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跟传统的机械加工实习教学相比较,数控实习教学存在以下几个方面的困难:
(一)数控机床投入大成本高。它是一种机电一体化的新型设备,价格较之普通机床要昂贵得多,一台中档数控车床或数控铣床一般需二、三十万,而数控加工中心更是高达几十万甚至上百万。数控机床的操作训练若完全依赖数控机床进行实作训练,投入大消耗多成本高。
(二)数控机床的系统多型号多,且更新较快,对有数控专业的学校而言是不可能将所有的系统配齐的,这样经常会出现学生在学校所学的系统与将来工作的单位不相同,还要进一步学习才可以胜任,费时费力。
(三)数控机床初学时容易造成损坏。数控机床是自动运行的,学生在初学时,常常会由于在编程中的疏忽或操作中的失误造成刀具或机床的损坏,甚至造成人身危害。
为了解决上述问题,在教学中利用数控仿真软件进行教学起到了重大的作用。
二、数控加工仿真系统在教学中的应用
(一)数控加工仿真系统的选用
数控加工仿真系统的软件形式很多,有的是数控机床本身自带的仿真系统,但这种数控机床的仿真系统在教学中局限性较大,不适于教师教学和学生训练;还有的是一些先构图而后自动编程仿真软件,也不适应手工编程教学的要求;国内还有其他几种数控加工仿真软件,但都有一些不尽人意之处。而上海宇龙公司数控加工仿真系统的教学软件,是一种富有价值的教学辅助工具,它可以实现对数控铣床、数控加工中心和数控车床加工零件全过程的仿真,其中包括毛坯定义、夹具刀具定义与选用,零件基准测量和设置,数控程序输入、编辑和调试,具有多系统、多机床、多零件的加工仿真模拟功能。
(二)数控加工仿真系统的应用方法:
1.灵活应用教学方法,变学生被动学习为主动学习
现在传统的教学方式已很难使学生接受,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。数控专业教师应有较高的教学水平和教学能力,有较强的数控职业能力即数控编程能力、工艺处理能力、实际动手能力、自动编程能力,能较为娴熟地运用行动导向的教学方法,在教学中真正体现学生为主体,突出显示学生动手动脑的活动,变学生被动学习为主动学习。在教学过程中,教师起引导作用,即对学生活动中遇到困难或无法下手的问题进行引导、讲解。教学中的知识点尽可能集中,深入浅出,便于学生掌握编程方法与技巧。
2.恰当运用数控加工仿真系统,充分发挥其在教学中作用
数控加工仿真系统主要应用于数控编程与操作这一理论教学课程,还可作为数控操作技能训练的辅助工具。教师应十分重视数控加工仿真系统的在教学中的应用方法,摆正数控加工仿真系统在教学中的位置,既不能完全依赖数控加工仿真系统放弃教师在教学中的引导作用,也不能在教学中教师唱独角戏采用常规的教学模式而忽视数控加工仿真系统的应用,应该科学地、充分地发挥数控加工仿真系统在教学中的作用。
教师在数控编程与操作的教学中应重点解决编程方法并进一步强调在编程中工艺问题的处理,学生上机则利用数控加工仿真系统解决程序校验以及不同系统不同机床的操作问题,每次上机学生都有明确的课题,在上机前教师应利用数控加工仿真系统的示教模式或利用教学投影仪进行操作演示,并在学生上机中进行巡回指导,学生在计算机上应用数控加工仿真软件进行编程与操作,既可使学生更快更好地掌握数控专业技能,又培养了学生自学能力、解决实际问题的能力。
3.科学安排教学内容,循序渐近掌握数控编程与操作技巧
在教学过程中教学内容的安排分可为三种不同的情况。其一为基础班,可以讲解与训练最常用的FANUC数控系统中的数控车床、数控铣床、数控加工中心的编程方法、操作及应用,这一模块是教学重点,必须使学生熟练掌握,灵活应用:其二为高级班,可以讲解与训练SIEMENS数控系统的三种机床的编程与操作,以帮助学生进一步加强不同在数控系统下对不同数控机床的编程方法的理解与应用能力;三为技师班,可以讲解国产数控系统中的华中数控系统和广州数控系统中的数控车床的编程与操作方法,扩大学生的知识面,提高学生对不同操作系统、不同操作面板的编程与操作能力。这三个模块的教学可根据学生不同层次进行安排,经过这种训练后上岗,学生所看到的数控操作面板都已熟悉,能够信心十足的面对所操作的数控机床,较快适应所从事的工作。
