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摘要:本文针对数控专业学生的学习反馈情况,结合数控车床实例加工得来的经验,分析了本课程实践教学的重要性,从实践教学的角度分析了本课与其他课程的联系及重难点,可把抽象的理论知识简单化。课堂上借助仿真软件进行程序的讲解、演示,加深了理解,提高了课堂质量。另外应注重项目教学法在实践教学中的运用。
关键词:数控专业 数控车床 仿真软件 项目实训法
《数控车削加工工艺与编程》是一门实践性很强的专业课程,它的每个教学环节都必须有相应的实习教学来加深理论教学效果。学生也只有通过实践,才能切实提高自己的动手能力、创新能力及分析解决问题的能力。作者通过参加省级培训,经与同行们商榷总结了几点看法,望能给教授本门课程的专业教师以借鉴。
一、实践教学可满足学情及用人单位需求
1、高职院校的学生学习基础相对差,对于专业课的学习更感到抽象,教师在授课时有些费力,因此,利用先进的教学方法、教学手段来提高学生的学习兴趣显得尤为重要。开课前,应结合学科特点,介绍数控编程知识的实用价值,有意识地让学生了解数控编程与今后工作的密切关系,了解所学专业和数控编程及操作的联系。从学生的好奇中挖掘能激发学习动机、学习热情和学习兴趣的问题和实际工作典型实例,充分展现数控编程及操作的价值,使更多的学生对数控编程产生浓厚的兴趣。
2、在人才使用方面,企业需要专业知识扎实、实际经验和动手能力强的学生,工作实习期后,能够从事创新、技术管理等工作。高职教育在教学机制、办学理念、课程设置、就业指导、实践教学模式、教材建设等方面应该与企业沟通、合作,按企业的需求培养人才。
二、实践教学可轻松突破本课程重难点
《数控车削加工工艺与编程》实践教学可以突破学生专业基础的限制,
如图一所示轴类零件,数控车加工的大体过程。首先要读懂图纸(形状、尺寸),制定加工工艺流程,编制程序(手工或自动)。通过加工过程分析,用到的专业课有《机械制图与计算机绘图》、《公差配合与测量》、《机械制造技术》、《数控车削加工工艺与编程》、《CAXA数控车》、《数控加工仿真系统》。这些专业课程较简单,易掌握。因此学生基础差的也能通过实践学懂。
对于没有加工经验的初学者而言,学习的重难点主要有:程序编制的合理性、对刀的理解、切削三要素的合理确定、加工精度、坐标点的求出、加工工艺的确定、宏程序的编制等。
通过上述专业课程的学习,这些重难点都能解决。如图一所示,1、手工编程必须先求出坐标点,R10、R8、15o斜线之间相切的坐标点的求出是个难点,需用到三角函数、相似三角形、勾股定理等几何知识,部分同学已忘了,计算起来麻烦,用计算机绘图软件,把图形绘制出来,进行标注便可解决。2、加工椭圆弧、抛物线、正弦和余弦曲线的轴类零件,需用到宏程序,大部分同学掌握不了,用CAXA数控车进行自动生成程序来解决(比手工编制的程序加工起来效率低)。其它重难点只要多练习、多实践、多思考便可解决。
三、实践教学可轻松掌握本课程抽象理论知识
实践是检验真理的唯一标准。在授课过程中,发现部分理论问题用实践更容易讲清楚、弄明白。如:
1、圆弧的顺、逆判断。理论课讲,对圆弧顺逆方向的判断按右手坐标系确定:沿圆弧所在平面(XOZ平面)的垂直坐标轴的负方向(-Y)看去,顺时针方向为G02,逆时针方向为G03;实践得出,“凹弧用G02,凸弧用G03”。亦可按“后置刀编程,前置刀加工”的原则判断,从圆弧的起点看,顺弧为G02,逆弧为G03。
2、左、右补偿。理论课讲,顺着刀具运动方向看,零件在刀具的左边称左补偿用G41,零件在刀具的右边称右补偿用G42;实践得出,外圆右补偿(G42),内孔左补偿(G41)。
