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關(guān)鍵詞:數(shù)控;改革;教學(xué)
中圖分類號:G642 文獻標(biāo)識碼:A
文章編號:1009-0118(2012)08-0109-01
一、數(shù)控教學(xué)改革的目標(biāo)
隨著制造業(yè)的飛速發(fā)展,數(shù)控設(shè)備以其先進的技術(shù)優(yōu)勢正在逐步取代傳統(tǒng)的機械加工設(shè)備,社會迫切需要一大批能面向生產(chǎn)第一線的高素質(zhì)技能型數(shù)控人才。我們學(xué)院數(shù)控技術(shù)專業(yè)為了適應(yīng)市場要求,以就業(yè)為導(dǎo)向,對數(shù)控專業(yè)的教學(xué)進行改革,投入人力物力購買數(shù)控機床,重點培養(yǎng)學(xué)生數(shù)控加工編程與操作、數(shù)控加工工藝編制、CAD/CAM操作、數(shù)控機床故障診斷與維護的能力,以培養(yǎng)高級數(shù)控操作工、數(shù)控編程人員、數(shù)控機床維修人員等為目標(biāo)。
二、數(shù)控教學(xué)改革措施
(一)教學(xué)內(nèi)容改革
數(shù)控專業(yè)普遍存在的一個問題,就是課程設(shè)置與課程內(nèi)容不能滿足企業(yè)的需要,教學(xué)與實際工作需要脫離。為了改變這種局面,我們在課程體系中提高實踐教學(xué)比例,對傳統(tǒng)的基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課的教學(xué)內(nèi)容按照“夠用”的原則進行綜合化的整合,將理論與實踐滲透融合,強調(diào)知識間的聯(lián)系。
數(shù)控是一門實踐性非常強的課程,不僅在課堂上為學(xué)生灌輸專業(yè)知識,更應(yīng)該為學(xué)生提供良好的實踐教學(xué)環(huán)境。在此理念的驅(qū)動下,教委及學(xué)校投資興建數(shù)控技能實訓(xùn)中心,購進數(shù)控車床、銑床、加工中心等,為學(xué)生提供了良好的實訓(xùn)基地。通過課程體系改革,將實踐課程的比例提高至40%,將理論教學(xué)過程中的某些教學(xué)環(huán)節(jié)也放到實訓(xùn)室進行,在理論學(xué)習(xí)的同時,學(xué)生可以看到實物和實際操作,加深對知識的理解。
為了使學(xué)生在一開始就對自己所學(xué)專業(yè)及今后就業(yè)有所了解,在第一學(xué)年增設(shè)一周認知實訓(xùn),帶領(lǐng)學(xué)生去工廠各個生產(chǎn)車間參觀,對每個車間所需掌握的專業(yè)知識進行介紹,提高學(xué)生今后專業(yè)知識學(xué)習(xí)的積極性。
(二)教材改革
1、教材中所講解的內(nèi)容要盡量和學(xué)校所配備的設(shè)備相符合。比如,當(dāng)前市場上關(guān)于高職高專的數(shù)控加工及編程的教材有很多,內(nèi)容也是圍繞數(shù)控機床編程和操作兩個方面來講解的,但講解時所采用的數(shù)控系統(tǒng)是各不相同的,如FANUC數(shù)控系統(tǒng)、SINUMERIK數(shù)控系統(tǒng)、華中數(shù)控系統(tǒng)、廣州數(shù)控系統(tǒng)等。不同數(shù)控系統(tǒng)在編程指令的使用和機床操作上會有些區(qū)別。如果教材和學(xué)校所配備的數(shù)控系統(tǒng)不吻合,可能會使學(xué)生混淆不清,嚴重的將會導(dǎo)致理論教學(xué)和實踐教學(xué)脫節(jié),學(xué)生不能適應(yīng),達不到教學(xué)目標(biāo)。
2、教材的內(nèi)容要能滿足實際應(yīng)用需要,難易程度適中。數(shù)控專業(yè)實踐性較強,而且是針對高職高專開設(shè)的,內(nèi)容的難易程度要適中,較強的理論性內(nèi)容不宜較多。例如,數(shù)控原理、數(shù)控插補計算等理論性強的知識不宜過多。
(三)教學(xué)方法的改革
1、項目教學(xué)法。在數(shù)控專業(yè)中一些課程采用師生共同完成一個項目的教學(xué)方式。進行的過程可分為項目設(shè)定、項目分析、項目實施、項目測評四個過程。首先由教師提出一個項目,將針對學(xué)生的實際水平教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)都包含在任務(wù)中,由學(xué)生獨立完成,教師在必需時進行監(jiān)督和指導(dǎo),最后進行項目的展示與交流,有教師、學(xué)生、項目組共同對項目進行評價,教師對整個項目活動進行總結(jié)。
采用項目教學(xué)法,如何合理的選擇教材,如何在設(shè)計項目時將職業(yè)技能鑒定標(biāo)準(zhǔn)融合進項目,都是在今后的教學(xué)過程中需要進一步探討及研究的內(nèi)容。
2、案例教學(xué)法。采用案例教學(xué)法能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,是在教師的指導(dǎo)下,學(xué)生按照教師的安排與講授去得到一個結(jié)果,最終得到的這個結(jié)果后能進行展示及自我評價。這種教學(xué)方法中,教師將不再是教學(xué)的主導(dǎo)者,而是引導(dǎo)者。這種教學(xué)方法一般在數(shù)控操作實訓(xùn)過程中使用。