三、数控仿真软件在数控实习教学中的作用
(一)利用数控仿真软件可以弥补设备的不足
由于大部分的实训活动可以在仿真系统中实现,使用仿真软件将大大减少在数控机床设备上的资金投入,同时使学生的实际上机时间大大增加,从而可以加快对学生的培训速度。由于使用仿真软件,也大大减少工件材料和能源的消耗,从而可以降低培训成本。
(二)提供了多种机床和多种系统
当前数控机床的种类和系统厂家众多,数控仿真软件提供了基本涵盖当今我国数控加工中常见的数控机床和主流的数控系统,教学时可根据需要选择相应的机床和系统对学生进行授课,提高学生对不同数控系统及不同数控机床的适应能力,使学生在以后的教学中做到理论与生产实际相结合。
(三)安全性高,便于学生学习
由于数控加工仿真系统不存在安全问题,不会因为学生的错误操作而损坏机床,更不会造成人身伤害,学生可以大胆地、独立地进行学习和练习。软件中不仅具有对学生编制的数控程序进行自动检测、具体指出错误原因的功能,还具有在真实设备上无法实现的三维测量功能。这些功能使得学生可以进行自我学习,自我检测加工零件几何形状的精度,大大降低了教师的工作强度。
(四)方便了教师授课
实习教学中,如果教师仅靠讲解理论,学生会难以理解,所以较多的授课内容是需要教师进行示范的,教师在机床上对学生进行示范时,很难保证所有的学生能够听清、看清,教学效果往往不太理想。而数控加工仿真软件的互动教学功能使得教师可以以广播的方式在每个学生的屏幕上演示其教学内容,使所有的学生均能清楚地观看并进行模仿,同时教师也可以在自己屏幕上看到每个学生的操作情况,实时了解教学情况并对学生进行指导。
(五)可在计算机上完成所编程序的检验,减少实际操作出错的概率
在实际操作时,我们一般利用机床的图形模拟校验功能来检验程序的正确性,每个学生占用机床时间较长,同时,由于图形模拟也只能观看零件的大致轮廓,对于程序中的一些细小处的错误判断不出。所以在实际操作前,学生可以在数控仿真软件上输入程序,将校验的步骤放在计算机上完成,观察零件的加工情况,最后将正确的程序通过键盘或数据传输方式输入到数控机床中,这样既可节省时间,又提高了加工中的安全性。
四、数控仿真软件教学时注意的事项
(一)合理安排数控加工仿真软件学习的阶段
数控仿真教学一般安排在数控操作的初学阶段,这样学生具备一定的加工基础,学习起来较容易,而且教师利用仿真软件进行初期培训的效果比较好,同时也可避免初学者易出现的事故。对于水平高的学生,可根据工厂里的机床及系统类型安排强化训练。
(二)严格按实际操作的要求进行
虽然是在计算机上进行仿真加工,但教师一定要要求学生按照实际操作加工中的要求来做,如正确装夹零件,合理选用刀具及切削用量;对刀的步骤和动作也要规范,让学生在学习的初期就养成正确的习惯。另外,应尽量避免使用计算机的键盘而采用鼠标点击仿真软件上系统面板,使学生尽快熟悉面板上各键的位置,等到实际操作时就能很快适应。
(三)及时说明软件与机床不符之处
对于软件中和机床的不同之处,教师应及时给学生说明,并根据机床的实际情况对学生详细讲解,以免使学生产生误解,影响到将来在机床上的编程与操作。
数控技术是现代制造业实现自动化、柔性化和集成化生产的技术底层平台,它是提升产品质量、提高劳动生产率必不可少的物质手段,也是国防现代化的重要战略保证。随着机电一体化技术的发展,数控机床的使用正越来越普遍,而数控机床的使用和维护都需要专门的技术人员来进行,因而需要大批懂得数控编程和数控机床加工的工程技术人员。
