因此有必要从使用、环保等环节减少能源消耗,提高产品二次利用。
六、结束语
在本文中,笔者基于产品的周期性,进行分析数控机床可用性,在笔者的经验和实践的基础上从可靠性设计准则、维修性设计准则,以及在故障预警等环节进行研究和实施等;针对许多故障是由外购、外协件的质量引起的这一情况和探索,提出改进建议,对关键工序建立监控表。
关键词:中职 数控 实训 教学
中图分类号: G718 文献标识码: C 文章编号:1672-1578(2012)01-0215-01
随着机械制造业的飞速发展,中国正在逐步变成“世界制造中心”,数控技术的应用也越来越广泛,大力培养数控人才已迫在眉睫。
中等职业教育培养的主要是“蓝领层”数控技术人才,这类人才是指在生产岗位上承担数控机床的具体操作及日常简单维护工作的技术工人,在企业数控技术岗位中占70.2%,是目前需求量最大的数控技术人才。数控技术是一门实用性极强的技术,需要紧密配合生产实践。
然而中等职业学校数控教学现状是:一是数控专业师资严重短缺,相关课程开设不足;二是实训教学设备(数控机床及数控系统)类型单一,且往往落后于企业;三是没有适用的高质量教材,教学模式各异。
利用现有条件上好数控专业实训课应作到以下几点:
1 激发学生兴趣,上好第一堂“入门课”
数控专业和一般专业不同,绝大多数学生在学习之前没有接触过数控机床,更有部分学生不知道什么叫数控。对于第一次接受新的学科学习,总是存在着极强的好奇心理。
这时可采用如下方法来引导学生入门:(1)介绍好该课程与生产实践的密切关系。如数控加工实训课,可通过身边的事例来说明、提出问题。在生产中几乎无时无刻都离不开机械零件,像手表,汽车,大到飞机火箭航天器等。零件是怎么通过数控机床加工出来,使学生心中提出许多疑问来增加其想象、思考和研究。(2)利用多媒体介绍数控技术应用的重要性,精心准备一些相关的数控领域的视频及图片资料,可从发展前景、市场需求等方面来进行,帮助学生了解实际、增强学习兴趣。(3)带领学生参观数控机床、现场操作过程、展示优秀毕业生的数控作品,有利于学生了解学习该课程的重要性和开阔学生的视野,认识和了解数控机床不同的类型,提高学生对数控的感性认识。
虽然有的学生不是通过第一次课就能产生兴趣,但起始课是重要的,让学生觉得自己又增长了知识。好的开始是成功的一半,更是我们成功教好数控实训的一半。
2 注重理实一体,利用好仿真软件
对于“蓝领型”数控人才,必须以传统的机械制造技术(金属材料及热处理、切削原理及刀具、机床夹具、机制工艺等)为基础,学习掌握“数控机床原理及应用基础”和“数控加工编程技术”,还需要熟练掌握“CAD/CAM”软件。
传统的理论教学较抽象,脱离实践,学生往往会产生枯燥、厌倦情绪。书到用时方恨少,这种学习方法目的明确,收效最直接。在实训课中,总有学生感觉理论所学的有关内容到实训中不够用。这时我们要抓住时机向他们讲授理论与实训课的关系,充分调动学生学习的积极性,可穿插利用数控仿真软件教学,形象生动,在实训教学中对原有知识加以巩固。数控仿真软件是一个应用虚拟现实技术于数控加工操作技能实训的仿真软件,具备对机床操作全过程和加工运行全环境的仿真功能,可以进行数控编程教学,加工操作过程教学,使需要在数控设备上才能完成的大部分教学功能在此虚拟制造环境中实现,弥补了传统数控教学的不足。
基于这一功能和特点,使用仿真软件将大大减少在数控机床设备上的资金投入,既能降低成本又能加快数控人才的培养速度。由于仿真软件不存在安全问题,学生可以大胆地独立进行学习和仿真练习。并对加工零件的几何形状和精度进行自我检测,增强了学生的自学能力,精简了教学过程,提高了学习效率。
3 实施细节教学,合理安排实训内容
在实训教学过程中,安全永远是第一位的,我们尤其注重实训纪律教育,除进行原有的安全操作规程学习外,我们还从学生的每一个训练细节入手,列出各种安全隐患,进行教育,使学生在上机床操作时牢记安全规程。
实施细节教学还体现在要求学生在实训过程中勤记笔记。实训课基本上被认为是全部动手操作,但是,学生不可能持续的操作机床,在操作过后很容易忘记。因此要求学生在训练过程中不断地记笔记,不断的总结,比如学习数控铣平面铣削时,你可以在笔记上记下所有操作步骤,并注明注意事项。在操作过程中,可以记下所选刀具、所用切削用量、转速、进给倍率、精加工方法等,课后再整理。通过自身的操作,容易出错的步骤重点标注,提醒下次操作注意。一周实训课程结束后,让学生进行小结,总结得失点以及自己的体会。通过天天记笔记,周周写小结的形式,让学生对数控专业的认识更进一步。这样实训操作课才能充分体现其功能。
在数控实训过程中,笔者发现学生在操作中,很多带有盲目性,往往会浪费很多时间,特别是刚入门的学生,不知道按哪个开关,哪个键,只能不断的摸索。学生操作机床后收获很小,效率很低。考虑这一问题,笔者给学生整理了从“开机到出产品”过程中的每一个步骤,教学时再进行适当的讲解,要求学生刚开始时严格按照步骤规范操作。这样学生很快能够熟悉数控机床操作,大大提高了实训效率。