3、其他教學(xué)法。采用計算機輔助教學(xué)法,可給學(xué)生產(chǎn)生強烈的視覺感官效果,達到吸引學(xué)生注意力的目的。而實物模型教學(xué)法則是將學(xué)生帶到實物前進行講授,比如在講抽象的數(shù)控傳動結(jié)構(gòu)、機床典型部件等,就將授課地點置于實訓(xùn)室。
(四)考核方式的改革
傳統(tǒng)的書面考核方式不能完全反映學(xué)生的實際操作與創(chuàng)新能力,在本專業(yè)中,采用課業(yè)考試為主,多種考核方式并存的方法,以此來全面衡量學(xué)生的學(xué)業(yè)情況。針對不同的課程采用不用的考核方式,比如,對于數(shù)控加工編程與操作,我們采用“操作+上機編程+試卷”的考核方式,而CAD/CAM技術(shù)則采用“技能測試+作品分析”的考核方式。
(五)融入職業(yè)技能改革,實現(xiàn)“雙證”教育
在課程結(jié)構(gòu)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)進度安排和教學(xué)質(zhì)量評價等方面為學(xué)生獲得職業(yè)資格證書提供可靠的保障,突出職業(yè)能力培養(yǎng),實施“雙證制”教育。在相關(guān)課程結(jié)束后,組織學(xué)生參加國家職業(yè)資格考證,以此來提高學(xué)生今后的就業(yè)競爭力。
三、總結(jié)
數(shù)控專業(yè)應(yīng)該實踐與理論并重,在教學(xué)過程中,理論與實踐應(yīng)穿行,避免時間間隔過長,出現(xiàn)學(xué)生對知識的遺忘的現(xiàn)象。通過不斷的教學(xué)實踐,總計經(jīng)驗,不斷探索,將經(jīng)驗用于教學(xué),使教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)需求相聯(lián)系,為社會培養(yǎng)適合的人才。
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一、直觀法
所謂直觀法,就是利用感覺器官注意發(fā)生故障時的各種現(xiàn)象,如故障發(fā)生時有無火花、亮光產(chǎn)生,有無異常響聲,何處異常發(fā)熱及是否有焦糊味等。這是處理數(shù)控系統(tǒng)故障的第一步,往往也是最直接、最行之有效的方法。對于一般情況下的簡單故障,通過這種直接觀察,就能解決問題,這在CNC裝置故障診斷中就常常用到。直觀法一是問,問開機情況是否正常,走刀是否正常,切削用量是多少,常用的輪滑油是什么,以便核實保養(yǎng)。二是看,看保險絲有無燒斷,空氣開關(guān)有無跳閘,元件有無損壞,線路有無灰塵,插座、接頭有無接觸不良等。三是聽,聽各種異常的聲音。如電源變壓器、阻抗變換器與電杭器等因為鐵心松動、銹蝕等原因引起的鐵片振動的吱吱聲;繼電器、接觸器等的磁回路間隙過大,短路環(huán)斷裂,動靜鐵心或鑲鐵軸線偏差,線圈欠壓運行等原因引起的電磺嗡嗡聲或者觸點接觸不良的嗡嗡聲,以及元器件因為過磨或過壓運行失常引起的擊穿爆裂聲。還有主軸轉(zhuǎn)動異常時的摩擦聲、振動聲等等。四是觸,如輕輕敲打CNC系統(tǒng)的各線路板之間焊接點的可疑部位,檢查虛焊、接觸不良等。直觀法在解決簡單的“硬傷”故障時簡單、有效,常應(yīng)用在故障診斷的第一步。
二、利用CNC系統(tǒng)的自診斷功能
數(shù)控系統(tǒng)已具備了較強的自診斷功能,并能隨時監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件的工作狀態(tài)。利用CNC系統(tǒng)的自診斷功能就是依靠CNC系統(tǒng)快速處理數(shù)據(jù)的能力,對出錯部位進行多路、快速的型號采集和處理,然后由診斷程序進行邏輯分析判斷,以確定系統(tǒng)是否存在故障,并及時對故障進行定位。
CNC子診斷一般有三種:開機自診斷、運行自診斷、離線診斷。開機自診斷是指CNC系統(tǒng)從開始通電到進入正常運行的準(zhǔn)備狀態(tài),由其內(nèi)部診斷程序自動執(zhí)行的系統(tǒng)診斷,目的是檢查整個系統(tǒng)是否具備正常工作的條件。如系統(tǒng)控制軟件和系統(tǒng)參數(shù)的EPROM自檢、RAM的自檢、光電編碼器接線的診斷等。當(dāng)系統(tǒng)自檢的各個項目都確認無誤后,系統(tǒng)進入正常的初始化或運行準(zhǔn)備狀態(tài),進入下一個工作階段。運行自診斷是CNC系統(tǒng)在運行過程中,對系統(tǒng)的各硬件模塊、伺服驅(qū)動單元、運行狀態(tài)、運行環(huán)境等進行的實時自動監(jiān)測和診斷,一旦發(fā)現(xiàn)故障,即刻發(fā)出報警信號并實施相應(yīng)的保護措施,它是數(shù)控系統(tǒng)故障自診斷功能的最主要部分。常用的基本方法有參數(shù)保護法和硬件監(jiān)視法。離線診斷是指當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障要判定系統(tǒng)是否真有故障時,將數(shù)控系統(tǒng)與被控設(shè)備脫離作檢查的方法,這是早期常用的故障診斷方法,對維修人員要求較高。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,離線診斷的技術(shù)已不再單獨使用,逐步成為CNC系統(tǒng)中開機自診斷和運行自診斷的一部分,使維護診斷更為方便。數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展,出現(xiàn)了很多高新診斷技術(shù),如專家診斷技術(shù)、通訊診斷技術(shù)等,大大提高了CNC系統(tǒng)的故障診斷能力。
三、根據(jù)報警信號進行故障診斷
