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中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2013)14-0158-02
对中职学校实训车间的普通车床进行数字化改造,是充分使用旧的设备部件进行的。数字化改造对相关部件也有基本要求,旧的设备部件通过改造必须能适应新的配置,并发挥数字化功能,提高加工效率。因此,改造前对旧车床进行客观的评价和判断,是十分必要的程序,这样可以避免因改造后的车床无法实现应用价值而浪费大量资金。
一、普通车床数字化改造的基本步骤
1.确定改造方案。车床经检验确定适宜进行数字化改造后,应在具体改造前首先制定合理的改造方案。一般包括改造的程度(改造部分占普通车床的比率)、改造的具体部位,改造的工作周期(改造总体用时的预算,以及各个具体工作步骤用时的预算),改造坚持的原则(先局部后整体、先易后难等),改造的方式(根据普通车床的具体情况,选择合适的改造系统),改造过程的基本步骤(具体的改造程序),改造的规范(改造过程的相关规定,以及改造人员的责任分工和落实等),以及验收方案(聘请专业人员对改造的效果作出具体评价)。
2.改造前的相关准备。具体改造前应做好充分准备,以保证改造顺利进行并取得良好的改造效果,尤其应重点做好技术上的全面准备。由于数字化改造对技术的要求十分严格,而技术程度直接对改造结果产生关键性作用。改造前,要通过对旧有车床进行全面的测量和相应的计算,绘制出比较科学明确的改造图,改造图要详细标明所有需改造的部分,注意绘制细节。另外,要重点注意对接口的改造,根据需要决定是否进行全面改造,保证顺利完成接口的转换;局部的改造要保证接口的匹配性;全部改造则要保证接口与车床的其他相关配置相适应。对于预改造的数字化车床所涉及的相关电气资料要提前熟悉,包括相关原理说明、安装和调试说明、线路图,以及使用和编程手册等。参与改造的技术人员要做好基本的技术准备,可通过相应的技术培训,保证能胜任基本的改造工作,避免因技术不到位或出现技术失误而无法满足数字化车床的改造要求。
3.改造的具体实施。具体的改造过程即主要分为两部分:对旧车床进行保养和调整等,对新系统进行合理安装,并完成调试。对旧车床进行处理时,要在保养的基础上,进行改造前的精度测量,对保留的电气部分做最佳的调整,以保证改造后的精度。在对原有系统进行拆除时,要对照图纸认真进行,防止拆除过量或出现遗漏。对新系统的配置要合理,相关线路的连接要规范科学,做到准确而美观。调试时要严格按照科学的步骤进行,调试现场要确保无障碍物,重点对系统的灵敏度及安全性进行调试和检查。
4.后期工作。后期验收及其他相关工作对普通车床数字化改造效果也有很重要的影响,应严格进行。新车床改造效果的验收应聘请专业人员参与,并严格按照验收标准进行,要对车床改造的精度和机械性能进行验收,尤其是车床改造后的控制能力和灵敏度要仔细检验,必要时进行科学的测量及相应的监测,以保证验收的全面性和有效性,便于今后车床的合理使用,或对于不达标的改造作出补救措施,以保证较好的改造效果。另外,还要进行后期总结,车床改造在我国将是一段时间内的重要工作,相应的技术人员应及时总结经验和教训,以便在后续的车床改造中能更加科学地进行。对于改造过程中使用的资料,包括改造图纸、方案及具体改造程序的相关文档和验收标准等材料均要妥善保存,以便于今后实施车床改造时作为参照依据。
二、普通车床数字化改造的具体实施方案
1.伺服系统的合理选择。伺服系统在车床的改造中十分重要,作为数字化车床的重要组成部分,伺服系统既可以很好地保证CNC系统与主轴、刀具之间及时完成信息传递,又能有效地进行能量传递及放大,对于数字化车床保证良好的基础性工作具有重要作用。在普通车床中,伺服系统一般只设计开环控制系统,且比较简单,相关部件价格低廉。但是,在数字化的车床中,开环控制系统是伺服系统的一部分,要求程度更高,为保证车床运作的精度,对部件质量要求更高。此外,还需要同步设计闭环及半闭环控制系统,以保证数字化功能的完整性实现。
伺服系统的主要执行元件,即伺服电机一般选用步进电机,选择时要严格确定参数,保证电机每转动一步都能实现零误差。选择步进电机的驱动器时要保证结构合理且具有较大的容量,保证可靠的运行状态和安全性,并能同时兼顾较高的效率。伺服系统对数字化车床能否实现正常工作具有十分重要的意义,选择具体部件时要严格遵照相应程序,以保证改造后的车床具有良好的性能和较高的运作效率。
2.数控系统的科学选择。作为数字化车床的核心系统,在对数控系统进行选择时一定要慎重,应根据车床改造的具体要求选择不同类型的控制方式。数控系统的控制方式主要有步进电机拖动、直流或交流伺服电机拖动,以及直流或异步电机拖动三种不同的控制方式。其中,步进电机拖动控制方式对精度的要求相对较低,在大多数中小型的车床中均有很好的适应性,尤其是对于改造的车床。由于改造母体最初的设计及制作主要是基于传统技术之下完成的,如果改造时的精度要求过高,往往较难完全达到匹配要求。因此,步进电机成为车床改造中应用最广的一种控制系统,且成本较低、安装方便,并容易调试。直流和交流伺服电机在精度的要求上相对较高,而直流或异步电机的要求最高,不仅精度标准高,且相应成本同样较高,结构和调试过程比较复杂,安装工作量一般比较大,对旧车床进行改造的适用性不高。
3.机械系统的具体改造。机械系统是数字化车床改造更具体的环节,涉及各种具体部件的选用和配置。自动刀架的安装应先将小拖板拆除,保证高度适宜后在中拖板上安装。导轨在改造中要保证良好的耐磨性,可利用车床的床身硬化后制成新车床的导轨。齿轮的改造应严格保证精度,结构上要确保改造后能实现无间隙运动。主轴的变速机构在改造中如果对自动化程度要求不严格,则可保留原有的部分手动变速机构,在不影响车床改造后运作效率的前提下尽量降低改造成本。联轴器在一般的改造中会选用无键连接方式,以保证重复定位的高度精确性,并避免旧系统中存在的反复间隙出现。滑动丝杠与车床传动的精确度有直接关系,应根据加工件对精度的具体要求选配合适的滑动丝杠,以减少车床运作误差,还要保证螺母适宜的间。如果车床进行螺纹加工,为保证螺纹等量分度及螺距和起点固定,一般需安装光电编码器,选用时要保证光电编码器能对刀架的纵向移动起到很好的控制。
参考文献:
[1]路福俊.浅谈普通车床的数控化改造[J].职业,2011,(12).