在实训教学中,笔者要求学生带着问题去操作,操作机床的目的是为了解决某个问题。在一次数控铣床实训课中,要求学生利用G68/G69指令练习加工图形,明确说明练习目的是为理解其指令格式,有的同学拿到一块毛坯后就输入程序,模拟图形正确后,开始自动执行。可是加工出的图形却比要求的要大,经自己仔细检查后才发现原来操作时未将原有的刀补修改正确,只能铣平面,重新开始。当平面铣完时,下课时间也到了,布置的操作任务自然没有完成。学生如果在操作过程中如果不注意步骤方面的细节,会严重影响实训效率。因此,向学生强调细节操作,培养学生的细致、认真是非常必要的。
高职教育的目标是培养技能型、应用型人才,突出适用性和针对性,重在培养实际应用和操作能力,“以服务为宗旨,以就业为导向”是其教育方针。本课程是专业培养的最后课程,前导课程比较多,具有实践性强、理论教学难度大、知识面涉及广、师资培养和设备投资多的特点,而且高职学生普遍存在理论知识基础薄弱,尤其电方面的知识对于机械学院的学生来说理解掌握难度较大。传统的课程标准是基于学科体系架构设计的,设置单独的实验实训环节,教师作为知识的垄断者和传播者以讲授为主,学生学习是集体化和被动的。这样,即使教师的水平再高,采用先进的教学手段如虚拟实验室、先进故障检测诊断设备和实验教学用数控系统平台等,也难以真正改变理论与实训教学相脱节的现状,难以充分发挥实训设备和校企合作的作用,常会造成学非所用、学非所需、边学边忘、知识与能力割裂的状况。另外,由于数控系统品牌多,技术发展迅速,不同数控系统机床在故障诊断与维修方面存在不小差异,传统教学体系一般只以一种数控系统为主进行教学设计,缺乏方法能力的培养,难以提高学生的创造性和独立解决问题的能力,造成学生的职业能力与企业岗位的需求脱节。传统的课程标准已不能满足新形式下高职教育的发展需求,本课程就是在课程改革的大环境下,用基于工作过程系统化的方法设计课程标准体系,开发融合“教学做”为一体的任务驱动的行动导向课程。
二、基于工作过程的课程改革理论研究
“以工作过程为导向”的职业教育理论源自德国的“双元制”教育,其核心思想是从职业需要的角度出发,紧随岗位典型工作任务需求,开发工作过程系统化的课程体系,强调教学过程与工作过程的深度融合,以岗位涵盖的典型工作任务为载体,将理论实践学习过程、岗位工作过程和学生职业素养培养过程结合起来,打破理论课与实践课的界限,学生能够在逼真的企业环境中做到边学边用,体现工学结合的高职教育特征。由院系领导、专业教师和教育专家组成的专业团队与企业专家进行基于职业的深入分析,获取足够多的信息并提炼出专业的岗位群、能力群和一级典型任务群,建立校企合作下的课程体系群,并给出课程体系中各课程的性质、目标、地位和理念等,实现专业与行业之间的对接,落实专业的培养目标。由教育、企业和实践方面专家进行基于工作过程的课程开发,经多维度的企业调研,对岗位群及其成长历程和发展方向进行研讨,对课程相关岗位工作过程、岗位需求和岗位技能等进行分析,结合国家职业标准,进行针对工作任务的行动领域分析,获取一系列二级典型工作任务;由教育和企业专家对工作任务进行归纳、整理和提炼,形成若干个内部各任务相互关联的任务集合;教师团队和企业人员进行学习领域的分析设计,也就是基于工作过程的课程开发,得到工学结合的教学内容。学习情境的载体可以是项目、任务、案例、产品和工艺等。情境及其内部各载体按由浅入深、由易到难的顺序安排,每个学习情境和情境下的各载体都有相应的能力目标。这一环节将实现课程与企业间对接,落实职业能力。由教师团队和企业人员进行学习领域的分析设计和学习情境的设计开发,然后进行基于任务的以行动为导向的课程实施和推动改革,课程实施中要进行教学条件和教学模式开发、改进和革新,要对重要资料和经验等进行保存,并向专业委员会和课程负责人等及时反馈相关信息用于课程调整或进一步改革。这一环节主要实现理论和实践的融合与执行,落实培养。学习情境的开发包括5个方面,教学组织有个别教学、分组教学、开放教学、协作教学和设计教学等形式,教学组织的具体实施体现在学习活动设计上,应具有多样性。课时安排指对每个学习情境和情境下每个项目所占课时的分配。课程评价指在学生完成课程的理论和实践环节后给出的最后评价,采用百分制,主要依据平时项目完成的鉴定结果分、期末笔试分和学期综合表现等。教学支持指课程实施所要具备的软硬条件,包括教材、网络教学、实训设备、图文视频等资源,投影仪、幻灯机、网络、虚拟平台和计算机等教学工具,逼真的校内实训基地、校内工厂和校外实训基地等环境,课程专家、理论教师、实训教师和助讲组成的教学团队,校企合作的互惠和资源共享。教学模式是实施教学的核心,分五个方面,针对每个学习项目,都要对学习者、学习需求和学习内容进行分析,然后以“六步法”的工作过程为引线进行教学策略设计。学习环境设计指学习者所需的问题情景、学习资源和认知工具设计,要考虑学校场地和宿舍、社会和家庭等因素。学习活动设计指自主学习、协作学习、学生知识与能力准备和教师指导等设计。过程控制是针对任务的每一个工作过程的教学控制,可以是观察、口头提问和书面问卷等,以一个或多个工作过程为单位进行鉴定,最后给出任务的综合评价结果。