數(shù)控機床的報警功能是指數(shù)控機床利用自診斷功能,在診斷出故障后將診斷到的故障或錯誤以報警信號或錯誤代碼的形式顯示在CRT上。報警信號一般包括以下故障(或錯誤)信息:程序編制錯誤或操作錯誤報警,急停報警,可編程控制器故障報警,伺服系統(tǒng)故障報警,行程開關(guān)(或接近開關(guān))狀態(tài)不正確報警,溫度、壓力、液位等不正常報警等。如:機床一直處于急停狀態(tài),不能復(fù)位報警。原因可能有以下幾個:一是急?;芈窋嗦?,或限位開關(guān)損壞,或急停按鈕損壞;二是系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置錯誤,使系統(tǒng)信號不能正常輸入輸出或復(fù)位條件不能滿足;三是PLC中規(guī)定的系統(tǒng)復(fù)位所需要完成的信息未滿足要求;四是PLC程序編寫錯誤。利用報警信號進行故障診斷是數(shù)控機床故障診斷的主要方法之一,教學(xué)中就可以根據(jù)所指出的現(xiàn)象進行分析,縮小檢查的范圍,有目的地進行某個方面的檢查。
四、利用PLC的狀態(tài)信息診斷故障
PLC檢測故障就是通過運行機床制造商為特定機床編制的PLC程序,根據(jù)各種輸入、輸出狀態(tài)進行邏輯分析判斷,發(fā)現(xiàn)問題、報警并在屏幕上產(chǎn)生報警信息。很多數(shù)控系統(tǒng)都有PLC輸入、輸出狀態(tài)顯示功能,利用這些功能,可以直接觀察PLC輸入和輸出的瞬時狀態(tài)。這些狀態(tài)的檢測對診斷數(shù)控機床的很多故障是非常有用的。
PLC狀態(tài)診斷法常用的有:接口信號狀態(tài)檢查,PLC在線監(jiān)控。
1.接口信號狀態(tài)檢查
PLC的診斷功能可以顯示多種接口信號狀態(tài),主要有以下幾種:機床外部開關(guān)信號、機床控制面板信號、報警處理信號、驅(qū)動控制使能信號、定時器、計數(shù)器、NCK與PLC數(shù)據(jù)接口信號等。
2.PLC在線監(jiān)控
通過查看控制動作順序是否與實際情況相符,診斷故障點;根據(jù)報警信息查看報警信號的通斷,進而確定故障;根據(jù)在線監(jiān)控邏輯關(guān)系的執(zhí)行結(jié)果,找出故障原因。PLC狀態(tài)信息可以幫助我們方便快捷地鎖定有關(guān)的故障點,省時又省力。
五、培養(yǎng)良好的工作習(xí)慣
數(shù)控機床故障診斷除了這些常用的方法外,在實際的教學(xué)過程中還要注意培養(yǎng)學(xué)生良好的工作習(xí)慣,在診斷前進行故障現(xiàn)象了解,在故障排除后做好記錄。故障現(xiàn)象了解就是了解故障在什么情況下發(fā)生。當(dāng)故障發(fā)生時,為了更快地恢復(fù)機床,首先應(yīng)正確地把握故障情況,進行妥善處理。因此應(yīng)根據(jù)下列內(nèi)容確認故障情況:什么時候發(fā)生的故障?進行了什么操作后發(fā)生的故障?發(fā)生的故障現(xiàn)象是什么?數(shù)控機床的每次故障都可能不同,維修人員在解決了某故障以后,應(yīng)對維修過程及處理方法進行及時總結(jié)、歸納,形成書面記錄,以供今后同類故障維修參考。特別是對那些自己一時難以解決,最終由同行技術(shù)人員或?qū)<揖S修解決的問題,尤其應(yīng)該細心觀察、認真記錄,以便于提高。如此日積月累,以達到提高自身水平與素質(zhì)的目的。
一般來說,在教學(xué)中遇到的疑難問題及故障都會請專業(yè)人員或廠家來解決,在教學(xué)中對于數(shù)控機床的修理,重要的是發(fā)現(xiàn)問題,以及發(fā)現(xiàn)問題的方法,即常用的故障診斷法。
關(guān)鍵詞:PC數(shù)控系統(tǒng);高速雕銑機;可靠性
數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展至今,已可以由PC和軟件配合運動控制板完成對數(shù)控機床的控制。在WINDOWS界面下可實現(xiàn)多窗口操作,編程與加工互不影響,使用過程更加方便、快捷、高效,已經(jīng)具有明顯優(yōu)勢,但要大面積推廣,需要其在實際生產(chǎn)中具備一定的可靠性。
用數(shù)字信息控制零件和刀具位移的機械加工方法,稱為數(shù)控加工,具體說就是在數(shù)控機床上進行零件自動加工的一種工藝方法。在傳統(tǒng)的手動機械加工中,整個過程都需要經(jīng)過人工操縱機械來實現(xiàn),很難滿足復(fù)雜零件對加工的要求,數(shù)控機床則可以選定復(fù)雜型面作為加工對象,可以解決普通加工方法難以解決的問題。是解決零件品種多變、批量小、形狀復(fù)雜、精度高等問題和實現(xiàn)高效化和自動化加工的有效途徑。
1 數(shù)控機床發(fā)展現(xiàn)狀
與傳統(tǒng)機床加工相比,數(shù)控機床一般帶有可以自動換刀的刀架、刀庫,換刀過程由程序控制自動進行,因此,工序比較集中[1]。工序集中帶來巨大的經(jīng)濟效益,既減少機床占地面積、節(jié)約廠房,又減少甚至減少了中間環(huán)節(jié),省時省力。數(shù)控機床加工時,不需人工控制刀具,帶來的好處也較為明顯。由于自動化程度較高,對操作工人的要求降低。數(shù)控工人在加工過程中,大部分時間被排斥在加工過程之外,非常省力,在一定程度上降低了工人的勞動強度。所制造生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,加工自動化,免除了普通機床上工人的疲勞、粗心、估計等人為誤差,提高了產(chǎn)品的一致性。自動換刀等使加工過程緊湊,提高了勞動生產(chǎn)率。機床能精確加工各種輪廓,而有些輪廓在普通機床上無法加工。數(shù)控機床能力強,特別適合不許報廢的零件、新品研制、急需件的加工。