1 .引言
中职机械类专业的普通车床实训是一门注重对学生的动手能力进行培养的课程,同社会的生产有着密切的关系。同时,它也是一门综合性的学科,涉及到机械制图、工程力学等很多专业的知识,并特别需要学生的手动操作,在课程的全过程保持学生以大量的操作来对理论知识进行结合。但是,由于这门课程涉及知识广、操作难度大、结构较为复杂,对于中职学生的学习带来了不小的困难,如何能够通过更合理、有效的方法来对其进行教学,则成了中职教育者广泛关注的问题。
2 .加强中职机械类专业普通车床实训教学改革的途径
2.1 优化教学方法
在对学生进行中职机械专业普车实训教学的过程中,应当将理论知识同实际操作紧密结合。在对学生进行理论知识教学时,应当对传统的课堂教学进行改进,以多种的教学方式如讨论、启发等互动性质的授课方式对学生进行讲解,从而能在有效激发学生学习积极性的同时对学生严谨的知识理论和思考方式进行培养。另外,还可以通过先进技术如多媒体对学生进行演示,从而使学生能够在直观、生动的教学演示中对课堂知识进行更好的掌握。同时,在中职进行实训教学的过程中,要以综合性的思想为学生进行教学。除了按照学科要求内容对学生进行验证性实训之外,还应当对学生进行综合性的实训方式,即在教师的讲解示范、学生对操作设备进行参观了解之外,还要求学生对于自己的实训操作进行影像化的展示,而对于不便使用实训方式进行开展的技术也应当通过录像的方式为学生演示。另外,教师还应当鼓励学生积极的通过数码相机等先进设备对于素材进行全面的收集,并通过创新设计方式的积极开展,来使学生对自身的主观能动性进行最大程度的发挥。
2.2 加强安全教育
普通车床实训课程不同于普通的课堂教学,在实训车间中,学生要操作的是时刻高速运转的机床,而在车床之上随时都会有各种各样的危险发生,无论是旋转的砂轮还是有可能突然飞出的金属碎块,都有可能为学生带来重大的生命威胁,而这也正是作为普车实训课程中最不稳定的因素。这就需要实训课程的指导教师在教学过程中将学生的安全作为教学的核心思想,在课堂的任何时刻都将其放在第一位。在课堂开始之前,教师应当对学生进行关于安全的集中强调,使学生能够在实际的操作过程中也能够一直对教师的要求进行遵守,并逐渐使自己养成规范操作的习惯。同时,教师还应当对操作不规范、有安全隐患的学生进行及时的提醒与纠正,并在每堂课程的总结环节将关于安全的问题进行进一步的强调。通过教师在实训课程中对于安全问题不断的宣传、强调,能够有效的使学生树立安全操作的良好意识,从而避免了安全事故的发生。
2.3 加强实训考核
按照中职实训教学最新改革的要求,需要教师在教学过程中加强对学生日常成绩的考核。通过适当的考核方式,可以有效的对学生的学习积极性进行加强,并对学生的知识掌握程度进行掌握。在对学生进行考核时,可以通过将成绩细化的方式,比如在一个工件的各个工艺中,以每个工艺的加工环节为一个考核点,并对这个全过程进行逐个的考核。通过这样的方式,不仅能够有效的将学生轮换操作的周期进行缩短,还能够通过分段考核的方式对学生实训任务的掌握情况与各环节掌握质量进行全面的把握,从而便于教师根据学生的实际情况对实训任务的进度进行合理的控制与调整。
2.4 优化教学计划
中职机械类专业普通车床实训课程的综合性较强,涉及到很多其它的课程如机械制图、工程力学等。所以中职院校对于课程计划进行设置时应当注重其安排的合理性,首先对学生安排机械制图、金属材料这种中职机械专业的基础课程,这样才能够为刚接触机械专业的学生打好机械知识的基础,对学生今后的实训教学铺好道路。比如,在学生进行实训课程的过程中,肯定会或多或少的涉及到工件切削、切削方式等知识,如果学生在此堂课程之前根本没有接触到相应的知识,那么对于教师所讲授的知识就会云里雾里,不能够很好的理解,从而在后续的操作中出现这样或者那样的问题。同时,在中职机械专业中,车工工艺学科和车工的技能训练学科虽然分属不同的学科,但是由于其之间联系紧密,两者之间是相互促进的重要关系。车工工艺学科是偏理论的学科,它通过理论对学生的实际操作进行指导,也是最基础的知识。而车工技能学科则是在理论智商的验证与补充,是在相关理论知识的实际运用。这就需要中职院校中这两门课程的教师应当由同一教师担任,这样才能够良好的对这两门课程的连贯性进行保证,从而使学生能够更好的对相关知识进行把握。
2.5 开展互动活动
除了教师对学生进行理论知识的讲解与学生的实践操作之外,还应当积极的开展学生间的互动活动,从而使学生能够有足够的时间与空间对自身能力进行发挥。在互动活动中,学生可以是参与者,也可以使裁判者,通过学生间角色的互动使学生的创造性思维能够得到良好的发挥。通过教师对某一课题的发起,学生则可以进而对此问题进行自学与提前的了解,并以小组的形式进行组内的讨论和组间的交流,并最终对学生的练习情况进行综合的评定。除了增加学生之间的交流之外,还应当加强学生同教师间的交流,通过教师同学生的积极交流,则可以使教师能够在第一时间对学生知识的掌握情况进行掌握并制定相应的措施,对于教学效果的提高也会起到重要的作用。
3 .结束语
总的来说,中职机械类专业普通车床实训教学改革是一项复杂、持久的工作,对于教师以及学生而言都带来了很高的挑战。这就需要实训课程教师在教学的过程中时刻对教学情况进行把握,并有针对性的制定出一系列适合班级学生的教学改革方式来对原有的教学方式进行优化,从而切实的提高实训课程效果。
参考文献:
摘?要:传统教学法应用于机床电气控制课程,出现了许多问题,而项目教学法应用于本课程,能够提高学生的学习兴趣,提高教学效果。本文详细介绍了项目教学法应用于机床电气控制课程的步骤和要领。
关键词 :机电一体化?项目教学法?技工院校
项目教学法是将整体教学内容分解成若干小项目,学生在老师的指导下,发挥主体作用,自主完成信息收集、方案设计、项目实施与最终评价。项目教学法是以项目为主线,以学生为主体,学生在教师的指导下完成教学任务的一种教学方法。笔者以机电一体专业机床电气控制课程为例,分析项目教学法在机床电气控制课程中的应用。
一、传统教学法应用于机床电气控制课程出现的问题
1.偏重于枯燥无味的理论讲解
虽然技工院校的教学条件都有所提高,很多技工院校都新建了校区,配备了多媒体教室等,但是机床电气控制课程的教学还是以传统教学方法为主,即主要是教师讲解,学生被动听讲的方式。虽然在课程教学中会应用机床电路原理图等图片展示方式,但仍难以改变学生兴趣不高的窘境。在实际教学中,经常看到老师富有激情地讲解,学生却在下面睡觉、玩手机,单调枯燥的理论知识讲解难以调动学生学习的积极性。
2.实训实验环节缺失
许多技工院校由于实训条件的限制,机床电气控制课程的实训内容很难安排。实训实验环节的缺失,影响了课程教学效果。例如,江西省冶金技师学院作为一所技工院校,在实训实验室建设方面投入了大量的资金和人力,但是,在机床电气控制课程教学所需设备的投入还是偏少,甚至机床实验设备不足,使得课程教学质量难以提高。
3.理论与实践教学脱节
当前,技工院校的课程教学采用理论与实践教学相结合的模式,但是,理论教学与实践教学是分阶段进行的,一般都是先理论教学、后实践教学,导致理论与实践教学脱钩,影响了教学效果。
二、项目教学法在机床电气控制课程中的应用
笔者将项目教学法引入课程中,取得了比较好的教学效果,下面详细说明项目教学法应用于本课程中的普通车床CA6140项目时的实施步骤和要领。机床电气控制课程涉及的机床比较多,每一种机床都有自身的特点与优势,为了使学生更好地掌握知识,可以把每个机床安排为一个项目任务进行实践教学。例如,对于普通车床,笔者设计了普通车床CA6140电气控制电路项目,实践课时为六学时。项目的总任务为识别普通车床电气控制原理图,处理普通车床常见故障。然后,将这个整体项目分解成若干阶段任务,学生按部就班完成每个阶段任务,直至完成整体任务。其具体步骤如下。
1.总体认知阶段
学生在这个阶段的主要任务是:了解车床CA6140的形状与工作过程;找出车床外部与内部的所有低压电器元件以及控制柜;在实际操作中,了解低压电器元件在电路图中的位置以及发挥的作用。
2.分析普通车床电路图阶段