三、课程的改革与实践
本课程的改革就是基于上述的思路逐步推进和完善的。
(一)课程定位、目标及理念
我院地处重庆市,依据地区产业特点,数控专业被我院定为重点建设专业。就业跟踪调查结果显示,数控专业就业岗位正从较低层次的操作工向较高层次的装调、维修和管理等岗位迁移,本课程被列为我院数控、机设和数设专业的专业核心课,电工电子、数控加工、机械装调、PLC在机床上应用和机床联调等都是其先导课程,该课程为数控维修顶岗实习和获得国家数控机床装调维修工职业资格证书奠定基础。按照“能力为本位,就业为导向”的职业教育思想,本课程的社会能力目标有团队工作、交流组织协调能力、纪律性和环境保护等方面;方法能力目标有培养学习方法、逻辑思维、分析创造、信息获取、判断、解决问题策略和制定工作计划能力等;专业能力含知识目标和技能目标,知识目标体现在情境目标和子任务目标上,技能目标指培养具有较高职业道德素养、掌握数控机床操作和维护、掌握常用机床维修和检测工具仪表的使用、掌握数控机床的调试与检测方法、掌握数控机床常见机电故障的诊断与排除,能从事数控机床装调、维修维护工作的技能型人才。课程理念为:确定目标明确、现实可行、有教育意义的典型工作任务,在完成工作任务的过程中实现教学的能力培养目标,以学生为主体、教师为引导、体验为先导、执行为目标,教学做一体化、学历教育与技能认证相结合的理念方法。
(二)课程内容设计
典型工作任务体现了对象、手段、方法、组织、产品和环境6个要素,我们确定了表1所示的8个学习情境,并精选了企业典型维修案例作为项目教学任务,每个项目都具有典型性和可操作性,每个情境都对应岗位,任务设计遵循简单到复杂。以FANUC、华中和西门子系统的机床为载体,各小组抽签选择载体。
(三)学习情境的设计开发
1.教学支持
经多年课程资源开发和条件建设,我院已拥有自编的精品课程教材和实训指导书,并精选出一些同类教材作为参考,有丰富的图片素材、视频动画、挂图、电子教案和教学仿真软件等资源,并组建了网络课堂,含电子学习、电子作业、虚拟实验室、电子测试批改、资料下载和视频动画播放等功能,有投影仪、幻灯机、局域网、摄像机和大屏幕液晶电视等教学工具,拥有国家级和多个市级称号的校内实训基地、FANUC应用中心、校办工厂和工学结合教室等校内环境,与重庆长安、中国嘉陵和重庆机床集团等32家知名企业合作建立了多个校外实训基地。拥有一个结构层次合理的教学团队,多数教师都是双师型,满足了理论教学、实训和科研的需要。
2.课程评价
本课程的最终评价由各项目总评占25%、实验报告及课后小作业占10%、期末理论考试占45%和综合实训考核占20%组成,理论考试采用闭卷笔试的方式,综合实训考核有8个题目供6组学生抽签选择,每个实训题目都细分为6个工作过程,让组内成员抽签选择过程任务,按工作任务顺序逐个完成并现场打分。3.教学模式教学中以工作过程导向和实践行动内容为主,以科学性原则和理论的知识为辅,学习情境以项目任务驱动的形式进行行动导向模式教学。
(四)课程的实施
1.教学准备
项目教学开展前,要做好以下工作:
(1)分析学生的基本状况、学习实际需求和本次学习内容,做好自评表、互评表和教师记录表。
(2)做好学习环境、资源和认知工具的设计和准备。准备好任务中教学用的工具和设备,提前设好故障点,将相关说明书、学生用记录表、原理和结构图、工具、仪器仪表等分类集中摆放,让学生自行查询和使用。
(3)准备好任务页、解决思路页和联网电脑。任务页可发给学生,解决思路页可供学生在讨论研究之后仍有困难时备查,每看一次思路点要扣取相应分,若还未能解决,可申请询问相关教师。
2.任务实施
按照表3所示设计的“六步法”实施教学,完成如下工作。
(1)明确任务完成场景和工作学习任务,下达任务书,告知学生资料、设备和仪器仪表的位置和不同阶段的选用要求,针对项目中重要和比较难的知识和技能点进行现场集中讲授,同时进行安全教育,教师可采用板书、多媒体和幻灯片等进行图文讲解。
(2)按异质分组的原则,将5~8人分成一组,由组长带领组员先进行现场的“望、闻、问、切”,充分了解故障现象及产生过程等,查阅相关资料和记录单。教师采用“头脑风暴法”指导学生从机械结构、电气控制、数控系统等不同方面进行分析,最后由学生给出任务解决、零配件和工具选用方案等,进而给出该方案的实施计划和步骤,由组长负责填写资讯汇总表和行动计划表,并进行组内分工。教师在该阶段也要做好过程控制、阶段性鉴定、学生综合表现记录及问题和经验的保存。这一阶段鉴定主要由教师根据学生行为表现、提问和阶段成果来给出相应分值。
(3)学生按照制定的工作计划和任务页的步骤要求,进行故障排查和设备调试,这一过程要求学生注意分工协调和操控安全,严格执行科学的方法和步骤,采用循序渐渐的策略。教师要积极巡视,及时发现问题并进行单独或集中指导,必要时可进行引导性示范,但不能包揽,同时教师要做好该阶段的控制、鉴定、记录和保存工作。可采用教师评价与学生互评结合的鉴定方式。