傳統(tǒng)的通用機床,柔性好但效率低下,而傳統(tǒng)的專用機床,雖然效率很高但對零件的適應(yīng)性很差。使用數(shù)控機床就不會涉及到這些問題,只要改變程序,就可以加工新的零件,且又能自動化操作,柔性好,效率高,可以更好的適應(yīng)市場競爭。
得益于這樣的優(yōu)勢,歐、美、日等工業(yè)化國家已先后完成了數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)化進程,而中國也正處于發(fā)展階段。數(shù)控機床如今已是制造業(yè)的加工母機和國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)。它為國民經(jīng)濟各個部門提供裝備和手段,具有無限放大的經(jīng)濟與社會效應(yīng)。
2 PC數(shù)控系統(tǒng)
數(shù)控系統(tǒng)即是數(shù)控機床的重要組成部分,也是數(shù)控機床的核心,相當(dāng)于數(shù)控機床的大腦。它主要由輸入、處理和輸出三個基本部分構(gòu)成。所有工作都由計算機的系統(tǒng)程序進行合理地組織,使整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)地進行工作。根據(jù)輸入的數(shù)據(jù),把被加工的機械零件的要求,如形狀、尺寸等信息經(jīng)過計算處理,插補出理想的運動軌跡,然后輸出到執(zhí)行部件加工出所需要的零件。
截至到目前,從硬件結(jié)構(gòu)上講數(shù)控系統(tǒng)到目前為止可分為兩個階段共六代,第一階段為數(shù)值邏輯控制階段,其特征是不具有CPU,依靠數(shù)值邏輯實現(xiàn)數(shù)控所需的數(shù)值計算和邏輯控制,包括第一代是電子管數(shù)控系統(tǒng),第二代是晶體管數(shù)控系統(tǒng),第三代是集成電路數(shù)控系統(tǒng);第二個階段為計算機控制階段,其特征是直接引入計算機控制,依靠軟件計算完成數(shù)控的主要功能,包括第四代是小型計算機數(shù)控系統(tǒng),第五代是微型計算機數(shù)控系統(tǒng),第六代則是PC數(shù)控系統(tǒng)。
由于上世紀(jì)90年代開始,PC結(jié)構(gòu)的計算機應(yīng)用的普及推廣,PC構(gòu)架下計算機CPU及存儲、顯示、通訊技術(shù)的高速進步,制造成本的大幅降低,導(dǎo)致PC構(gòu)架數(shù)控系統(tǒng)日趨成為主流的數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系[2-3]。PC數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展,形成了數(shù)字控制加個人電腦的過渡型結(jié)構(gòu),既保留傳統(tǒng)NC硬件結(jié)構(gòu),僅將PC作為交互界面。機床制造商可以在開放系統(tǒng)的平臺上增加一定的硬件和軟件構(gòu)成自己的系統(tǒng)。當(dāng)前在市場上開放系統(tǒng)基本上有兩種,一種是CNC加PC主板,即把一塊PC主板插入傳統(tǒng)的CNC機器中,PC板主要運行非實時控制,CNC主要運行以坐標(biāo)軸運動為主的實時控制。另一種是PC加運動控制板,即把運動控制板插入PC機的標(biāo)準(zhǔn)插槽中作實時控制用,而PC機主要作非實時控制。第六代數(shù)控系統(tǒng)界面開放,越來越受到機床制造商的歡迎,成為NC技術(shù)的發(fā)展趨勢之一。
3 PC數(shù)控系統(tǒng)在實習(xí)中的可靠性
GH410高速雕銑機,是通過PC加運動控制板控制的機床,以DEC4T運動控制卡為控制系統(tǒng),DEC4T是基于PC機,專門用于控制步進電機和數(shù)字伺服電機的運動控制器,最多可控制4軸4連動,進行直線和圓弧插補等運動,也可以多個控制器鏈接控制更多的運動軸[4]。配合Windows平臺下的EDITACS數(shù)控軟件一同使用,此軟件功能齊全,可以安裝在普通的PC上使用,它不僅是一個包含鉆床,銑床,鏜床,雕刻機和加工中心控制功能的理想數(shù)控軟件,也是一個高度開放的開發(fā)平臺,可以直接控制各種工業(yè)自動化設(shè)備。應(yīng)用此軟件控制機床,可以使整個運動控制過程變得非常方便。此運動控制卡以及配套控制軟件,皆為德國MOVTEC公司產(chǎn)品,該公司一直以來從事專業(yè)運動控制產(chǎn)品的開發(fā)、生產(chǎn)和銷售。
購買此型號機床,主要用于工科學(xué)生實訓(xùn)操作,希望可以讓學(xué)生把理論知識和實際集合在一起,培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力,先進數(shù)控系統(tǒng)的引入也顯得尤為重要,得益于PC數(shù)控系統(tǒng)的種種優(yōu)勢,工件的建模與編程變得更加快捷,操作機床也變得十分方便。但在使用過程中機床也頻繁的出現(xiàn)過一些匪夷所思的故障,具體表現(xiàn)為三種:(1)機床在工作時主軸在無任何征兆的前提下會不時的向Z軸負方向滑行,加工完成后工件尺寸難以得到保證,更為嚴重時會在EDITACS數(shù)控軟件控制端出現(xiàn)“X軸滑差”提示,使得機床干脆無法繼續(xù)工作。(2)機床在工作時不按指定的數(shù)控程序運行,出現(xiàn)亂走刀現(xiàn)象,也由此經(jīng)常發(fā)生撞刀現(xiàn)象,對機床本身和操作人員的安全都構(gòu)成了一定威脅,使整個加工過程難以完成。(3)機床常常在無任何預(yù)兆的情況下脫離控制,EDITACS數(shù)控軟件控制端一切正常,沒有任何問題提示,坐標(biāo)數(shù)值變化與正常加工時無異,但在機床端沒有相應(yīng)的運動現(xiàn)象產(chǎn)生,靜止不動。