在这个阶段,学生自己设计普通车床CA6140的电路图,并且将设计的电路图与实际电路图进行比较,找出自己设计的电路图与实际电路图的区别以及设计的缺陷。在此过程中,学生不仅掌握了普通车床CA6140的工作原理,而且还提高了设计能力和表达能力。
3.检修故障阶段
学生经过前期几个步骤后,对实际车床的电路图和工作原理有了一定的了解,本阶段学生的任务是能够针对车床CA6140出现的故障,对车床进行检修和维护。在这一阶段,学生要掌握常用电工仪表以及电工工具的使用,同时,针对普通车床CA6140出现的故障,能够自行分析出原因并寻找到解决办法。本阶段对提高学生的实践操作能力、理论联系实际的能力以及分析问题、解决问题的能力有较大作用。
4.评估收尾阶段
前面几个阶段,并不是不需要教师过问,而都应该在教师的指导下,发挥学生的主体作用,教师在项目实施过程中全程参与,并为学生提供指导。在本阶段,教师要对每个小组的项目完成情况进行集中展示以及评价,肯定学生取得的成绩,对学生出现的问题委婉地给予批评指正。
三、项目教学法应用于机床电气控制课程应注意的问题
第一,安排的项目要合适,要根据学院机电一体专业的实验室条件,配合课程教学大纲,安排项目。安排的项目要满足培养人才的需要,同时,要考虑项目的难易程度,要符合所任教学生的实际水平。第二,在项目教学过程中,教师要注意分寸,在教学中要把握好指导的尺度,多向学生设疑,鼓励学生自己探求问题的答案。第三,在项目教学过程中,教师要及时进行总结和评价,帮助学生找出自身存在的问题,找到完成项目的最佳方法。
数控是机械加工的重要基础和关键技术,也是培养学生主要就业岗位技能的关键课程。随着数控机床的广泛应用,数控技术成为中职学校的必开课程,该课程在中职学校主要是通过理论学习和职业技能训练,提高学生的操作实践能力,怎样才能使学生在掌握理论的基础上提高操作能力,是这门课程的教学难点。为了满足社会对数控技术应用型人才的需求,更为满足毕业生的需要,根据笔者的实际教学经验,谈谈如何在短而集中的时间内提高学生的理论知识和实践能力。
一般情况下,中职学校数控应用技术专业的学生是先进行1-2年的理论学习,包括《机械制图》、《车工工艺学》、《公差测量与技术》、《数控加工技术》、《数控编程与设备》等十几门专业课和专业基础课,之后到学校实训车间操作实践,最后到企业顶岗实习。课程的实训在该课程的整个教学体系中占有举足轻重的地位,实训教学要分阶段、分层次、循序渐进地进行。为了巩固和深化理论知识,提高和完善操作技能,培养合格的毕业生,大致把中职学生的实训分为四个阶段:
第一阶段:普通车床实习,熟练操作车床,熟悉数控实习环境。
在中职学校,普通车床的实训高达80%以上,因为数控机床是在普通机床的基础上产生发展起来的,先进行普通机床的实训,有利于学生较快地学习数控方面的相关知识。所以,学生在实习期间应在数控车床编程、数控车削加工工艺之前进行普通车床加工实训。具体实训内容包括普通车床上实习、练习刃磨车刀,熟练操作车床加工端面等。在教学中一般是把数控工艺最简单最常用的方法和普通机床对比结合讲解,学生没有进行普车学习和实训,教学效果明显降低。只有经过这一阶段的学习和实训,才能节约教师时间,为以后的数控实习和提高打下坚实的基础。
第二阶段:计算机数控仿真软件练习,编制加工程序,激发学生学习兴趣,提高实训能力。
数控加工仿真系统是结合机械机床厂家实际加工制造经验与职教学校教学训练一体所开发的一种机床控制模拟仿真系统软件,可以满足大批学生教学需求。目前大部分中职学校经费不足,数控加工设备价格高,实训设备不足,在第一阶段实训后可以进行数控仿真软件练习。在实习中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,懂得建立工件坐标系的方法,利用仿真软件进行模拟操作,就可以做到给学生充分的实习机会,同时节省了操作的时间,缩短了实习的周期,对于机床操作的熟练程度将大大提高,而且为下一步的实际操作也做好了准备,在实训中可实现同步教学。比如对刀过程,其实是很容易的事情,但如果用传统的教学方法大多数学生都难以理解,而利用仿真软件一边演示一边教学,通过车刀和工件的运动学生就很容易理解,而且还能让学生亲手操作来加深认识。教学内容中涉及数控编程和操作的内容,如工件坐标和机床坐标、G指令、M指令等都可以实现同步教学,使抽象内容形象化,提高了教学质量,培养了学生实训能力。对于中职学校的学生来讲,由于各方面的基本素质普遍较差,而数控专业课又具有极高的抽象性,加上教学过程的枯燥乏味,很容易让学生产生厌学的情绪,教学效果也不理想。而数控仿真软件以其和实际机床相同的用户界面和它的可操作性,很大程度上激发了学生的学习兴趣。因此仿真软件的使用可以作为缩短实习时间、提高实习效率、降低成本的一种辅助手段。
第三阶段:编制程序,数控加工由易到难,培养学生的实践和创新能力。
仿真软件和数控车床是同一个界面,学生短时间内通过仿真软件熟练操纵机床后,就可以编制程序加工工件。 首先要根据工件的材质,所用刀具选择不同的切削参数。经过第一阶段的实训,这将不是难题。中职学校数控实训过程中加工的材料多种多样,主要有木材、石蜡、尼龙棒、铝材和钢材,在实训中的使用比例各不相同。有时为学生安全考虑或在培训经费较少的情况下,很多学校选择了少用或不用钢材。企业工厂加工的实际产品多为钢件,在实训中我提倡最好还是以钢件为主。
三、实训内容:利用普通车床加工阶梯轴,并用立式升降铣床洗键槽。(如图1-1)
四、实训材料:选φ32长100㎜的45号纲棒料。
阶梯轴工艺过程:在车床上,先车阶梯轴的一端端面,然后车外圆,倒角,在铣床上,铣键槽,去毛刺。
下料车端面粗车各外圆半精车各外圆精车各外圆倒角划键槽加工线铣键槽
五、实训工具:
90°硬质合金刀、切断刀、铣刀、三爪钥匙、刀具扳手、三爪自定心卡盘、游标卡尺、直尺、划线针、动扳手、普通毛刷。
六、实训过程:
加工时因注意的事项:
a、工作时必须精力集中,不准擅自离开机床。
b、工件和车刀需装夹牢固,以免工件和车刀飞出伤人。 c、工件旋转时,不准测量工件。
d、工件安装好后,三爪扳手必须随手取下,以免不注意开动车床,以免扳手飞出伤人。
1、取料:根据图纸的要求选取φ32长100㎜的45号纲棒料。
2、根据图纸的要求对于胚料的选取并理定加工顺序。
3、刀具的安装:用刀具扳手对刀架上的螺钉进行扭送,将90°硬质右偏刀放入刀架右偏65°。利用顶尖头的高度来调节刀具刀尖的高度,调节好后并刀架上的螺钉用刀具扳手扭紧,切断刀的安装与90°硬质右偏刀安装方法一样。刀具安装好以后,把刀架上的手柄扭紧,以固定整个刀架,以免加工时刀架松懈,不利于切削。
4、材料的安装:用三爪钥匙将三爪自定心卡盘扭开,将材料装夹上去。再用三爪钥匙扭紧自定心卡盘,把三爪钥匙拿下来。开机检查材料在旋转时是否有甩摆现象,如有甩摆现象,关机对材料进行调整,调整后在开机检查材料是否还有甩摆现象。直到材料在旋转中没有甩摆现象才可以进行加工。
5、准备好加工中要使用的工具如游标卡尺、图纸放在方便拿的地方,以方便使用。
6、准备完全开始对毛胚料进行加工,要进行工艺分析。加工顺序因应为粗加工、半精加工、精加工。
7、由于阶梯轴加工的精度要求较高,所以在加工过程中要不断停车,用游标卡尺进行测量尺寸,保证尺寸的要求。工件在旋转时不能进行尺寸的量取,也不可能用手去触摸工件,以免打坏游标卡尺及伤手。
8、工件切削好以后,关掉机床,等工件自然停下来,再用游标卡尺根据图纸上的尺寸要求进行测量,尺寸无误后,在开机换切断刀在切断处切一个槽,在前端和后端进行倒角。再切断工件,然后停机。
9、将车好的阶梯轴用划线针和直尺对键槽划线定位。
10、用活动扳手松开铣床上固定工件的螺钉,将工件装夹好,并将铣床上的横向工件台和纵向工件台进行定位。定位好以后开动铣床进行键槽的铣销工作。
11、铣好键槽以后,关掉铣床电源,再用普通毛刷对工作台进行清扫,然后懈下加工好的零件。
12、将以加工好的零件对照图纸进行彻底的测量尺寸。
中图分类号:G124 文献标识码:A