(4)在项目完成之后要根据任务的验收标准进行任务实施中关键点的自检和互检,并给出自检和互检的模糊评价,最后由教师给出检查阶段的终结性评价。
(5)学生计算维修成本、记录工作过程和经验、提交总结报告、成果展示、尝试给出维修和保养方面更好的建议。教师要在项目结束后对项目完成情况和学生综合表现进行总评,兼顾过程评价和结果评价。教师根据学生的阶段表现记录和最后总评,填写项目考核表。同时,做好信息保存和反馈工作,把问题所在及时反馈给学生,把过程经验保存下来供教学改革研究用,并由教师给出改进和修改建议。
四、改革效果与结论
(一)改革效果
本课程于2008年成功申报为重庆市高等学校市级精品课程,2009年被评选为教育部高职高专机电设备技术类专业教学指导委员会精品课程。课程改革的实践收到了显著效果,我院数控、机设和数设专业学生理论知识、实践操作技能和综合职业素质都得到大幅度提高,受到用人单位的青睐。2012和2014年分别获得全国职业院校技能大赛高职组“数控机床装调、维修与升级改造”项目二等奖和一等奖,2013年获得全国职业技能大赛高职组“数控机床装配、调试与维修”一等奖。学生就业率逐年提高,越来越多学生被用人单位录用从事专业技术工作,并被单位部门所器重。
(二)结论与建议
关键词: 数控技术;应用专业;实训中图分类号:G718文献标识码:B文章编号:1672-1578(2014)10-0274-01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:普铣实训
这一阶段是学习数控铣床不能逾越的过程。学生在普通铣床上实习、练习对刀,熟练操作铣床,从加工平面、外轮廓、内轮廓、内槽开始,逐渐接触到螺纹各部分的尺寸计算和加工,曲面的加工.在这一过程中深刻理解刀具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,掌握铣床的加工方法。掌握切削的有关计算、熟练掌握其他使用方法,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铣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房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、设置刀补、详细地讲解每个过程。
在编程铣削平面时.可用两种方式:(1)在轮廓线的延长线上找出下刀的安全点(P点),让刀具沿着工件的刀具半径方向切入(建立刀具半径补偿G41/G42)和切出(取消半径补偿G40),用G01直线插补完成切削加工;(2)在工件轮廓上垂直下刀,法向方向切入和切出(通过坐标点的偏移值),用G01直线插补完成切削加工。同时让学生比较哪种方式更为简单和实用。
在孔加工中,通过对这些固定循环指令的使用,可以在一个程序段内完成某个孔加工的全部动作(孔加工进给、退刀、孔底暂停等),从而大大减少编程的工作量。G81指令常用于普通钻孔,刀具在初始平面快速(G00方式)定位到指令中指定的X、Y坐标位置,再Z向快速定位到R点平面,然后执行切削进给到孔底平面,刀具从孔底平面快速Z向退回到R点平面或初始平面。G82指令在孔底增加了进给后的暂停动作,以提高孔底表面质量,如果指令中不指定暂停参数P,则该指令和G81指令完全相同,该指令常用于锪孔或台阶孔的加工。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和工件要求的精度,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:数控加工实训
在数控仿真软件加工出合格工件的同学先到数控加工中心上进行编程加工。由于仿真软件和数控加工中心是同一个界面,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,选用刀具,刀具的参数设定也不相同。经过普铣的实训,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.看是否需要调整刀具半径补偿参数,最后加工出合格的工件。(4)重点突出典型零件的工艺分析,装夹方法的选择、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。更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:普铣加工-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,其教学效果将更显着。参考文献:
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。
关键词:数控技术;教学现状;调查分析