3、刀偏值与公差尺寸。如图一所示(假如图纸中的上偏差都为+0.01,下偏差都为-0.03),编程时,经常遇到公差问题,每个尺寸都要进行计算太麻烦,特别是在技能比赛中,浪费时间,理论课中,如: ;实践课中,把(0.01-0.03)/2=-0.01,直接输入机床的刀偏值里面,编程时按图纸的基本尺寸。
4、对刀。数控机床是如何按照编程者的程序加工零件,理论课讲,机床坐标系与工件坐标系的关系,很难理解;实践课中,借助仿真软件进行对刀讲解,很清楚。
另外,课本中编的一些程序及指令的讲解部分存在不合理,通过实践举例讲解更清楚、合理。(如:用循环指令加工时,循环点的选定、过多的空行程、程序段中多余的重复、切削用量的确定等)
四、仿真软件成为实践教学与理论教学的桥梁
数控车编程只在“纸上谈兵”,太抽象、难理解,如果不借助仿真软件进行程序的讲解、演示,就无法验证所编的程序是否合理与对错,教学效果不理想。通过在课堂中引入仿真软件,使抽象的编程等理论知识得以实践,从而搭建起实践教学与课堂教学的桥梁。借助仿真软件可以有以下作用:
1、改变传统的教学模式,提高学生的学习兴趣;2、方便了教师授课;3、学生易掌握理论知识,教学效果好;4、便于学生操作,为实际操作打下基础。
五、实践教学中采用项目实训法
项目教学本质上就是任务驱动教学,是指将传统的学科体系中的知识内容转化为若干个教学项目,围绕着项目组织和展开教学,使学生直接参与项目全过程的一种教学方法。下面以图4所示车削一组合件为项目案例做简单加工工艺分析。
组合件有三个零件装配而成,既有外圆加工又有内孔加工,首先要确定每个零件的加工工序。
1、应根据形状、尺寸,确定加工顺序。如:件1,应先加工左端(考虑装夹、定位精度)。
2、应根据组合情况,确定零件的加工顺序。如:图4,应先加工件3,再加工件2(把件2的右端加工好,然后与件3装配,再进行件2左端的加工)。
3、应根据配合情况,确定合理拆卸。如:件1与件2的配合,先加工件1,再加工件2,件2的内螺纹加工完,进行件1与件2的内外螺纹配合,看能否配合,如果尺寸过小,再进行加工。
4、应根据结构,确定加工方案。如:件2,应先加工外圆,再加工内孔,反之,若尺寸不合理,容易产生变形。
通过实践多个实训项目,使学生掌握理论知识的同时,能提高学生的实践能力,并在实训中培养学生职业道德素养和职业能力,为走入企业、走入社会打下良好的基础。
六、实践教学中应注意的问题
目前数控车加工所用系统占市场份额最大的有FANUC(法那科)、SIEMENS(西門子)系统和华中系统。不同系统的指令格式、功用都有差异。因此在实践教学中应注意以下几点:
1、根据实训实习条件和市场需求,有针对性地进行理论知识授课。教学过程中,应根据学生将来实习所用设备、系统,选择对应的课本,并对课本内容做好增删处理,授课内容的难易程度要根据学情,多联系生产实例,进行理论与实践相结合的讲解、练习。
2、根据实训实习条件,编写实训实习教材
数控车床种类繁多,结构、操作系统以及主要性能都不一样,特别是不同的车床、不同的系统,控制面板的操作、G代码和辅助功能的M代码的含义也不完全相同,甚至完全不同。应根据理论知识所讲内容,有针对性的编写实训教材,通过实训练习,掌握所学理论知识。
参考文献
1、张建钢,胡大泽,数控技术,华中科技大学出版社,2004,6
2、高枫, 肖卫宁, 数控车削编程与操作训练[J], 高等教育出版社,2005.6
3、刘万菊.数控加工工艺及编程[J],机械工业出版社,2006,10
4、张兆隆,数控加工工艺与编程[J],机械工业出版社,2008,3
5、谭永刚,胡绍平. 数控加工与编程[J]. 机械工业出版社 , 2009,1