為解決這幾種問題,雖然無從下手,但通過長期對異?,F(xiàn)象的觀察和總結(jié),也嘗試了很多方法,比如重新安裝電腦的操作系統(tǒng)和機床控制軟件、清理電腦內(nèi)部和機床內(nèi)部灰塵、把電控柜里的普通電線換成屏蔽線、強電和弱電分別走線、重新調(diào)試驅(qū)動器參數(shù)、更換新的驅(qū)動器和伺服電機,甚至是重新組裝機床本體,但問題都不見改善,至今依舊存在。但也在探索過程中發(fā)現(xiàn)一些可使問題有輕微緩解的方法,比如注重電控柜通風(fēng)降溫、使用加床工作時間不要過長、控制機床加工過程中走刀速度略低于默認速度等。
4 結(jié)束語
由此分析,以PC加運動控制板來實現(xiàn)控制的第六代數(shù)控系統(tǒng)在數(shù)控加工中的優(yōu)勢體現(xiàn)較為明顯,是今后數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。但其對所控機床本體的結(jié)構(gòu)要求比較嚴格,要求機床具備較強的抗干擾能力,以提高日常工作的穩(wěn)定性,否則很難在實際加工生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。
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Abstract: By analyzing the characteristics and the existing problems of CNC Technology Application, this paper puts forward to approaches to improving teaching quality of CNC Technology Application, combining the course system reform of secondary vocational school.
關(guān)鍵詞: 數(shù)控技術(shù)應(yīng)用;課程特點;教學(xué)質(zhì)量
Key words: CNC technology application;course characteristics;quality of teaching
中圖分類號:G712 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-4311(2013)11-0278-02
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作者簡介:王曉宇(1964-),男,陜西長武人,西北工業(yè)學(xué)校機械工程系教師,高級職稱,從事數(shù)控及模具理論與實訓(xùn)教學(xué)工作。
1 《數(shù)控技術(shù)應(yīng)用》課程特點
1.1 涉及基礎(chǔ)面寬?!稊?shù)控技術(shù)應(yīng)用》這門課程設(shè)計制圖、工藝、刀具、機床、材料、電子技術(shù)、切削原理、數(shù)字控制、通信接口與網(wǎng)絡(luò)、PLC、計算機技術(shù)、軟件技術(shù)、檢測以及電機等內(nèi)容,因此這是一門綜合性很強的專業(yè)技術(shù)課,不僅涉及的專業(yè)基礎(chǔ)知識面廣,而且綜合性強以及難度大。
1.2 技術(shù)更新快。數(shù)控技術(shù)隨著計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、材料和機械結(jié)構(gòu)以及測試技術(shù)等各方面的高速發(fā)展已經(jīng)不僅僅是數(shù)字控制而是一門科學(xué)技術(shù),并且是一門結(jié)合設(shè)計、工藝、制造以及自動化控制的多學(xué)科交叉型的科學(xué)技術(shù)。數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性技術(shù)更新,由專用型封閉式開環(huán)控制模式,向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。
1.3 實踐性強。數(shù)控技術(shù)教學(xué)中如數(shù)控機床結(jié)構(gòu)分析、檢測裝置、數(shù)控編程與做操以及數(shù)控加工工藝分析和數(shù)控機床一般故障診斷與維修等都必須與相應(yīng)的試驗或者實訓(xùn)加深理論教學(xué)的效果,如果離開實踐,不僅很多抽象的知識無法解釋,更是使學(xué)生的理論與實踐相脫離,更不能培養(yǎng)學(xué)生實際的操作能力以及系統(tǒng)的維護能力。
2 當(dāng)前數(shù)控技術(shù)應(yīng)用課程教學(xué)面臨的問題
我校的數(shù)控專業(yè)的教學(xué)起點晚,專業(yè)的師資也比較缺乏,在日常的課堂教學(xué)以及實踐教學(xué)中都存在著不少的問題,具體來說主要有幾下幾點:
2.1 教學(xué)內(nèi)容不規(guī)范。在教學(xué)過程中對機械結(jié)構(gòu)等方面的先修課程的知識掌握不足而導(dǎo)致后面的內(nèi)容開展起來相對困難,因此應(yīng)當(dāng)加深學(xué)生對基礎(chǔ)知識的深入理解以更好的為后面的學(xué)習(xí)做鋪墊。