作者简介:刘馨潞(1978-),女,江苏南通人,江苏海事职业技术学院讲师,硕士,研究方向为机械工程。
中图分类号:G712 文献标识码:B 文章编号:1001-7518(2013)05-0094-03
一、引言
数控技术作为现代制造技术的基础,它是国家宏观发展战略中提出的重点发展的科学技术,是机械类专业必修的主干课程,也是各工科院校重点进行建设的学科方向。我院于2008年新开设了机械制造与自动化专业(以下简称机制专业),为船舶设备制造企业培养应用型数控人才。
机制专业开设三年来,数控技术课程的教学质量经过不断的学习与摸索已有所进步,但由于学校数控师资力量及一些软硬件设施都较薄弱,所以在实际的教学过程当中,对数控技术课程的认识、课程体系、教学内容和教学方法等方面都还亟待提高。为进行数控技术课程教学改革,笔者通过在数控技术课程的设置、教学方法和手段、教材使用、教学效果等几个方面展开问卷调查,分析目前数控技术的教学现状,为本课程的教学改革提供依据。
二、调查对象与方法
本次调查面对我院机制专业09级和10级的学生展开,共发放问卷95份,回收92份,其中有效问卷92份。问卷共设10个问题, 其中1-9题为选择题, 第10题为开放式的问题,可以归纳为以下几个方面的内容。
(一)学生对数控技术课程重要性的认识
近年来,由于数控技术给传统的制造业生产方式、产品结构、产业结构带来的深刻变化,无论是从社会还是到学校,几乎所用的人都已经认识到了数控技术的重要性。通过了解学生的基本情况和表1中的问题后,我们发现,95.6%的学生认为数控技术很重要或比较重要,只有4.4%的学生认为数控技术不重要。
(二)学生普遍认为数控技术的学习困难
通过调查发现,在绝大多数学生都认为数控技术课程很重要的同时,他们也同样觉得数控技术的学习是困难的。通过表2可以看出,大部分人对课上老师讲的内容是一知半解的,只有很少的人能完全理解,而有部分人甚至是一点不懂,这当然是认为所有人都在认真听课的前提下。那么为何会出现这样的结果呢?原因是多方面的:一方面由于学校的专业教学计划还有不完善之处,学生先修课程不够,基础薄弱;另一方面实训设备条件数量严重不足,且不配套,虽然教师准备了大量的多媒体课件,但“只能看,不能摸”与“看得见,摸得着”的教学效果是不可同日而语的;再者由于数控技术课程的教学内容涉及设计、工艺、机床、刀具、夹具、切削原理、材料、气液传动、自动控制、电工电子技术、检测原理、微机原理、自动控制原理等很多方面的内容,知识面太宽,如果采用传统的教学法进行教学,学生很难学透。
(三)学生对数控技术课程使用教材及教学方法等的评价与要求
从表3 可以看出,学生认为数控技术教材及参考书的选用是基本合理的,但这并不能完全说明教材的选用不存在问题,事实上现有的数控技术教材,形态都比较单一,内容也陈旧,实践性不强,虽然近年来市面上出现了名目繁多的适用于高职高专使用的教材,质量却良莠不齐,很多教材在数控系统原理、数控机床机电控制、数控机床故障诊断与维护维修方面都只是基本理论,条条框框的内容,脱离生产实际,本来就很枯燥的知识学起来更是晦涩难懂。再加上老师在教材的选择上也缺少经验,教材教学内容比较陈旧,以至于学生所学到的知识跟不上数控前沿技术的发展,与现实脱节,与社会和企业的要求存在很大差距。
表3 学生对数控技术课程使用教材及教学方法等的评价与要求
由表3中第6、7个问题的答卷情况可以看出,大部份学生都认为如果没有实验实训,仅靠多媒体教学是不能提高学习效率的。只有一成左右的学生认为上课仅靠老师讲就行,九成的学生希望课上有实验,或有实践项目引入,学生自己参与进来。
我院现在的数控技术的理论教学与实验实训几乎是完全分开的,一方面,这跟学校目前的数控设备硬件条件不足有关,另一方面,这也与学校数控师资队伍严重不足有关,同时具备理论知识和实践经验都很丰富的“双师型”教师少之又少,理论老师大多缺乏实践经验,无法在上理论课的同时很好的完成实验实训项目,而实训老师往往在理论方面又比较薄弱。
(四)学生对数控技术课程学习效果的评价
表4的调研结果表明,学生对所学的知识掌握程度和实践动手能力的满意程度不太高,大多集中在基本满意这一选项,不满意的比例达到三成以上。而另一问题即要求学生感受自己所学的数控知识能否适应社会发展和就业需要的调查更令人堪忧,只有45%的学生选择能适应或基本可以,55%的人认为不能适应。可见学生虽然尚未走进社会,却也能通过各种途径了解到自己所学的知识内容与社会企业的需求相距甚远。这一点本人在教学中就深刻认识到,因实训条件所限,数控加工刀具和工艺的教学相当薄弱,上课都以理论讲授为主,教学效果较差,实践技能培训的重点仅仅在数控机床简单操作上,而对数控加工工艺(如工艺路线选择、刀具选择、切削用量设置等)学生都不太熟悉,还有企业需要的如模具设计、CAD/CAM与自动编程、数控机床的维护维修等专业技术训练都远远不够甚至没有。
表4 学生对数控技术课程学习效果的评价
(五)学生对数控技术课程教学的建议