6、北京第一机床厂职工技术协会,数控机床及加工中心的编程与操作[J],机械工业出版社,1993,3
吴长有,朱丽军,赵婷.数控仿真应用软件实训[J],机械工业出版社,2008,4
关键词:数控专业 数控车床 仿真软件 项目实训法
《数控车削加工工艺与编程》是一门实践性很强的专业课程,它的每个教学环节都必须有相应的实习教学来加深理论教学效果。学生也只有通过实践,才能切实提高自己的动手能力、创新能力及分析解决问题的能力。作者通过参加省级培训,经与同行们商榷总结了几点看法,望能给教授本门课程的专业教师以借鉴。
一、实践教学可满足学情及用人单位需求
1、高职院校的学生学习基础相对差,对于专业课的学习更感到抽象,教师在授课时有些费力,因此,利用先进的教学方法、教学手段来提高学生的学习兴趣显得尤为重要。开课前,应结合学科特点,介绍数控编程知识的实用价值,有意识地让学生了解数控编程与今后工作的密切关系,了解所学专业和数控编程及操作的联系。从学生的好奇中挖掘能激发学习动机、学习热情和学习兴趣的问题和实际工作典型实例,充分展现数控编程及操作的价值,使更多的学生对数控编程产生浓厚的兴趣。
2、在人才使用方面,企业需要专业知识扎实、实际经验和动手能力强的学生,工作实习期后,能够从事创新、技术管理等工作。高职教育在教学机制、办学理念、课程设置、就业指导、实践教学模式、教材建设等方面应该与企业沟通、合作,按企业的需求培养人才。
二、实践教学可轻松突破本课程重难点
《数控车削加工工艺与编程》实践教学可以突破学生专业基础的限制,
如图一所示轴类零件,数控车加工的大体过程。首先要读懂图纸(形状、尺寸),制定加工工艺流程,编制程序(手工或自动)。通过加工过程分析,用到的专业课有《机械制图与计算机绘图》、《公差配合与测量》、《机械制造技术》、《数控车削加工工艺与编程》、《CAXA数控车》、《数控加工仿真系统》。这些专业课程较简单,易掌握。因此学生基础差的也能通过实践学懂。
对于没有加工经验的初学者而言,学习的重难点主要有:程序编制的合理性、对刀的理解、切削三要素的合理确定、加工精度、坐标点的求出、加工工艺的确定、宏程序的编制等。
通过上述专业课程的学习,这些重难点都能解决。如图一所示,1、手工编程必须先求出坐标点,R10、R8、15o斜线之间相切的坐标点的求出是个难点,需用到三角函数、相似三角形、勾股定理等几何知识,部分同学已忘了,计算起来麻烦,用计算机绘图软件,把图形绘制出来,进行标注便可解决。2、加工椭圆弧、抛物线、正弦和余弦曲线的轴类零件,需用到宏程序,大部分同学掌握不了,用CAXA数控车进行自动生成程序来解决(比手工编制的程序加工起来效率低)。其它重难点只要多练习、多实践、多思考便可解决。
三、实践教学可轻松掌握本课程抽象理论知识
实践是检验真理的唯一标准。在授课过程中,发现部分理论问题用实践更容易讲清楚、弄明白。如:
1、圆弧的顺、逆判断。理论课讲,对圆弧顺逆方向的判断按右手坐标系确定:沿圆弧所在平面(XOZ平面)的垂直坐标轴的负方向(-Y)看去,顺时针方向为G02,逆时针方向为G03;实践得出,“凹弧用G02,凸弧用G03”。亦可按“后置刀编程,前置刀加工”的原则判断,从圆弧的起点看,顺弧为G02,逆弧为G03。
2、左、右补偿。理论课讲,顺着刀具运动方向看,零件在刀具的左边称左补偿用G41,零件在刀具的右边称右补偿用G42;实践得出,外圆右补偿(G42),内孔左补偿(G41)。
3、刀偏值与公差尺寸。如图一所示(假如图纸中的上偏差都为+0.01,下偏差都为-0.03),编程时,经常遇到公差问题,每个尺寸都要进行计算太麻烦,特别是在技能比赛中,浪费时间,理论课中,如: ;实践课中,把(0.01-0.03)/2=-0.01,直接输入机床的刀偏值里面,编程时按图纸的基本尺寸。