未来十年是我国全面建设小康社会、开创中国特色社会主义事业新局面的重要战略机遇期。不但需要一大批科学家、工程师和经营管理人才,更加需要数以亿计的高级技能人才和高素质劳动者,否则再先进的科学技术和机器设备也很难转化为现实生产力。因此发展职业教育和技能培训是发展和建设的需要,而人才培养的质量直接决定劳动者的能力和发展前景,也影响着各类职业技术院校的生存与发展。特别是在整个培养体系中的实训教学环节,直接关系到教育质量的好坏,因此用什么方式展开实训教学以及如何保证质量的问题已为广大教育工作者所关注 。
一、PDCA循环的思想
PDCA循环是美国质量管理专家休哈特博士首先提出的,由戴明采纳、宣传,获得普及,从而也被称为“戴明环”,它是全面质量管理所应遵循的科学程序。PDCA是英语单词Plan(计划)、Do(执行)、Check(检查)和Action(行动)的第一个字母,PDCA循环就是按照这样的顺序进行质量管理,并且循环不止地进行下去的工作程序 。
PDCA的工作过程是,P(plan)计划,包括方针和目标的确定以及活动计划的制定。D (do)执行,指具体运作实现计划中的内容。C(check)检查,总结执行计划的结果,分清哪些对了,哪些错了,明确效果,找出问题。A (action) 处理,对检查的结果进行处理,对成功的经验加以肯定,并予以标准化,对于失败的教训也要总结,引起重现。对于没有解决的问题,应提交给下一个PDCA循环中去解决。
PDCA还有两个重要的思想:一是每一个大循环中还包含小循环,比如在P(plan)计划的阶段中还可以分为4个小步骤,即计划的计划、计划的执行、计划的检查和计划的处理,从而保证计划的质量;二是这一循环是不断进行的,而且每执行一次后的教学质量、管理水平和能力都上升一个台阶。如图1所示。
二、一体化模块式教学模式
(一)一体化教学模式。
当前职业教育中存在许多问题,比如理论与实训不能相互结合,理论教学和实训教学分开实施,理论课程与实训课程在内容上存在差异 。学生在技能操作过程中看不懂加工图纸,实训教师在实训教学时要重复讲解相关理论知识才能顺利地完成实训教学任务,既浪费时间,又降低了学生的实训兴趣,而且车间环境嘈杂,导致学生理论知识学习效果不理想,
再如教学的知识体系不连贯,职业院校开设的实训教学中传统的普通车床实习和数控车床实习是相互独立的,又是紧密联系的。传统的普通车床操作工艺是学生必须掌握的基础内容,同时也是数控车床编程与工艺、数控仿真、数控系统、CAD/CAM 模块实训教学的基础。数控车床实训必须从普通加工开始,但整个知识体系繁杂交错,不利于教学实施进行。
一体化教学模式则有针对性地将理论知识融入到技能操作中,使学生加深了对理论知识的理解,从而达到了学以致用的目的。具体实施时,应从师质力量、课程内容、教学方法等方面综合考虑,不妨在内容设计以任务为导向,将教师讲课、小组讨论及学生动手操作交叉进行,组织学生进行活动,注重“教”与“学”的互动。理论知识的选取紧紧围绕工作任务完成的需要来进行,同时考虑相关职业资格证书对知识、技能和态度的要求,还应结合本行业的发展趋势和就业前景,激发学生的学习兴趣。
普通车床一体化教学是职业院校发展的迫切需要,如果能较好地解决实施中出现的问题,对一些关键因素进行系统地梳理,在实施时应以模块化的方式实现,将不同的项目构成体系,按照工作过程进行引导,相信这种教学模式将在不远的将来能得到很好地发展。
(二)模块式教学模式。
模块化教学是一种系统化、规范化、科学化的教学组织形式,是一项综合性、系统性的教学活动,是以现场教学为主,以技能培训为核心的一种教学模式 。它是围绕特定主题或内容的教学活动的组合,是一个在内容与时间上自成一体的教学单元。模块内容可以是单一课程,也可以是相关课程的组合。模块化教学的目的在于用最短的时间和最有效的方法使学生熟练掌握某项技能。
模块化教学可以根据学校教学改革的需要将教学模块灵活组合,如在普通车工推行模块化教学,可将车工模块分为安全基础、实物认知、车削基本知识、车内外圆柱面、车内外圆锥、车成形面和表面修饰、螺纹加工、车偏心工件等复杂工件的车削,以及车床的调整及故障排除等若干模块。由车工教研室统一安排教学计划,协调各教师的讲课重点,将与实训课题有关的理论知识合理地融入到各个模块中去,从而使各模块衔接有序,提高学生的学习兴趣,进而达到学生容易理解,老师容易讲解、容易实施的目的。
三、基于PDCA循环的实施
在充分考虑以上问题的基础上,借鉴PDCA的工作程序有计划、有步骤地实施,从而合理安排教学和实训,将不同的模块或环节联系起来,环环相扣,不断循环,不断提高。可从以下几个步骤分别实施。
(一)计划(P)阶段。
先分析实训教学工作的现状,找出存在的问题,找出产生存在问题的影响因素,特别是是要进一步找出产生质量问题的因素。教师在对学生和教学内容有充份了解的基础上,制定计划来展开自己的教学。对于各种原因中的关键因素,可用“鱼刺图”(或者表格)的形式进行分析。
然后再根据对学生知识和能力的要求进行模块分解,建立各模块的有机联系,从而完善教学体系。在此基础上制订具体的实训计划和理论教学计划。由于PDCA是一个不断循环的过程,因此制定计划时就应考虑其执行、检查和处理。
(二)执行(D)阶段。
按照拟定好的实训方案和实训教学计划进行教学,同时理论教学应有相应的配合,考虑到各种环境因素和其他变化因素,计划实施时可能作出相应调整,因此滚动计划法是一种十分有用的方法。
在实训教学过程中,指导教师要注意发现问题,对可能出现的不良因素进行预防和控制。例如,采取例会点评制度,先集合学生布置当天的实训任务,讲解注意事项,做好动员工作,让学生知道今天应该“做什么”、“怎样做”,结束时再集合学生进行点评。
(三)检查(C)阶段。
对照计划的要求,定期或不定期地组织检查,验证执行的效果,在PDCA循环中,检查是一个很重要的环节,检查的方式和方法有多种,不但要对学生检查,还应对教师检查,以保证良好的教学效果。
在实训教学过程中,针对实训教学的特点,可着重进行以下方面的检查:自我检查实训教学的完成情况;了解和检查学生对教学内容的掌握程度;及时总结执行过程中获得的经验,发现存在的问题;随时考核学生的实践操作情况,检查实训目标是否达到预期的效果。
(四)处理(A)阶段。
这个环节重在总结和提高,主要任务是对检查的结果进行处理,认可或否定,并调整计划,以便进入下一个PDCA循环。这又包含以下三个步骤:(1)总结经验,把“认可”的“计划、教法、组织措施”总结提升为“标准”,在以后的教学过程中要以此为“规范标准”执行下去;(2)处置遗留问题,对本次循环中“否定”的,要着重分析原因,制定新的解决措施,以便进入下一个PDCA循环去解决,从而形成一个完整的PDCA循环管理系统。(3)重新审视问题,为进一步调整计划作好准备。
四、主要结论和展望
本文提出了基于PDCA循环的一体化模块式实训教学模式,该模式把理论和实训相结合,构建若干教学模块并相互联系从而形成体系,借鉴PDCA循环的管理思想有步骤地实施并不断持续提高,从而提高教学质量和水平。
这种模式有利于将比较枯燥乏味的理论知识融入到实训操作的同一个模块当中,使学生学习时更直观,更容易。有利于解决传统教学模式中理论教学和实训脱节的情况,将理论知识和实训操作紧密结合,可以优化教学资源,避免了重复教学。由于采用PDCA循环的执行方法,不同模块的实训可根据具体情况进行调整,使教学过程更加灵活。由于采用了新的学生考核办法,提高了学生的参与意识,可调动学生学习的积极性。此外可以促使理论课老师加强实操的训练,实训课老师加强理论知识的学习,使老师的整体教学水平得到了提高。
但是在具体实施时可能存在一系列问题,比如模块化教材的专业性强且与实际结合紧密,编写时难度大,对实训课老师的要求也提高了,不但要有扎实的技术还要精通理论知识,可能加大培训费用,或产生合格实训老师短缺的情况。尽管存在上述问题,但从社会的发展需要看,这种模式会得到越来越多的认同,将有更多的应用并将取得更好的教学效果。
(作者单位:江苏省淮安技师学院)
注释:
张浩.从厨师到营养师:CDIO的理念在工程管理类学生培养中的借鉴和探讨[J].高教论坛,2009(5):62-64.