2.2 教學(xué)內(nèi)容不夠深入和前沿。由于數(shù)控技術(shù)是一門應(yīng)用型的技術(shù)課程,所以更新速度比較快。但是學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)的知識往往都是過時的或者淘汰的,對于新技術(shù)的應(yīng)用卻了解甚少,這就造成了學(xué)習(xí)的知識往往畢業(yè)就業(yè)后用不上,而在接受新技術(shù)的時候適應(yīng)時間長等問題。
2.3 缺乏綜合性以及前沿性的教材。面對現(xiàn)代化的先進技術(shù)缺乏相應(yīng)的教材,而能夠適應(yīng)關(guān)鍵性的技術(shù)論述和適應(yīng)技能性人才培養(yǎng)的高質(zhì)量的教材是少之又少。此外,沒有與試驗設(shè)備控制系統(tǒng)相配套的教材,同時編程格式與其他教材也不一致,這些都造成了教師在講授課程中既浪費時間又達不到良好的效果。
2.4 實習(xí)以及實訓(xùn)和試驗等實踐性的教學(xué)條件達不到要求?,F(xiàn)在很多數(shù)控教學(xué)的實踐課程都存在很大的缺陷,導(dǎo)致學(xué)生對數(shù)控機床的認識僅僅停留在表面,而且只能簡單的操作并且達不到處理操作過程中存在的問題。因此應(yīng)當(dāng)不斷的改善學(xué)習(xí)實踐的環(huán)境,多參加實踐課程以更好的加深對理論知識的理解,同時還能夠提高實際操作能力和解決問題的能力,這樣才能有效的提高教學(xué)的質(zhì)量。
3 提高數(shù)控技術(shù)應(yīng)用課程教學(xué)質(zhì)量的方法和途徑
3.1 合理調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。應(yīng)當(dāng)恰當(dāng)取舍教學(xué)內(nèi)容,由于數(shù)控技術(shù)更新快而課本中很多內(nèi)容都比較落后甚至是被淘汰的技術(shù),因此在教學(xué)中只是適當(dāng)?shù)淖寣W(xué)生了解這部門內(nèi)容即可不必要花費過多的精力去講授;而對于數(shù)控行業(yè)新技術(shù)新發(fā)展教師應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)脑黾觾?nèi)容并且進行詳細講解,如果有條件的還可以去一些相關(guān)的先進企業(yè)是參觀實習(xí),以更好的了解數(shù)控行業(yè)的發(fā)展動態(tài)以及新技術(shù),這樣理論和實踐相結(jié)合才能讓學(xué)生更深入的掌握理論知識。例如,可將教材中《數(shù)控技術(shù)應(yīng)用》的內(nèi)容劃分成數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控機床編程與操作兩個模塊來進行。先講授使數(shù)控機床編程與操作,以數(shù)控車編程操作為主,兼顧數(shù)控銑/加工中心,實行理實一體化教學(xué)。后講授數(shù)控系統(tǒng),由于學(xué)生對數(shù)控機床有了感性認識,對數(shù)控機床能進行自動加工感興趣,帶著凝問學(xué)習(xí)數(shù)控系統(tǒng),有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,也便于學(xué)生的理解。
3.2 改進理論教學(xué)的方法和手段能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和動力。如果講授《數(shù)控技術(shù)應(yīng)用》僅僅是教師不停的講而學(xué)生被動的聽,這種方法很難達到滿意的教學(xué)成果也很難培養(yǎng)出具有操作能力的適應(yīng)現(xiàn)代化數(shù)控發(fā)展的高素質(zhì)人才。應(yīng)采用先進的教學(xué)理念和教學(xué)方法,正確處理教學(xué)活動中教與學(xué)的關(guān)系,改革傳統(tǒng)的“三中心”(教師中心、課堂中心、書本中心)教學(xué)模式。在教學(xué)活動中具體引入和充分實踐項目教學(xué)法、案例研究法、啟發(fā)式教學(xué)法和討論式教學(xué)法等教學(xué)方法。項目教學(xué)法:針對典型的知識模塊,采用項目教學(xué)法,將理論知識、實驗、實訓(xùn)為一體;通過項目的實地進行,使學(xué)生能夠了解和把握完成項目每一環(huán)節(jié)的基本要求和實踐技能。打破傳統(tǒng)的課堂講授與實訓(xùn)教學(xué)分段實施的方式,在實驗室、數(shù)控實訓(xùn)基地邊講授、邊訓(xùn)練。學(xué)生在學(xué)中做、做中學(xué)、學(xué)做結(jié)合。
運用多媒體教學(xué)手段進行數(shù)控課程的講解,這樣就可以把抽象的知識通過多媒體形象的變現(xiàn)出來,不僅加深了學(xué)生的記憶更提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。如:講授數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)或作數(shù)控機床的操作應(yīng)用時,都可以通過掛圖或者仿真軟件來代替黑板的死板局面,不僅使課堂變動生動具體,而且仿真軟件不存在安全問題,學(xué)生還可以通過仿真軟件進行獨立的學(xué)習(xí)和練習(xí)同時還能體驗真實場景的感覺。好的教學(xué)方法和教學(xué)手段對于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣以及學(xué)習(xí)主動性有著不可替代的作用,因此采用這些方法不僅提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性更提高了教學(xué)效果。