本次调查的最后一个开放式问题是请学生提出自己对数控技术课程教学的建议,其中有相当多的建议都集中在希望增加实验实训的问题上;也有一部分是希望老师改进课程的教学方法,使他们能更好的接受和理解课堂教学的内容;还有提出对教材的要求和学习自动编程语言等方面的建议。
三、调查结果与分析
通过对调查问卷的分析,可以归纳出我院目前的数控技术课程教学中主要存在以下问题:数控技术课程设置和教学内容不能适应社会行业需要;数控实验实训设备条件数量严重不足,且不配套;数控专业师资力量薄弱;数控技术教学模式与方法陈旧落后。
综合上述问题,我们对数控技术课程的教学改革提出以下改进意见:
(一)目前学校为了强调实训,很多课程都采用了压缩理论课时的办法。数控技术也不例外,但是数控技术课程的教学内容涉及的知识面很宽,学时太短会导致很多知识老师上课只能一带而过,不能跟实际结合,最终老师讲的费劲,学生学的吃力。
我院现在的数控技术的理论教学与实验实训几乎是完全分开的,一些实训课程中的内容在理论课中已经讲过,如果我们可以将一些实训课程与数控技术课程合并教学,把传统的“理论一实践一理论”的教学改为“实践认识一针对实践的理论一再实践”的项目式教学,通过设计项目课题,把培养某项综合能力所需的课程内容按照知识要点和技能要点加以筛选归纳,不但能使学生的学习有的放矢,使学习的理论与实践紧密联系起来,还可以减少数控技术与一些实训课程之间的衔接和重复内容,大大提高教学时间的利用率,保证学生在有限时间里学到应有的知识。
进行项目式教学改革的过程中应注意的是,我们不能也不需要把所有的内容都改为项目教学,因为项目教学中学生学到的知识具有针对性,有些内容如数控加工工艺设计、数控车床、铣床和加工中心编程等方面的内容比较适合项目教学。但有一些如数控加工基本原理等方面的内容就没有必要改成项目教学,这样可以在一定程度上保证学生所学知识的系统性。
(二)必须选用合适的教材,即便在课堂上的效率很高,大部分学生在课后都还是要利用课本来进行温故知新,才能真正达到对知识的掌握。我发现,在课时紧张,课堂节奏很快的情况下,如果教材与课堂内容不配套,学生在课后就会很少去看书,从而对课程的一部分兴趣也就会缺失掉,因此最好是课堂授课内容与教材配套,如果必要,可以根据学校或专业的特色,以及不同的教学模式去重新编写适用的教材。
(三)采用项目式教学模式必须要有具备相当的理论知识和丰富的实践经验的并能够承担数控教学工作的“双师型”教师,针对理论老师缺乏实践经验的情况,学校应当有计划地送教师到企业进行实践和见习,了解数控技术的新知识,根据对数控技术的教学需求进行实战培训,重点放在数控加工工艺、机床故障诊断和维修等方面。只有老师“能文能武”,才能带领学生边学理论边实践,老师在运用各种教学方法的时候也才能游刃有余。同时,学校也可以聘请一些企业的专家到学校来授课,缓解师资不足的问题。
(四)学校应优先满足教学与培训需求,利用有限的资金合理配置数控技术实验实训设备,应包括数控车床、数控铣床、加工中心、电火花成型机床和线切割机床等基本加工设备,数控模拟仿真软件、数控机床典型零部件装拆、数控系统调试等的综合实验台。可进行数控机床操作实训、数控原理、数控机床电气控制、电机调速与控制、机床精度检测与调试技术等基础实验。
也可以采取一些校企合作的方式,让学生到企业去参观实习,使学生全方位的接触企业的数控产品,了解实际的生产过程,这种直接的方式可以最大程度上的促进学生对课堂知识的理解。
(五)要注重开展CAD/CAM和自动编程软件的教学,CAD/CAM是数控技术发展的趋势,对学生进行CAD/CAM 的设计软件如Master CAM、CAXA、UG、Pro-Engineer等教学及技能培训是当今数控技术教学方法中不可或缺的环节。尤其在数控硬件设施不足的情形下,开展自动编程软件的教学可以起到扬长避短的作用。因为虽然学校的数控加工和实验设备不足,但计算机资源还是比较丰富的,学好了一些自动编程软件,学生将来的就业会更具竞争力,而目前我们在数控技术课程中对只是略作介绍,这也是不妥当的。
四、结语
通过本次调研,总结出目前我院数控技术教学中存在的问题,为数控技术课程的教学改革提供依据。为此,教学改革将从调整数控课程设置与教学内容、改进教学模式、强化师资队伍等几个方面来展开,通过教学过程与研究过程的结合,边执行、边修改,最终得出一套切实可行的方案,提高数控技术的教学质量,使其符合社会需要和行业需求,同时也为其它课程的教学模式改革提供参考。
参考文献:
关键词:数控车床 实践教学 问题 编程 操作 避免
中图分类号:G63文献标识码:A 文章编号:1007-3973 (2010) 03-145-02
1安全文明生产意识不够