在技工院校,机械专业的学生在进行普通车床实习操作过程中常发生以下三种实习教学安全事故:
1.案例一
不少初学者在车床卡盘上装夹工件后,由于安全意识薄弱,违反操作安全规程,没有立即取出卡盘匙,就去安装车刀或做其他的准备工作,把卡盘匙还插在卡盘中这事给忘记了,之后就去启动机床,导致卡盘匙从高速转动的卡盘中飞出,极易造成击中位于机床前后附近的人员或砸中机床,甚至卡盘匙也被摔断。如06机电班的一位学生在实训时就出现过上述情况,万幸的是卡盘匙没有砸到人,而是被猛摔到车床导轨上,卡盘匙被摔断及严重变形。
2.案例二
当学生根据零件加工工艺,需要在靠近卡盘端进行切削加工时,常因紧张或经验不足,眼睛只顾看着车刀切削工件,没有注意到方刀架与卡盘爪之间的距离,同时,由于卡盘在高速旋转时,眼睛容易产生错觉,感觉卡盘爪与刀架之间还有距离,结果使方刀架撞到高速旋转的卡盘爪上而导致刀架和卡爪被撞崩:另外,在近端切削加工时,初学者由于操作不熟练,操纵刹车或反车不及时,也会造成方刀架撞到卡盘爪上。这种情况发生最多,本校三十多台车床在未安装该安全装置前,96%以上的方刀架都有不同程度的撞伤情况。
3.案例三
个别学生在操作换向手柄反向纵行快速自动走刀时,因违反安全操作规程或操作失误而停机不及,导致溜板箱反向逆行时撞击到车床尾部的三杆支架,致使溜板箱被撞坏。如07机电一体班的一名学生,出于好奇,违反实训指导教师的操作要求,用丝杠带动溜板,挂上高速挡,以高速反向走刀,结果刹车不及,导致溜板箱猛烈撞击车床尾部三杆支架,使溜板箱被撞坏报废。
多年来,学生在普通车床实习过程中时有发生上述事故,造成实习教师上实训课时精神较为紧张,有一定的心理压力,担心发生实习课堂安全事故。据统计,在未安装该装置前两年时间内,本校三十多台车床在学生车工实训过程中,因学生操作不熟练、操作失误或违反安全操作规程等原因,导致发生撞机等事故十几起,共计卡盘匙飞出被摔断、摔至变形9支;溜板箱撞烂报废2只、撞伤修复2只、中度碰撞5起;96%方刀架有不同程度的撞崩撞伤。这给学校造成了一定的经济损失,同时也影响了实习教学的正常顺利开展。
为确保实习教学安全顺利开展,杜绝事故发生,笔者对实训车床进行了安全技术改造的创新设计。2008年初,通过研发设计与制作,完成了“车工实训多功能综合安全保护装置”的技术改造,经过2年多的实践验证,取得了显著的效果,实现了“普车实训教学无事故”的目标。
主席在2003年12月召开的全国宣传思想工作会议上明确提出:“要宣传和弘扬解放思想、锐意改革、艰苦创业、开拓创新的精神,不断增强中华民族的创造力……” 我们正处于与时俱进、改革开放的时代,在技工教育战线上要承担起教学改革、技术改革、管理改革的重任,更重要的是培养学生的安全文明生产意识、勇于创新的能力、严谨的工作态度与团结协助的精神。作为一名技校实习指导教师,笔者针对学生在车工实训过程中由于紧张或操作不慎而造成人身和设备安全事故等情况,通过分析和总结学生在普车实习过程中出现安全事故的成因,对车床进行了技术改造,设计和制作出具有综合多种防护功能的安全保护装置。
二、车工实训综合安全保护装置的主要结构与作用
该装置由三大部分组成,分别为“卡盘匙启动安全保护装置”、“方刀架防撞保护装置”、“溜板箱防撞保护装置”,这三套装置分别安装在车床正面床头箱左下方、车床背面导轨前端下方、车床背面导轨后端下方三个部位(图1、图2、图3)。
1.“卡盘匙启动安全保护装置”的主要结构和作用
该“装置”由按压式微动电控开关、卡盘匙插座、塑料压块等零部件组成,如图1所示。当卡盘匙插入圆筒插座,按压到电控开关后, 机床方能启动;当卡盘匙忘记从卡盘取出时,机床启动失效。 该“装置”有效防止学生将卡盘匙留在卡盘插口上就启动车床的意外发生,起到保护学生人身和机床设备安全的作用。
2.“方刀架防撞安全保护装置”的主要结构和作用
该“装置”由微动电控开关、可调式压铁、终极限位档铁、缓冲弹簧等零件所组成,如图2 所示。
当学生在靠近卡盘端切削工件或自动走刀至终端极限位置(即卡盘爪与方刀架的相触点)还有3~5mm距离时(此距离可自由调整),可调式压铁就会碰到微动电控开关,此时机床就会自动停机,避免了方刀架碰撞到高速旋转的卡盘,实现了停机保护。但由于急速停机惯性力的作用,溜板上的刀架仍会前冲,此时该装置的缓冲弹簧和终极限位挡铁起到缓冲作用及顶停定位作用,使溜板在终极位置前完全停止,起到绝对安全可靠的保护作用。该装置有效地防止了方刀架与卡盘之间撞击事故的发生,起到保障设备安全的功能。
3.“溜板箱防撞保护装置”的主要结构和作用
该“装置”是由微动电控开关、可调式压铁、开关支架和螺栓等零件组成,如图3所示。
当操作换向手柄反向纵行快速自动走刀,因大意或操作失误而不及停机时,可调压铁触及微动电控开关,机床断电自动停机,防止了溜板箱逆行碰撞支架的事故发生,起到了保护设备安全的可靠作用。
三、车工实训综合安全保护装置的主要创新点
“车工实训综合安全保护装置”是通过分析和总结历年来学生在车工实习过程中出现常见安全事故而设计制作,该装置具有“卡盘匙启动安全保护”、“方刀架防撞安全保护”、“溜板箱防撞保护”三位一体的全方位安全保护功能,其安全可靠、效果显著,保护了学生人身和设备安全,实现了实习课堂“零事故”的目标。
据了解,目前在各所职业院校的实训车床中还没有发现装备是具有三功能为一体的“多功能综合安全保护装置”。该项目创新并填补了技工院校车工实习多功能安全防护装备发明的空白。由于该“装置”作用明显、效果良好、经济效益和社会效益显著,故该设计创作在参加2010年广州市人力资源和社会保障局主办的“广州市属技工院校首届师生创新设计大赛”和中国职协举办的“第九届全国技工院校技术开发优秀成果评选”活动中皆荣获二等奖。
四、车工实训综合安全保护装置的使用效果
通过近三年来的实践证明:自08年在本校的普通车床上全部安装了“多功能综合安全保护装置”以后,没有发生过一例卡盘匙飞出、方刀架被撞和溜板箱被撞等方面的实习课堂教学事故,有效防止了学生在车工实训过程中因操作不熟练、不规范、违反安全操作规程而导致事故的发生,确保了学生人身安全和设备安全,避免了事故发生而造成的经济损失,取得了良好的经济效益和社会效益。该“装置”确实起到综合防护、安全可靠、作用显著的效果。该装置也为今后对其他实训机床等教学设备的安全性能技术改造作出了有益的尝试和很好的示范作用。
五、推广应用价值
数控车床编程工作中的工艺处理是一个十分重要的环节,它关系到所编零件加工程序的正确性及合理性。由于数控加工是在加工程序的控制下自动完成的,所以对加工程序的正确性及合理性要求非常高,不能有任何差错,否则,轻则加工不出合格的零件,重则可能出现不安全事故,正因为如此,在编写程序前,编程人员必须对加工工艺过程、工艺路线、刀具选择、切削用量等进行正确合理的确定和选择。
一般来讲,数控车削加工与普通车削加工的工艺处理虽然大致相同,但又有其自身特点。一般情况下,数控车削加工的工序内容要比普通车削加工内容复杂得多。从编程来看,加工程序的编制要比普通车削加工编制工艺规程复杂。因为许多在普通车床上所进行的加工是由操作者灵活掌握并随时可以调整,但在数控车床上则变成了必须在加工前事先安排好的事情,即编制好合理正确的程序,这样才能保证加工的正确性。数控车床编程中工艺处理的内容,一般包括数控车削加工的合理性分析、零件的工艺性分析、工艺过程和工艺路线的确定、零件安装方法的确定、刀具的选择和切削用量的确定等。