3.3 提高任課教師以及試驗人員的教學(xué)水平。提高教師以及試驗人員的教學(xué)水平不僅僅是提高其理論知識,更重要的是提高實踐的知識以及解決日常操作問題的能力。應(yīng)當(dāng)定期派有責(zé)任心有知識的教師去相關(guān)的單位去實踐,或者深入實驗室或者實訓(xùn)基地參觀培訓(xùn),這樣不僅增加了解決問題的能力還能夠把這些應(yīng)用到教學(xué)當(dāng)中,不僅提高了教學(xué)課堂的趣味性,也提高了學(xué)生解決問題的能力,與此同時,教師之間也應(yīng)當(dāng)定期或者不定期的相互聽課,與實驗室與實訓(xùn)室教師對教學(xué)方法以及內(nèi)容進行研討,總結(jié)經(jīng)驗,取長補短,以促進學(xué)習(xí)以及教學(xué)方法的共同提高。
3.4 加強實踐教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力以及創(chuàng)新能力。培養(yǎng)適應(yīng)社會發(fā)展的應(yīng)用型人才最主要的途徑就是實踐教學(xué),同時實踐教學(xué)也是培養(yǎng)高技能應(yīng)用人才的重要保障,在專業(yè)培養(yǎng)方案中占有重要的地位。在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)實踐和理論交叉進行同時也要注重實踐教學(xué)所占的比例。為了使學(xué)生對知識做到融會貫通必須在試驗過程中充分發(fā)揮學(xué)生的主動性,讓學(xué)生成為真正的主體。
總之,《數(shù)控技術(shù)應(yīng)用》作為一種綜合類的學(xué)科,涉及多門基礎(chǔ)以及相關(guān)的技術(shù)課程,并且數(shù)控技術(shù)更新快而且實踐性強。因此,在實際教學(xué)中要不斷的改善實踐教學(xué)的環(huán)境以及調(diào)節(jié),在做好課堂理論基礎(chǔ)授課的同時還要不斷的通過實踐來掌握實際的操作以及解決實際的問題,這就不僅需要建設(shè)好師資隊伍,更要在教材以及實驗室、實踐基地或者是實習(xí)單位方面下大力氣做好抓好。教課時一定要借鑒國內(nèi)外先進的教學(xué)思想和模式,打破傳統(tǒng)的講授模式,針對這門實踐性應(yīng)用性質(zhì)都比較的強的課程一定要講授和實踐結(jié)合,邊講授邊訓(xùn)練。學(xué)生在學(xué)中做、做中學(xué)、學(xué)做結(jié)合。
參考文獻:
[1]鄭曉峰主編.數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用.北京:機械工業(yè)出版社,2005.
關(guān)鍵詞:數(shù)控 實訓(xùn)課 教學(xué)方法 探析
實訓(xùn)教學(xué)是中等職業(yè)學(xué)校教育的重要環(huán)節(jié),關(guān)系到學(xué)生專業(yè)知識技能的掌握程度。實訓(xùn)教師的恰當(dāng)指導(dǎo),是學(xué)生學(xué)習(xí)少走彎路,更快更好地掌握技能的關(guān)鍵。本文結(jié)合實訓(xùn)教學(xué)實踐,就數(shù)控實訓(xùn)課教學(xué)方法進行探討。
一、讓學(xué)生對數(shù)控實訓(xùn)任務(wù)感興趣的方法
每當(dāng)學(xué)生第一次接受新的學(xué)科學(xué)習(xí)時,總是存在著極強的好奇心理。因此,講好課關(guān)系到學(xué)生今后的學(xué)習(xí)興趣、工作態(tài)度、職業(yè)素質(zhì)、理想志向的培養(yǎng)與樹立。我們經(jīng)常運用這幾種手段加強對學(xué)生的教育。如可以通過播放相關(guān)的視頻,來介紹數(shù)控機床中出現(xiàn)的背景、發(fā)展歷程、生產(chǎn)特點以及未來的發(fā)展趨勢。讓學(xué)生知道數(shù)控加工技術(shù)是現(xiàn)代機械制造的新手段,它具有加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定、加工適應(yīng)性強、生產(chǎn)率高、勞動強度小等特點。特別是它能完成許多在普通機床上無法完成的工作。讓學(xué)生知道現(xiàn)在所學(xué)習(xí)的、未來所從事的是一項有技術(shù)含量的專業(yè),不但社會地位高、勞動強度低、工作環(huán)境舒適,而且工資待遇不菲。讓他們對未來充滿信心,從而激發(fā)他們的學(xué)習(xí)自覺性和主動性[1]。
要強調(diào)文明生產(chǎn)和安全操作規(guī)程,讓學(xué)生認識到安全文明生產(chǎn)是未來幸福生活的根本前提和保障面對高速運轉(zhuǎn)的機床,稍不小心就會發(fā)生人傷機損的安全事故,所以操作者必須掌握好數(shù)控機床的性能,精心操作。一方面要管好、用好和維護好數(shù)控車床,另一方面還必須養(yǎng)成文明生產(chǎn)的良好習(xí)慣和嚴謹負責(zé)的工作作風(fēng),不斷培養(yǎng)較好的職業(yè)素質(zhì)。