数控机床教学包括数控加工过程中有关工艺分析、数值计算、基本编程功能指令等,数控编程是一门对学生科学思维要求很强的专业技术基础课,这当中数控编程特别重要,其中的数值计算牵涉到学生的数学知识,特别是基点计算,计算量大、复杂,对中等职业学校学生来说有些困难,必须要有一种简便、明了的方法才行。经过较长时间的摸索、研究,将有关常用基点计算归纳为十分简捷的数值计算方法。教学实践证明,这些方法学生能很快掌握,且计算过程迅速准确,出错率低。
基点是指各几何元素间的联结点。而直线与圆弧是构成零件轮廓的最基本的几何元素。与直线或圆相关的基点计算,包括直线与直线相交、直线与圆相交或相切、圆与圆相交或相切,以上基点计算通常均需采用联立方程求解的方法完成,而作为二次曲线的圆方程,联立求解则过程甚繁。改进的方法是,若能利用几何元素间的三角函数关系,则可避免求解联立方程。为了确定几何元素间的三角关系,学生必须先正确作图,处理过程很繁。这样就产生了以下要说明的简便计算方法,学生用计算器即可迅速完成计算。类型分别介绍如下:
类型1.直线与圆相切求切点坐标
相对于“±”符号前点坐标位置确定的。所有计算均假设水平轴为轴且向右为正,垂直轴为y轴且向上为正。后面各类型计算中,正、负号判断与此方法全同,故不再说明。
类型2.直线与圆相交求交点坐标
类型3.两圆相交求交点坐标
对于哪一点计算。
有关数值计算方面,还包括非圆曲线节点计算与列表曲线节点计算,通常只能采用计算机辅助计算完成或直接使用自动编程软件。随着数控机床的发展和信息集成的需要,从单机CAD/CAM到FMC、FMS以及CIMS,无不对数控机床起着基石的作用,特别是CAM的使用,将使数控机床的技术更上一个台阶。我们在熟悉了数控机床的单机使用后,MASTER CAM软件的使用可使我们对数控机床的应用有一个质的飞跃。
数控编程在数控机床学习中较为重点,数控编程实践性很强,除了让学生掌握一些数控编程代码(语言)外,要通过实际操作来加强感性认识。它也牵涉到其它相关专业知识,如数控机床的组成、特点、工作原理、代码、加工工艺、测量技术、编程知识及机械制图知识等。学生首先应能看懂图纸,会根据图纸分析出零件的特点及技术要求。更重要的是制定加工工艺,如果加工工艺不正确,加工出的工件误差会增大,甚至会报废,所以要注意培养学生在这方面的能力。
要重视让学生学习普通机床操作并掌握加工工艺。因为普通机床的加工是数控机床加工的基础,普通机床工艺技能的掌握对数控技术的掌握有很大的促进和帮助作用。笔者在教学实践中就深有体会:凡是普通车工技能掌握好的学生,在数控加工的编程和操作中会有明显的优势。比如在数控车床上加工螺纹,加工时一些具体的工艺问题、技术技巧问题,目前研制的数控系统还没有“考虑”得那么细致,也不可能面面俱到,这此问题可通过加工人员在编程中处理解决。加工人员在编程时,必须把自己的一些加工经验融会到加工程序中去,才能比较妥善地、合理地解决这系列的问题。如果对普通机床操科不好的学生,直接到数控机床上车削螺纹,就会因为经验不足而出现很大的问题。因此要重视传统金工的基本技能训练。过分重视数控编程操科与理论而忽视传统金工实习的做法是不科学的,将会直接影响数控加工专业学生的综合能力。
在掌握零件加工工艺后,熟悉数控编程指令的基础上,可先让学生自己制定加工步骤,然后找出几个典型,进行讨论、分析,让学生提出优点及不足,然后教师再综合这个方案的优点提出一个合理的加工步骤。这种方法效果很好,能培养学生的思维能力及分析问题、解决问题的能力。同时也能加深学生对这个工艺的正确理解。教师指导学生装夹工件,指明欲加工的内容和将要使用的刀具,用单步运行的方式逐段运行程序,可收到事半功倍的效果。
参考文献:
[1] 姜家吉,严烈.MASTER CAM从入门到精通[M].北京:电子工业出版社,1993.3.
[2] 廖效果,朱启述.数字控制机床.武汉:华中理工大学出版社,1992. 5.