笔者从事数控车削加工实训教学多年,结合数控实训教学的经验与体会,根据数控车削加工的特点,对其数控编程的工艺处理中要注意的问题作如下探讨。
一、合理确定零件的加工路线
控制零件加工路线,即对数控车削加工过程中的刀位点相对于被加工工件的运动轨迹和方向进行控制。通常在编程时确定加工路线的原则包括四个原则。
一是保持精度的原则。能保证零件的尺寸精度和表面粗糙度的技术要求。
二是提高生产效率的原则。尽量缩短加工路线,减少刀架空行程的时间,提高加工效率。
三是减少计算及失误的原则。尽量使得数值计算简单,程序段数量最少,以便减少编制及修改程序工作量。
四是安全第一的原则。加工工艺路线以不产生干涉或发生碰撞为前提。
确定合理的加工路线是制定合理的加工方案的关键。主要考虑下面四个方面:一是加工方法的选择;二是加工工序的划分;三是加工路线的确定;四是车削加工顺序的安排。
因此,操作者应该认真分析图样,检查构成加工轮廓的几何要素有无缺陷,分析尺寸公差,表面粗糙度要求及形状和位置公差要求。图样上出现构成加工轮廓的几何要素数据不充分,例如缺漏尺寸或尺寸封闭,造成数学处理难等问题,操作者都应在与图样的设计人员或技术管理人员讨论解决后才能进行程序的编制工作,以减少或避免不必要的失误,并针对不同的尺寸要求和表面粗糙度要求,安排先粗车再精车,先近后远或先内后外等加工方案,结合数控车床的精度,合理选择走刀路线,应用到程序的编制中。
二、合理选择对刀点、换刀点
对刀点用以确定工件坐标系相对于机床坐标系之间的关系,是与对刀基准点相重合的位置。在编程时,选择对刀点的位置时应注意以下四点:一是要便于数学处理和简化程序编制;二是工件在机床上找正容易,加工中检查方便;三是该点的对刀误差较小,引起的加工误差最小;四是应选择在与机床约定机床间隙状态相互适应的位置上,避免在执行其自动补偿时造成“反补偿”。
对刀是数控加工中的前期操作,也是主要操作,编制加工程序时,程序原点通常设定在对刀点的位置上。对刀点可以选择在工件上,也可以选择在工件外,但必须是与零件定位基准有一定尺寸关系,并且,应尽量方便操作者观察测量与判断,为了提高加工精度,对刀点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上。该点的位置可以由G92、G50等指令指定。
多刀加工需要换刀时,应设定换刀点,即设定刀架转位换刀的位置,通常该点设为一固定点以简化程序,也可以根据实际情况设定任意点,但换刀点应设定在工件和夹具的外部,原则是要确保刀架转位时不会碰到工件和其他部件。
三、合理选择工件的装夹方法、刀具和切削用量
数控车床上工件的装夹方法与普通车床大致相同,都要求合理地选择定位基准和夹紧方案。应尽量选用已有的通用夹具,减少装夹次数,尽量做到在一次装夹中能够把零件上所有要加工的表面加工出来,工件定位基准与设计基准要尽量重合,减少定位误差对尺寸精度的影响。在选用、调整或设计夹具时应当遵循以下三条原则。
一是尽量选用组合夹具,可调整夹具等标准化、通用化夹具,避免采用专用夹具。
二是工件在机床装夹时要快速、方便、可靠,找正容易,常采用气动、液压夹具,目的是减少车削加工的辅助时间,提高生产效率。
三是零件上的部位要外露敞开,不能因为装夹工件而影响刀具进给和切削加工。
在数控编程时,合理选用刀具也是数控车削工艺的重要内容,它包括刀具材料和刀具参数的选择。它不仅影响机床的加工效率,而且直接影响加工质量。选择刀具通常要考虑工件材料、加工型面类型、机床刚性、机床加工能力、工序内容等因素。例如,加工铸铁工件时,应选用硬质合金类刀具;加工钢料时,应选用硬质合金类刀具。圆弧型车刀适应于精度要求较高、批量大的大凸外圆曲面或凹曲面的车削。数控车削与普通车削的刀具选择原则相似,但应注意,数控车削加工对刀具要求更高,不仅要求精度高,刚性好,耐用度高,而且要求尺寸稳定、安装调整方便,否则,难以满足数控车削的加工要求,不能充分发挥数控车床的车削效率。
数控车床中的切削用量是表示机床主体的主运动和进给运动的速度大小的重要参数,包括切削深度,主轴转速(切削速度)和进给速度,并与普通车床加工中所要求的各切削用量基本一致。合理选择车削用量的基本原则是:粗加工时,一般以提高生产效率为主,但也要考虑经济性和加工成本;半精加工和精加工时,应在保证加工质量的前提下,兼顾切削效率、经济性和加工成本;具体数值应根据机床说明书,切削用量手册,并结合工作经验来确定。
四、制定补偿方案
考虑到数控车床丝杠的机械间隙和刀具偏差、刀尖圆弧等因素对数控加工质量的影响,在编制加工程序时,制定合理的补偿方案也是工艺处理中的重要环节。它包括机械间隙补偿和刀位偏差补偿。
1.机械间隙补偿
机械间隙补偿是通过仪表测试或试刀法测试,掌握数控车床的稳定间隙后,有针对性地选择具体的补偿方案,根据不同零件的形状、尺寸精度要求,制定简便的、符合实际的补偿方案。常用的方法有自动补偿法和编程补偿法。
(1)自动补偿即利用机床的自动补偿功能,加工前在机床内设置后,每次机床换向运动时,均先自动执行,直到取消。这种方法简单方便而且有效,应用广泛,但是应注意当机床使用了一段时间后,应及时重新测量其间隙量,以防止因磨损影响加工质量。
(2)在自动补偿不能满足加工条件时,例如要求表面粗糙度较高的X方向凸出的圆弧面的加工,显然采用自动补偿会在圆弧面的顶端留下接刀痕迹而达不到质量要求。此时我们可以采用编程补偿的办法,即将机械间隙大小相应的数值直接加入到程序中,使车床运动实际上多运动了一个机械间隙量的距离。
另外还可以在编制加工程序时,安排机床走刀路线从一个方向切入或切出来控制零件尺寸,避免出现换向产生的间隙误差。这种方法只能用于部分零件或部分工序的
加工。
2.数控系统刀位偏差自动补偿功能
数控系统刀位偏差自动补偿功能即在换刀过程结束后,按在辅助程序段中所指定的补偿方向和大小,对已处于加工位置的刀号自动进行补偿,使其刀位准确到达对刀点位置。在操作时,应注意防止运行补偿时因计算或输入错误导致刀架碰到工件及其他部件。在利用刀具半径自动补偿功能时,只要将其刀具半径按照系统的规定和程序格式要求,设定在辅助程序段中即可自动补偿。在数控车床中,除了较高级的数控系统具有刀具半径补偿外,大多数数控车床都不具备这一功能。
针对经济型数控车床系统不具备半径自动补偿功能的情况,在选用圆弧刀并制定相应的加工方案时,可以通过半径编程补偿的办法满足补偿要求。
五、合理编制工艺文件
数控加工工艺文件是数控加工生产、产品验收的依据,也是操作者要遵循、执行的规范法则;同时也是产品零件重复生产在技术上工艺资料的积累和储备。不同的数控机床和加工要求,工艺文件的内容和格式有所不同,目前尚无统一标准,各个企业根据自身特点制定相应的工艺文件。加工工艺是否先进、合理,将在很大程度上决定加工质量的优劣。企业中常用的数控加工工艺文件主要有数控加工工序卡、数控加工刀具卡、数控加工走刀路线图、数控加工程序单等。
六、总结
数控加工工艺处理的好坏,不仅影响机床效率的发挥,而且将直接影响到零件的加工质量。要掌握好数控车床的工艺处理环节,不仅要掌握普通车床的工艺规程、切削知识,还要求有扎实的加工工艺基础知识,对数控加工中工艺方案制定的各个方面要有比较全面的了解。而在数控车床的加工中,造成加工失误或质量、效益不尽如人意的主要原因,就是对工艺处理不够周全,需要引起操作者高度重视。
参考文献:
[1]廖效果,朱启逑编著.数字控制技术[M].北京:机械工业出版社,1998.