文明生产是现代企业生产现场管理好坏的重要标志和现代工业生产的客观要求。对于操作者来说,一方面要管好、用好和维护好数控机床,另一方面还必须养成文明生产的工作作风,应具有较好的职业素质、责任心和良好的合作精神。在实训中容易出现的问题一是机床上、下电时,不按顺序进行,尤其是关机时,有些学生觉得加工结束了,又快要下课了,什么将工作台移动到合适位置,先关闭机床操作电源,再关闭机床电源,最后关闭机床供给电源的关机顺序要求通通抛到脑后,机床电源一按走人。开机步骤不太容易出错,但开机过程中容易犯的一个错误是:刚一开机时,系统启动要有一个“准备”过程,而有些学生缺少耐心,系统还没有完全启动起来,就等不及了,频繁按键。如果经常出现这种操作或者按键用力过猛会造成按键的损坏,甚至系统故障。还有一个比较突出的问题就是忽略机床的日常维护和保养,认为那是车间工作人员的事,和自己没关系。作为一个合格的操作人员来说,不只是要有好的编程思维、精湛的技艺,而且还应有对机床进行日常维护的良好素养,这也是一个优秀的从业人员应具备的关键能力之一。正确的使用能防止设备非正常磨损,避免突发故障,精心的维护可使设备保持良好的技术状态,延缓劣化进程,及时发现和消除隐患与未然,从而保障安全运行,利人利己。素质的培养提高,惠及人的一生,而又不是一蹴而就的事情,要坚持从我做起,从小事做起。这也提醒我们老师,光用专业知识教育学生是不够的。马克思说过,教育绝非单纯的文化传递,教育之为教育,正是在于它是一种人格心灵的“唤醒”。所以在加强技能训练的同时,要使我们培养的学生成为一个和谐发展的人。
2坐标系、刀补设置中的问题
好多初次接触数控车床的同学,满脸疑惑:机床是怎样按照程序动作,又是怎样让数控系统识别加工程序的?还有少数同学则完全另一种态度,认为数控车床操作太简单了,只要程序输进去,一按按钮就得了。实际上他们是没有把机床坐标系、工件坐标系完全弄明白。在没有完全理解坐标系的情况下操作机床是非常危险的。
不同的数控机床有着不同的运动形式,为了编程时对机床运动进行描述,简化程序的编制及保证程序的通用性,编程时应采用统一的标准坐标系。机床坐标系是CNC进行坐标计算的基准坐标系,是机床固有的坐标系,机床在出厂时就已经确定。工件安装在卡盘上,机床坐标系与工件坐标系是不重合的,为便于编程,应建立一个工件坐标系,使刀具在此坐标系进行加工。我校使用的是GSK980T系统数控车床,用G50设定坐标系。但在加工过程中,不可能只使用一把刀具就完成零件的全部加工,而是需要几把刀具才能完成加工。这些刀具由于安装位置、几何形状有所不同,各刀具存在着位置差,程序编制中的运动轨迹是以每一个坐标点来描述的,所以应该把所有的刀尖点尽可能统一在一个点上,也就是说统一在一个坐标系中,这个过程也就是对刀。对刀的目的是建立工件坐标系,直观地说,就是求对刀点在机床坐标系中的坐标。我们实训中采用试切对刀。由于对坐标系概念理解不够清楚,对刀时常出现这样一些问题:
(1)每对一把刀,就在MDI状态下输入G50 Z0和G50 X外径测量值;
(2)第一把刀作为基准刀对刀完毕,退到安全位置,换第二把要对的刀,基本步骤与上面相同,但要注意的是Z向对刀不能重车端面,以免造成各把刀的Z轴零点不重合。而有好多同学当刀具要靠近工件时,不注意调整进给倍率,用手轮或步进增量方式慢慢接触端面,而是贪快,往往切入过深,就又重车端面,造成零件轴向尺寸甚至形状上的误差。
(3)切断刀有两个刀位点,在对刀时所选择的刀位点与加工程序中的刀位点不一致,加工出的工件尺寸和图纸要求的相差一个刀宽,这也是容易出错的地方。
3编程时容易出现的问题
(1)走刀路线选择不够合理,程序不够优化。走刀路线是刀具在整个加工过程中的运动轨迹,即刀具从对刀点开始进给运动起,直到结束加工程序后退刀返回该点所经过的路径,是编写程序的重要依据之一。合理地选择走刀路线对于提高生产效率,保证零件的精度和表面质量及加工过程的安全性都是很重要的。在实际加工过程中,常会出现零件是加工出来了,但未充分发挥数控机床功能的情况。例如在循环加工中,未根据工件的实际加工情况,合理选择起刀点,使起刀点尽量靠近工件,减少空行程,缩短进给路线,节省在加工过程中的执行时间。另外工件表面加工后一般都有粗糙度要求,这就要认真规划刀具的切入、切出路线,尽量减少在轮廓处停刀,以避免切削力突然变化造成弹性变形而留下刀痕。一般应沿着零件表面的切向切入和切出,尽量避免沿工件轮廓垂直方向进、退刀而划伤工件。在确定轴向移动尺寸时,应考虑刀具的引入长度和超越长度。这都是初学者在编程时有时考虑不周的地方。
(2)编程时,对于换刀点的选择没有注意留有足够的空间,尤其是镗孔刀;较长工件的加工采用顶尖支撑,换刀有时会出现“顾头不顾尾”的情况。
(3)圆弧插补的顺逆判别,数控编程中,圆弧插补指令顺逆的判别,要引入第三轴,由于数控车床是二维加工,学生对引入第三轴不容易理解,就很难掌握顺逆时针判断过程,导致编程时出错。
(4)切槽加工,刀具定位采用“G00”速度,下一句进刀就直接输入切削后要得到的直径值,漏了“G01”,而“G00”是模态指令,就会发生刀具与工件相碰,造成刀具与工件损坏。退刀时,有时会出现“G00 X100 Z100”编程,后果可想而知。另外,切槽加工还容易出现切削完毕长度相差一个刀宽的情况,就是因为刀位点与对刀点不重合。