4、对刀。数控机床是如何按照编程者的程序加工零件,理论课讲,机床坐标系与工件坐标系的关系,很难理解;实践课中,借助仿真软件进行对刀讲解,很清楚。
另外,课本中编的一些程序及指令的讲解部分存在不合理,通过实践举例讲解更清楚、合理。(如:用循环指令加工时,循环点的选定、过多的空行程、程序段中多余的重复、切削用量的确定等)
四、仿真软件成为实践教学与理论教学的桥梁
数控车编程只在“纸上谈兵”,太抽象、难理解,如果不借助仿真软件进行程序的讲解、演示,就无法验证所编的程序是否合理与对错,教学效果不理想。通过在课堂中引入仿真软件,使抽象的编程等理论知识得以实践,从而搭建起实践教学与课堂教学的桥梁。借助仿真软件可以有以下作用:
1、改变传统的教学模式,提高学生的学习兴趣;2、方便了教师授课;3、学生易掌握理论知识,教学效果好;4、便于学生操作,为实际操作打下基础。
五、实践教学中采用项目实训法
项目教学本质上就是任务驱动教学,是指将传统的学科体系中的知识内容转化为若干个教学项目,围绕着项目组织和展开教学,使学生直接参与项目全过程的一种教学方法。下面以图4所示车削一组合件为项目案例做简单加工工艺分析。
组合件有三个零件装配而成,既有外圆加工又有内孔加工,首先要确定每个零件的加工工序。
1、应根据形状、尺寸,确定加工顺序。如:件1,应先加工左端(考虑装夹、定位精度)。
2、应根据组合情况,确定零件的加工顺序。如:图4,应先加工件3,再加工件2(把件2的右端加工好,然后与件3装配,再进行件2左端的加工)。
3、应根据配合情况,确定合理拆卸。如:件1与件2的配合,先加工件1,再加工件2,件2的内螺纹加工完,进行件1与件2的内外螺纹配合,看能否配合,如果尺寸过小,再进行加工。
4、应根据结构,确定加工方案。如:件2,应先加工外圆,再加工内孔,反之,若尺寸不合理,容易产生变形。
通过实践多个实训项目,使学生掌握理论知识的同时,能提高学生的实践能力,并在实训中培养学生职业道德素养和职业能力,为走入企业、走入社会打下良好的基础。
六、实践教学中应注意的问题
目前数控车加工所用系统占市场份额最大的有FANUC(法那科)、SIEMENS(西門子)系统和华中系统。不同系统的指令格式、功用都有差异。因此在实践教学中应注意以下几点:
1、根据实训实习条件和市场需求,有针对性地进行理论知识授课。教学过程中,应根据学生将来实习所用设备、系统,选择对应的课本,并对课本内容做好增删处理,授课内容的难易程度要根据学情,多联系生产实例,进行理论与实践相结合的讲解、练习。
2、根据实训实习条件,编写实训实习教材
数控车床种类繁多,结构、操作系统以及主要性能都不一样,特别是不同的车床、不同的系统,控制面板的操作、G代码和辅助功能的M代码的含义也不完全相同,甚至完全不同。应根据理论知识所讲内容,有针对性的编写实训教材,通过实训练习,掌握所学理论知识。
参考文献
1、张建钢,胡大泽,数控技术,华中科技大学出版社,2004,6
2、高枫, 肖卫宁, 数控车削编程与操作训练[J], 高等教育出版社,2005.6
3、刘万菊.数控加工工艺及编程[J],机械工业出版社,2006,10
4、张兆隆,数控加工工艺与编程[J],机械工业出版社,2008,3
5、谭永刚,胡绍平. 数控加工与编程[J]. 机械工业出版社 , 2009,1
6、北京第一机床厂职工技术协会,数控机床及加工中心的编程与操作[J],机械工业出版社,1993,3
吴长有,朱丽军,赵婷.数控仿真应用软件实训[J],机械工业出版社,2008,4