[3]王保成主编.现代数控机床实用教程[M].天津:天津科技出版社,2000.
(1)实践教学与学生实操内容
知识
模块
知识点
教学要求
计划学时
支撑教学目标
安全教育
车工安全技术操作规程与实训室规章制度
阐述车工实训室各项规章制度,要求学生熟读实训室安全生产与设备保养等各项规定
0.5
目标:8/9
车工工种简介
车床基本知识与车削加工概述
车床型号,规格及加工特点;
车床的组成、使用、车床操作安全技术和文明实训
0.5
目标:2/5
学生实操准备
车床各部分功能
空车练习、开车练习(不切削)和基本操作考核
1
目标:2/5
车削加工
加工范围
讲解普通车床常见的形面的加工方法及工艺要求
5.5
目标:1/2/3/45/8
刀具
介绍常用刀具种类、结构
实际加工(示范)
示范讲解实际工件的加工方法和加工要领,再次强调安全操作
学生实操
按图纸要求加工、正确对刀、自动走刀
总结
作品整理
检查完成作品质量
0.5
目标:2/7/8/9
结束
保养设备、清扫卫生、上交实训报告。
(2)考核(本工种满分100分)
劳动纪律5分(参照《工程训练》评分细则执行);
文明生产15分;
考核点:安全操作、设备保养维护、工具的摆放、环境卫生。完成情况较好,得12-15分,如出现差错,每项扣1-2分,最多扣15分。
劳动态度10分;
考核点:听课情况(做好笔记、集中精力等)、积极参加实操练习等。完成情况较好,得9-10分,如出现差错,每项扣2分,最多扣10分。
动手能力50分;
考核点:空车练习,开车练习(10分)、普车外圆加工(40分),括号中的分数为每项最高得分,操作每出现一处错误,扣分10%。
就车床加工的实际情况来看,偏心距零件和方形零件的加工方式具有多样性,主要包含三爪卡盘、四爪卡盘、花盘、偏心套等多种。在现代社会经济飞速发展的大环境下,传统的加工方式所生产出的产品质量难以取得比较理想的效果。在此种情况下,加大力度对偏心距零件和方形零件在车床上加工的应用进行分析和研究,以促进加工质量的提升。
1 三爪卡盘加工大偏心距零件的方法
按照卡盘三个正爪进行装配操作,在车床上加工大偏心距零件。通过此种方式对大偏心距零件进行加工时,需要将卡盘三个正爪中的一个正爪进行推迟后,扣装上平面螺纹,所得到的螺距偏心量即为所推迟正爪离开正常装配时的距离,若该爪退2扣、3扣、4扣时,可以得到相应的偏心数值。相关加工人员应当对偏心数值进行合理化控制,确保卡盘在2扣以上,在保证车床加工安全性的基础上,避免对平面螺纹造成损伤。
改变三个正爪或三个反爪中的一个,提前一扣安装平面螺纹后,可得出一个螺纹的偏心量。采用正反爪装配,在车床上对大偏心距零件进行加工。在实际加工过程中,确保第三个爪按照正常顺序依次进行安装,之后将其中一正爪改为反装,在采用不同梯度的情况下,可得出不同的偏心夹持和偏心值。采用一个正爪、两个反爪装配的方式,在车床上开展大偏心距零件的加工操作时,将两个反爪先进4扣后再上正爪,用两个反爪的第二梯和正爪夹持开展车床加工操作,即可得出偏心值,进而计算出偏心距。相关实践研究表明,该种车床上加工方式具有良好的适用性,针对不完全圆的加工和大偏心距零件的加工都比较适合,针对偏心距级数范围不在标准范围内时,可以以垫片来进行修整处理,促进车床上加工的顺利开展。
2 在自动定心的三爪卡盘上加工小偏心距零件
相关实践研究表明,三爪卡盘增加垫片的方式来加工小偏心距零件时,难以取得比较理想的零件精度,实际加工效率较低,有可能导致偏心体的轴线难以保持平行。针对此种情况加以深入研究和分析后,决定采用一种新的夹具车削小偏心距零件的方式在车床上对零件进行加工处理,在保证零件加工精度的基础上,切实提高了车床加工的效率和可靠性。就该种加工方式来看,其主要是在普通车床上加一个圆柱体,依据所加工零件的外圆大小来加工螺纹孔后,即可开始在车床上对零件进行加工处理,具体情况如图1所示。该方法制作比较简单,且易于操作,受到业内人士的广泛关注。通过对偏心距零件和方形零件在车床上加工的实际情况进行分析和研究可知,实际加工过程中可能存在多种偏心情况,包括孔与孔偏心、外圆与外圆偏心、外圆与内孔偏心等多种,在普通车床上进行加工时,若工件处于旋转状态下,其中一条中心线能够与车床主轴的旋转中心相重合,而另一条中心线则会在一定程度上向半径方向偏移,实际偏移程度与偏心距之间存在密切联系。相关实践研究表明,在自动定心的三爪卡盘上对小偏心距零件进行加工,能够取得比较理想的加工效果,质量可靠且精准度较高。
3 三爪卡盘夹持不能整分的异形零件车削
就车床上加工生产的实际情况来看,通常情况下会采用四爪卡盘夹持和专用夹具作为主要加工设备来对异形零件进行车削,实践经验表明,三爪卡盘夹持也能够对不能整分的异形零件进行车削加工,实际情况如图2所示。
4 三爪卡盘夹持不能整分夹持的方形零件的加工
在车床上对不能整分的方形零件进行加工时,大多采用四爪卡盘以及专用的夹具进行加工,实践经验表明,该种加工方式操作比较复杂,且加工劳动强度大,耗费时间长,经济价值相对较低。而在三爪卡盘上对其进行加工时,只需要将一个铸铁套夹持在卡盘外,则能够实现所有方形零件的加工,并且实际加工的效果比较理想,如图3所示。
5 偏心距零件和方形零件在车床上加工的建议
5.1 当前我国从事卡盘制造的生产商数量较多,大多数生产厂家所生产的C620车床卡盘反爪阶梯为30mm,因此在车床加工过程中,若以反爪开展偏心距零件的加工操作,应当对反爪阶梯的长度进行精准的测量,进而以此为主要依据开展偏心距零件的加工处理,以保证偏心距零件加工的精准性,切实提高零件加工质量。
5.2 相关加工人员应当注意的是,若三爪卡盘的卡爪未满足偏心距实际要求,可以在卡盘上增加垫片来对卡爪进行调整处理,以保证三爪卡盘上各项加工操作的顺利进行。在三爪卡盘上开展偏心距零件加工操作时,为保证零件产品质量,应当对偏心零件的加工余量进行合理化控制,先通过粗加工的方式留余量,进而在车床上以三爪卡盘增加垫片的方式开展零件的精加工,从而保证车床加工的实际质量。
5.3 在三爪卡盘上加工偏心零件时应当注意,若加工偏心距较大的情况下,卡盘垫片夹持不牢固极易为车床加工埋下严重的安全隐患,甚至会对卡盘的质量和性能造成不同程度的损坏,因此在三爪卡盘上对偏心距零件进行加工时,应当加大对加工安全性的关注度。与此同时,三爪卡盘车床对偏心距零件进行加工时,车床的启动速度相对较慢,并且精车时不能保持高速运转。为保证零件加工质量,应当在车床加工过程中结合零件实际大小以及偏心距的大小情况,来选用适当的转速,促进车床上零件加工的顺利进行。
结束语
车床上加工偏心距零件和方形零件的加工方式具有一定的可行性,是多年实践后总结出来的加工方式,加工方法可靠,并且实际加工的零件质量比较理想,值得加以推广应用。
参考文献
一、问题的提出
1.现有教材存在的不足
(1)教材项目设计不合理。以中职《普通车床加工技术》第二版为例,该教材共设八个训练项目,分别为轴类、套类、锥类、螺纹、偏心、综合等。每个项目在设立时,都以零件结构为依据来进行项目分类。它的优点是项目由浅入深、每个项目均具有相对的独立性。但问题是,由于每个项目几何要素的单一性与相对独立性,使得项目的连贯性、实用性、趣味性不强,学生学习时理解困难,学习积极性不高,实训效果不理想。