利用數(shù)控仿真系統(tǒng),使學(xué)生在虛擬環(huán)境中了解數(shù)控加工技術(shù),數(shù)控加工仿真系統(tǒng)采用了與數(shù)控機床操作系統(tǒng)相同的面板和按鍵功能,不存在任何的安全問題,學(xué)生可以大膽地、獨立地進行學(xué)習(xí)和練習(xí)。不僅如此,現(xiàn)代的數(shù)控加工仿真軟件還能實現(xiàn)加工模擬演示功能和程序自診斷功能,不僅具有對學(xué)生編制的數(shù)控程序進行自動檢測、具體指出錯誤原因的功能,還具有在真實設(shè)備上無法實現(xiàn)的三維測量功能。這樣學(xué)生既能比較完整地學(xué)到知識,還能鍛煉學(xué)生的膽量,培養(yǎng)他們的自信心[2]。
二、妥善安排實訓(xùn)步驟,減少學(xué)習(xí)“彎路”
現(xiàn)代的數(shù)控車床,無論是種類還是結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、性能都發(fā)生了變化,因而,在實訓(xùn)中,首先就要讓學(xué)生對數(shù)控車床結(jié)構(gòu)進行熟悉,對車床的各方面的信息進行詳細的認識,如主要技術(shù)參數(shù)、操作系統(tǒng)、控制面板、G代碼、坐標(biāo)系等。其次,通過具體的機器零件,讓學(xué)生在觸摸中了解所要加工的對象,在實訓(xùn)教師的指導(dǎo)下進行加工,進一步熟悉車床的性能,熟悉操作規(guī)程,減少操作時的恐懼心理,樹立自信心。最后讓學(xué)生通過零件的圖紙進行學(xué)習(xí),通過觀察圖紙,對內(nèi)容和要求有了一定的了解后,確定零件的加工方案,確定零件的定位、夾具和刀具選擇、切削用量的確定以及對刀點、換刀點的位置和刀具補償?shù)纫幌盗袉栴}。然后手工編寫加工程序單,檢驗并修改加工程序,編制數(shù)控加工工藝技術(shù)文件,在實訓(xùn)教師在場的情況下。根據(jù)自己所編工藝路線,最好是獨立的完成零件的加工。
總而言之,以“技能操作為核心”的數(shù)控編程仿真教學(xué),有利于全面提高學(xué)生素質(zhì)和綜合職業(yè)能力,激發(fā)獨立思考和創(chuàng)新意識;但傳統(tǒng)實習(xí)手段,基礎(chǔ)教學(xué)和基本功的訓(xùn)練、學(xué)習(xí)仍是職業(yè)技術(shù)學(xué)校培養(yǎng)學(xué)生的實操能力的基礎(chǔ);兩者不可偏廢,不能因為有新的手段方法而拋棄傳統(tǒng),也不能因為有好的傳統(tǒng)不引進新的手段,兩者如能完美結(jié)合,培養(yǎng)出的學(xué)生定是不可限量的[3]。
三、重視學(xué)生個體差異,注意因材施教
在教學(xué)過程中,要根據(jù)學(xué)生的一些心理和生理方面的發(fā)展,進行相關(guān)的考慮,同時,還要考慮到每一個學(xué)生的個性是不同的,不能一視同仁去對待。對于一些對知識的掌握能力較差的學(xué)生進行分類教學(xué),如課下加強對他們的動手能力和技能的練習(xí),逐步讓這部分同學(xué)跟上全班的教學(xué)進度,從而能順利的完成教學(xué)任務(wù)。如在學(xué)習(xí)關(guān)于刀尖圓弧半徑補償?shù)氖褂梅椒ǖ臅r候,對于那些在理解方面上能力不行的學(xué)生,他們無法領(lǐng)會刀補的含義的時候,要采取相應(yīng)的措施,比如在繪制加工過程模擬圖紙,讓學(xué)生明白在數(shù)控加工過程中,我們是按零件輪廓進行編程的。因為刀具總有一定的半徑,刀具中心運動的軌跡并不等于所需加工零件的實際輪廓,而是偏移輪廓一個刀具半徑值,再加上加工余量和刀具磨損。所以,在進行外輪廓加工時,應(yīng)使刀具中心偏移零件的外輪廓表面一個刀具半徑值,加工內(nèi)輪廓時,應(yīng)使刀具中心偏移零件內(nèi)輪廓表面一個半徑值。這樣的解釋使學(xué)生明白了刀補的含義和重要性。在此過程中,師生共同針對相關(guān)的問題進行探討??偨Y(jié)經(jīng)驗,解決實踐中遇到的問題,總結(jié)提高[4]。
總之,學(xué)生能全面了解數(shù)控加工的全過程,深刻理解加工原理、機床工作過程、編程方法及制訂工藝的原則,但難免會遇到一些問題,實訓(xùn)后老師和學(xué)生要共同探討實訓(xùn)經(jīng)驗解決實踐教學(xué)中遇到的問題?,F(xiàn)場講解,能方便學(xué)生總結(jié)復(fù)習(xí)和提高。在數(shù)控實訓(xùn)教學(xué)中,實訓(xùn)教師要重點關(guān)注學(xué)生的興趣和安全操作方面的習(xí)慣的培養(yǎng),每一次數(shù)控實訓(xùn)內(nèi)容,都要進行精心的安排和設(shè)計,更好的完成實訓(xùn)要求,掌握數(shù)控技術(shù)。
在中職學(xué)校,學(xué)生素質(zhì)相對差,在數(shù)控教學(xué)和實訓(xùn)條件有限的情況下,通過以上幾個階段,把教學(xué)實訓(xùn)與生產(chǎn)加工相結(jié)合。循序漸進。使學(xué)生掌握了至少一種數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控車床的熟練操作能力;根據(jù)圖紙制定數(shù)控加工車削工藝、編寫加工程序的能力;根據(jù)零件加工需要正確選用刀具的能力;運用數(shù)控車床加工真實產(chǎn)品的能力,為以后的就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。
參考文獻:
[1]劉雄偉.數(shù)控機床操作與編程培訓(xùn)教程[M].北京:機械工業(yè)出版社,2001.
[2]蔣建強.數(shù)控加工技術(shù)與實訓(xùn)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004.
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