摘要:针对学校现有数控机床较少、机械专业学生人数较多的现状,以数控实训中手动试切对刀法的教学实践为例,提出“以点带面、优化组合”的教学模式,利用计算机模拟软件使学生掌握手动试切对刀技能,为在真正的数控机床上顺利完成手动试切对刀操作打好基础。
　　关键词:职业学校;数控实训;有效教学资源;以点带面;优化组合
　　中图分类号:G712文献标识码:A文章编号:1672-5727(2010)05-0118-02
　　
　　常见问题
　　随着制造业的不断发展,数控技术及其设备在企业中应用越来越广泛,作为以培养技术工人为目标的中等职业技术学校,为了适应社会发展的需要,满足企业的用人要求,基本上开设了数控加工技术专业。在整个教学过程中,从课堂上编程理论的学习到实训课的上机操作,是否能准确对刀决定了学生能否正确掌握数控加工技能以及能否保证零件的加工精度,同时,对刀效率还直接影响数控加工效率。而在数控加工实际操作中,完成一道工序也许只需要几秒钟,而加工前的对刀往往要用几十分钟甚至更长时间,特别是在多刀加工时,如果因为疏忽使其中一把刀没有经过对刀就调用的话,立刻就会发生撞刀、撞工件事故甚至有损毁机床的危险。可见,对刀是否正确是关系到后续加工的关键环节。
　　目前,职业学校机械专业班级多、学生多,数控设备少,数控实训教师少。如果直接让学生使用数控车床进行实训,那么教师必须一对一、手把手地辅导之后,才能让学生独立操作,这使得一节课的时间只能教几名学生。而通常一名实训指导教师要面对十几甚至几十名学生,教师也不可能更多地、细致地进行对刀及刀具偏差补偿实训教学,所以无法满足实际教学要求,导致教与学都费时又费力。只有改变现有的教学方式,最大限度地利用现有教学资源,才有利于每一个学生切实有效地掌握数控车床实际操作技能。
　　解决问题的方法
　　(一)挖掘教学资源,深化理论基础教学
　　实训课无法回避的一些条件限制,就在理论基础的教学上下足功夫。
　　首先,在课堂教学中,联系普通车床、车削操作时的对刀过程,吃透对刀的理论原理,让学生明确对刀的重要性。常用数控车削的车刀主要是尖形车刀,车刀上可以作为编程和加工基准的点称为刀位点,数控编程的实质就是描述刀具的刀位点在编程坐标系中运动的轨迹。在数控车削中,车刀的位移及其轨迹受加工程序控制。为了便于控制每一把车刀在位移中的先后次序、起始位置及规定动作,必须在加工程序执行前调整每把刀的刀位点,使刀架在转位后每把刀的刀位点都能尽量重合于某一理想位置,这一过程称为对刀。对刀的实质是确定随编程而变化的工件坐标系的程序原点在唯一的机床坐标系中的位置,对刀的主要工作是获得基准刀程序起点的机床坐标和确定非基准刀相对于基准刀的刀偏值。如果对刀不准确的话,加工出的工件尺寸精度就很难保证。
　　其次,充分利用教学资源。在数控加工中,对刀的基本方法有手动试切对刀、对刀仪对刀、ATC对刀和自动对刀等。手动试切对刀采用“试切—测量—调整”的对刀模式,方法简单,所需辅助设备少,普遍应用于经济型数控机床中;采用对刀仪对刀需要对刀仪辅助设备,成本较高,一般用于精度要求较高的数控机床中;ATC对刀过程仍然是手动操作,所以仍存在一定的误差;自动对刀误差小,对刀效率高,但CNC系统必须具备刀具自动检测功能,系统较复杂,常用于高档数控机床中。
　　目前,在中等职业技术学校和中小型企业中,大量使用的都还是经济型数控车床。由于经济型数控车床不具备自动对刀功能,在加工前,为了便于调整刀位或进行有关补偿,普遍采用手动试切对刀。而且,尽管已配置了对刀仪等先进辅助设施,但其技术基础特别是具体实际操作手法仍属于手动试切法的对刀及刀具偏差补偿范畴。所以,在教学过程中,应把手动试切对刀法列为教学重点。