(2)现有教材训练项目设置缺乏层次性。以《普通车床加工技术》第二版“项目二,任务(三):高台阶轴的加工”训练为例,“项目任务要求”的零件图形、加工精度、工艺流程与课后布置的“做一做”训练的零件图形、加工精度、工艺流程几乎一致,项目设置缺少难易层次,使得学生在学习时,造成好的同学“吃不饱”、差的同学“吃不了”,项目设计明显缺乏针对性和层次性,没有体现分层教学和因材施教原则。
2.实训教学存在的问题
(1)理论教学与实践教学脱节。传统的教学模式在课程设置上,比较注重课程的系统性,理论知识偏多,理论知识和实训课由理论课教师和实训指导教师分别授课,各自为政,理论与实训脱节,教学目标不清,看似学得很多,但由于授课时数的限制,很难达到“专”的要求。因此,中职学校毕业生的实践操作能力,往往很难令用人单位满意。
(2)教师教学方法陈旧。目前中职专业课中,不少教师在上课时,还主要使用传统的教学手法,教具(实物)、PPT、微视频等辅助手段的应用仍然比较缺乏。教师实训指导方法单一,缺少趣味性,学习积极性不高,实训课的效率低下。
(3)教学资源缺乏。实训教学过程中,尚缺乏一套科学,规范,合理,适合车工技能实训的教材、课件、视频、PPT等一系列的教学资源,教师在各自教学过程中往往各自为政,缺少具体、细致、可行的操作流程,缺乏标准化、统一性,教学效果不佳。
鉴于此,应尝试寻求合理有效的教学方法,开发一套完整的校本项目化教学任务书,实现教室与车间合一、教师与师傅合一、学生与员工合一、作品(项目)与产品合一,课程与设备配套、真实与虚拟结合,注重学生的实践能力培养,为学生踏上工作岗位做好充分的准备。
二、对策与举措
1.实施项目化教学
“项目化教学”是以项目为载体,以任务为驱动,将理论与实践有机结合,使学生在完成任务的过程中掌握知识和技能,最后完成一件完整的作品。这样的教学方法能激发学生的学习积极性,提高技能教学的有效性。
在普通车工实训的课堂上,给学生展示一件完整的作品作为项目任务,再将这个项目任务拆分为若干个可以实施训练的子任务,使学生在课堂上有明确的学习和训练目标,利用有关的专业知识与操作技能,去完成每一个子任务,并且在完成这些子任务时把每一项参数标准化,通过一段时间的实训后能组合完成一件完整的作品。通过项目教学,使学生在完成项目任务的同时掌握相关专业知识和基本技能,启发学生思维和想象。
2.以实训项目为引领进行课程改革
(1)在企业调研的基础上,进行岗位关键职业能力和综合技能分析,明确具体岗位能力目标,确定专业课程设置。
(2)编写专业课程标准。以工作任务(项目)为主线,制定课程标准.
(3)编制专业实施性教学方案,重新编制普通车工教学方案。编写项目化教学设计任务书。
(4)开发项目化实训教材。在工作任务分析基础上,按项目课程有关理念,整合专业课程内容,结合学校实际和学生的认知基础,开发编写适应项目化教学的校本教材。
(5)制定普通车工项目化教学法的总体策略。实施项目化教学的总体策略是:专业项目课程的开发一课程项目化教学的设计一项目化教学实施一项目教学的评价。
(6)建立项目驱动的教学模式。主要包括:明确项目任务;操作示范;独立完成示范项目;确定实训项目;分组协作学习;项目任务评价。
通过示范项目、练习项目、实训项目的学习,学生能更好、更快地掌握所学知识,学习的积极性和主动性得到提高。
(7)建立项目化教学流程。如“以生产实际确定教学任务书明确教学目标安排工作任务实际操作理论指导练结评价”。
3.建立多样化评价体系
传统教学对学生的评价往往是单一的终结性评价,也就是用理论考试的成绩,评价学生成绩的优劣,显然具有片面性,“应试”痕迹明显。而项目化教学活动是由学生、教师及学习小组共同完成的,学习评价时要充分考虑到W生在学习活动中的作用、变化和团队合作情况。充分尊重学生的差异,不搞一刀切评价和绝对评价,体现差异评价和增量评价,以培养学生的自信心和成就感。
(1)实施多元化评价。我们采用过程评价、阶段评价和综合评价相结合的评价方法,做到学习评价的多元化。
采用学生自评、学生互评和教师点评相结合,客观地评价学生的学习情况。
实施动态评价,根据具体的项目或任务设计评价标准,对学生进行动态评价。
在实施项目教学法时,教师特别注重过程评价和形成性评价,每个项目、任务都由个人评价、小组评价和教师评价相组合而成,最后根据整个项目任务的完成情况,综合评定每位学生的成绩。
(2)实施新型考核评价机制。如任务评价,它包括任务预备分、任务完成分、任务过程分、反思分析分,使得任务评价体系较一般传统评价体系更全面、更系统。
4.系统安排实训教学项目
选用多种类型的任务让学生进行训练,项目内容和课题的选择先易后难,从简单的车削外圆、端面,到低台阶轴、圆锥面、曲面、球面、螺纹、蜗杆等,循序渐进;既有外圆,又有内孔,以及台阶配合、螺纹配合等,逐步深入。
5.重视实训教学的课前准备
(1)重视普通车工实训备课,突出与实际岗位和真实产品的联系。如备课引入实际工件,并根据工件图像要求,确定加工工艺,保证尺寸精度,形位公差、表面粗糙度等。
(2)重视相关实训设备设施的准备。如备好教学所需材料、刀具、量具、辅具等,对工艺比较复杂的工件的加工,教师要试加工一遍,考虑不周地方要及时加以修正。
(3)重视学习任务书的开发与使用。如以并列式结构、以任务书为主线,进行教学安排。
(4)建立项目化教学课堂流程。如“以生产实际确定教学任务书明确教学目标安排工作任务实际操作理论指导练结评价”。
三、取得的成效
1.转变了教师的教学理念
通过项目化教学改革,促进了教师教学理念的提升和教育观念的转变,过去老师习惯用考试成绩高低来划分好学生、差学生,实施“项目教学法”让我们看到了学生的潜能和才干,教师不仅要关注“如何教”,更要关注“教什么”,课程内容的“项目化”构建成为教师备课的重要任务,使教师真正成为课程的开发者和实践者。
2.改变了教师的教学方式――“理实一体”教学
课程项目化教学实施以后,整个教学过程围绕工作项目(任务)这一特定的教学目标,将技能训练过程所需的理论知识适时、适度地融入到技能训练之中,充分体现了实用性、针对性,做学一体,使理论与实践有机融合,使学生“做中学、学中做”,真正做到“理实一体”。
3.改变了课堂教学的组织形式
实施课程项目教学,打破了传统的单一课堂授课形式,采用了课堂教学、小组学习、自我学习等多位一体、长短互补的学习形式,为学生创造了多元化的W习途径,培养了学生的团队协作意识、竞争意识与创新能力。
4.转变了学生的学习方式,激发了学习的热情
传统的课堂教学中,虽偶有互动,但学生学习的主体地位或中心地位不被重视,教师的主导往往演变为“专制”,课堂也沦为“一言堂”。实施项目化教学以后,学生的“自由度”得以大大拓宽,教师渐成“导师”,学生可以自主思考、独立或小组协作解决技能训练过程中产生的问题。整个步骤清晰,气氛活跃,学生对项目教学非常感兴趣,学生参与率高,效果好。
在项目教学中,学习环境、学习内容、学习方式的变化给学生带来全新的体验,每堂课都有具体的学习任务、评价方法。开展“理实一体化”教学,使学生主体地位真正得到落实,学习兴趣和热情得到激发,自信心增强,充分发挥了其自身潜能,提高了学习效率,学生考证通过率不断提高,高职技能考试成绩稳步提高。
四、存在的问题
1.教师的综合能力必须提高
与传统的教学方法相比,项目教学对教师的素质提出了更高的要求。主要体现在两个方面:
其一,教师的角色发生了转变,备课量大大增加,从过去的知识传授者转变为教学的策划者、组织者、引导者,不但要进行教学的实施,更重要的是还要进行教学项目的开发设计、计划制订、材料(工具、设备、资料)准备、总结评价。