(5)G70~G73等循环语句前都有一G00定位点,作为循环起点,这些循环指令执行后的最后一刀是从程序终点快速返回到该点,要避免车刀在返回途中撞到工件,尤其是G73指令,可以加工内凹的零件,类似锉刀手柄之类两头小中间大的形状,在设置起点时应注意终点与起点的连线必须在工件之外,不能跟工件轮廓上的任一位置交叉,否则退刀时会发生碰撞。
(6)G92指令中的F字母后的数字是指定的螺纹导程,系统默认的走刀速度是主轴每转一圈刀具相对工件移动一个导程的速度,和G01、G02/G03中F不能混为一谈,在“G92”后面若紧跟着出现“G01”时,必须重新设置F值,不然在高速启动主轴的情况下,系统按螺纹加工的走刀速度执行,会出现两种情况:一种是机床不动,伺服系统报警;第二种是刀具移动速度非常快(大于G0),造成撞车事故。
4加工时容易出现的问题
切断刀折断是加工过程中最让人头痛与揪心的事。我们在实习过程中采用的是硬质合金刀具,材料为A3钢。数控车床与普通车床的车削方法不同,车削操作时不能用手感觉出来,切断时排屑不良,铁屑堵塞;切断刀的前角过大或副偏角、副后角磨得太大,消弱了刀头强度;切断刀装夹与工件轴心线不垂直,主刀刃与轴心线不一样高;进给速度过快,都容易造成刀头折断。因此,在加工时应注意:刀具几何角度选择要合理,刃磨质量要高,主刀刃与副刀刃要平直。刀具安装时主切削刃与车床主轴轴心线等高并垂直。根据加工材料、刀具情况,合理选择切削用量,控制好转速和进给速度;合理选择切槽或切断方法,可采用直线插补直接切断工件或左右借刀法,还有切槽循环的方法切断工件。对于难加工材料,还可以采取强制断屑工艺。
对于初学者在加工时还会出现尺寸控制不准,一方面因为对量具使用不熟练,测量不准确造成的;另一方面,好多学生认为数控机床是高精度机床,只要程序没错,对刀正确,就可以加工出合格的产品,所以从加工开始到结束都未安排检查。这也暴露出学生质量意识、经济观念不强。
5操作中易出现的问题
操作过程中容易出现的问题一个是回零时机床的小拖板和机床尾架相撞,回零时先X轴后Z轴方向,就不会发生此类问题。还有在输入数值时,有时输错正负号,有时小数点没输进去又没察觉,再比如对基准刀时,在录入方式下输入数值后,没有按【循环启动】键执行,实际上坐标设置无效;把“3”号刀的刀补值输在“2”号刀的位置上;刀补版面有多种,如GSK980TA系统,100版面为试切对刀的版面,而GSK980TD系统,就是000版面,不按要求输入其他版面则对刀错误。在以上几种情况下,机床启动后刀具在执行刀补时很可能直接冲向工件及卡盘。不同的系统要求有所不同,所以在操作之前要仔细研读机床说明书,熟悉数控系统的各种操作,操作时心到、眼到,完全可避免以上错误操作。
6避免或减少错误的发生
好多错误的发生跟操作者当时的心态有关,好多学生到了车间,比起教室相对宽松的环境,不能保持良好的状态,纪律松懈,注意力不集中,还有些学生对待实训的态度不端正,否则向前面所列举的不严格执行操作规程,程序输入时错输、漏输,这类错误完全可以避免。所以我们在实训前一定要对学生进行安全文明生产教育,在实训过程中严格管理,可借鉴企业的5S管理制度,制定出切实可行的管理办法,根据实训教学应达到的职业能力要求,制定科学可行的考核内容和办法,把安全生产、实训态度、团队合作等职业能力要求纳入考核内容,以考评促教学,有助于提高实训效果。
加强基本技能训练,在进行数控车床实训前,应该加强学生对普通机床的熟悉和常用知识技能的培养,让学生学会刃磨车刀,熟练掌握常用测量器具的使用方法,切削刀具的安装、调整,零件的装夹方法,熟悉机床加工的各种方法及切削用量的选择技巧,建立较为扎实的机械加工感性认识。
在编制程序时,一定要使学生养成拿到图纸先进行工艺分析的好习惯,避免盲目加工。加工刚开始运行程序时,要把进给倍率调低(如进给倍率调到15%),手不离开【进给保持】或【急停】按钮,一发现问题就立即按下,看清程序和刀具的位置后再慢慢提高进给倍率。养成先看后走、专心的好习惯,以减少事故的发生。
充分利用数控仿真软件。在数控仿真系统中,机床操作面板的使用与零件加工过程和实际加工情况基本一样,学生可以从任意角度观察数控机床加工过程,毛坯加工成成品的过程直观形象,栩栩如生,便于初学者熟悉机床操作系统,掌握机床操作要领。学生编制的程序可以直接通过数控仿真系统进行仿真加工并进行过程演示,对程序编写过程中出现的问题和错误可以直接查找出来。这样有助于减少学生在实操过程中因对系统不熟悉或程序问题而造成的错误。
7结束语
实训课的教学主要是培养学生全面、牢固掌握实际操作的技能和技巧,把学生在实习过程中暴露出来的问题、典型错误加以归纳总结,使教学更有针对性,有助于我们提高教学质量。
参考文献:
[1]黄丽芬.数控车床操作与编程[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2007.
[2]周晓宏,胡旭兰,黄小云.数控机床操作与维护技术[M].北京:人民邮电出版社,2006.