　　如何在数控机床数量少的情况下使学生掌握手动试切对刀法呢?一般的职业技术学校都拥有数控模拟软件,可让学生应用数控模拟软件进行模拟操作,把试切对刀的步骤细化,使操作简单易懂,分解演示试切对刀的每一步骤,让每位学生在对手动试切对刀有了较为形象的认识之后,再进行模拟对刀过程。在模拟操作中,针对学生存在的问题,先让学生讨论,教师再进行引导和归纳,也可以针对个别情况进行个别辅导。利用计算机数控模拟软件,力求使每名学生都能掌握手动试切对刀的每个环节的操作,以便能在真正的数控机床上顺利完成手动试切对刀过程。
　　(二)发挥学生作用,进行“以点带面”教学
　　在教学过程中,如何发挥学生的主观能动性,是值得教师在实训教学中深入思考的一个现实问题。在前期的理论教学和模拟操作中,通常每个班级的学生中总有少数几名学生学习特别认真、接受能力好、动手能力强,每个环节都会比其他学生先掌握、先完成。借鉴以往学生参加各种技能比赛的经验和培训模式,可以在每个班级中选拔出几名学生,除了要求理论基础扎实、动手能力强以外,还要有一定的组织能力、口头表达能力等。利用午休时间,把这些学生组织起来,以班级为单位,每名学生一台数控车床,进行上机操作培训。通过这种模式的培训,这部分学生基本上在1～2天时间就能较熟练地掌握手动试切对刀法。当这个班级上实训课时全班学生分成几个学习小组,以先期经过培训的学生为组长,明确他们的职责,辅导本组的学生上机进行手动试切对刀实际操作。
　　在整个教学环节中,课堂教学的主体发生了变化,课堂教学方式发生了变化,小组成员之间的合作学习成了获得操作技能的重要途径。教师的角色也发生了变化,不再是教学的主角,而是教学活动的组织者、促进者。在教学中,教师巡视整个车间,给学生排疑解难,给学生提供咨询服务,及时解决学生在开机操作中随时可能出现的各种问题。例如,某些学生在转动的机器面前显出怯生生的模样,甚至连电钮都不敢按下;也有一些学生,面对飞快转动的车床手忙脚乱,把在模拟操作中已经掌握了的操作步骤忘得一干二净,这时,教师必须及时给予鼓励和技术指导。教师应时刻关注各个小组的情况,并记录各小组成员在操作中不能顺利完成整个试切对刀的具体环节和存在的共性问题,以便在下一步教学活动中作出调整。这一过程可归纳为:演示到位;巡回指导、点拨到位;结束指导、讲评到位。
　　(三)根据存在的问题,进行“优化组合”教学
　　因为各种因素,各个小组成员在上机操作时会体现出操作能力的参差不齐。课后应及时组织各组组长,结合教师课堂记录,把问题分类,然后把班级学生进行重新组合,在下一次课中有针对性地解决存在的问题。
　　常见的问题有:(1)试切端面时没有保持刀具在Z向尺寸不变的情况下退刀;试切外圆时,没有保持刀具在X向尺寸不变的情况下退刀。(2)试切后不会对刀输入。(3)对刀输入时,Z向、X向分不清楚。
　　根据以上问题进行重新分组后,同组成员之间因为操作具有共性,需要解决的是同一个问题,目标简单而明确,减轻了心理压力,他们会互相讨论,主动请教,在互相合作的气氛中学习,可以在较短的时间内有效地解决问题、掌握操作技能。在这个教学环节中,教师在各小组中轮流进行有针对性的指导,要避免言语不当使学生失去信心。通过优化组合,学生克服了浮躁心理,解决了存在的问题,提高了学习操作技能的兴趣。
　　通过“以点带面、优化组合”的教学方式,最大限度地利用了各种教学资源,发挥了学生在实训操作中的主观能动性,在学校现有的条件下,让学生初步掌握了数控车床的手动试切对刀法,为把学生培养成合格的数控技工打下了良好的基础。
　　
　　参考文献:
　　[1]孙海龙.转变教育思想 深化课程体系改革——五邑大学开展课程体系改革情况[J].清华大学教育研究,1998,(4).
　　[2]王仁德,高国利,郝丽娜,王伟,姜澄.建立数控技术教学体系的实践[J].中国职业技术教育,1999,(5).
　　[3]赵秀文.数控技术理论教学和实践教学的探讨[J].中国轻工教育,2000,(3). 作者简介:
　　郭芸(1975—),女,金坛市职业教育中心教师,中学一级教师,研究方向为数控加工。