对于机电类专业,社会需要的是既有理论知识,又有实践能力的务实性综合型人才。为适用社会发展的需要,我校在2003年购进了FANUC和西门子数控机床各10台,建成数控操作实习车间,并购买了上海宇龙数控加工仿真系统,构建了数控仿真实验室,用于学生数控教学与加工仿真实习。从而利用数控仿真软件在降低学习的门槛,激发学习兴趣等方面做了有益的尝试。
一、利用数控仿真系统熟悉操作面板
不管是学校还是培训机构,一般数控机床都不是太多。让学生一个个操作熟悉面板需要较长时间,在黑板上讲各按键的作用、名称与使用更是费力不讨好。利用仿真系统就能迅速有效地完成这个过程。我校的宇龙数控仿真系统机床操作面板的所有按键与实际机床的操作面板基本一致,学生可以通过数控仿真系统熟悉操作面板上各个键的操作方法。还可让学生通过输入和运行程序进一步掌握数控机床的操作。这样对数控机床就有了基本的了解, 再进行数控机床实际操作时就避免了入门困难的问题。
二、利用数控仿真系统提高学生的学习兴趣
相当部分技校学生基础差,教师的教学困难,传统的教学方式已很难使学生接受,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尤为重要。引入数控加工仿真系统进行教学以后,学生所编程序可以直接在数控加工仿真系统上进行模拟加工演示;零件的加工过程也和实际加工情况十分相似,学生可以从任意角度观察数控机床加工过程,毛坯加工为成品的过程直观形象,便于学习与掌握;编程与操作的作业可以直接在仿真系统上检查;使学生对这门课程有了浓厚的学习兴趣。
三、利用数控仿真系统降低训练成本、提高训练效率和安全性
数控机床是一种较为昂贵的机电一体化的新型设备。如果初学时就让学生直接在数控机床上操作,可能出现撞刀、损坏机床、浪费材料等现象,甚至因操作失误造成人身危害。引入数控加工仿真系统进行技能操作,可以大大降低训练成本的消耗,学生可以轻松对实习过程进行初始化,对未能完成的实习进行状态存贮,对已完成的实习课题进行调入回顾,而后再进行几次实际操作就能收到事半功倍的效果,降低了实习成本。同时在实际操作中的一些安全问题,如速度过大后撞击机床、超过行程开关无法复位、撞刀等,通过仿真系统的操作练习也可避免或减少实际操作中这类事故的发生,从而提高安全性。
四、多元整合,突出应用与实践
职业教育是一种以就业为导向的教育,其职业方向性的特点决定了它必须适应企业的用人需求,服务于特定职业岗位或技术领域。因此,我们应努力摆脱现有课堂教学理念的束缚,应从学校走出去,深入了解市场,把握市场需要毕业生具备哪些技术应用能力。第一,多元整合的目的是精简课本内容,打破课本章、节体系,突出应用与实践;第二,仿真内容应及时反映专业领域的最新发展;第三,课本内容的多元整合绝不是几个仿真的简单叠加,而是根据知识、能力的内在联系和相互间的逻辑关系进行有机整合。这种遵循学生认知规律的多元整合,有利于学生知识、技能、态度的合理形成与协调发展。
五、仿真教学中还应构建多元评价体系
教学评价直接影响学生学习的主动性和积极性,所以评价要做到:①合理且有一定的弹性。如一些仿真操作中学生实施方案的可行性讨论,实操过程中加工线路等。②既要评价操作结果,又要评价操作过程。对在技能操作中学生的积极参与表现出来的良好个性品质要给予充分的鼓励。③转换评价的主客体关系。对学生在课堂上的技能操作情况及结果不仅仅由教师来评,还可以让学自评或互评。可采用学生讨论评价的方式,在研讨中发现问题,得出正确结果,学习的主动性、积极性也就调动出来了。
六、“仿真 的负面效应及解决方法
数控加工仿真系统是一种模拟教学应用软件,它不可能全盘代替教学,尤其是数控机床的技能训练。对此,教师应引起足够的重视。在应用数控加工仿真系统对学生进行训练期间,配合使用实际数控机床进行操作练习,可以弥补应用数控加工仿真系统进行教学时的缺陷。在利用数控加工仿真系统软件进行技能训练时,容易使学生对计算机产生依赖心理。沉迷于仿真加工,而疏于上数控机床实际操作,个别学生甚至趁老师不注意玩电脑游戏。这就要求数控实训教师提高管理能力和教学水平。合理分组,科学安排应用数控加工仿真系统软件进行技能训练的时间,将仿真训练与操作训练穿行。科学的管理可将这一负面效应减少到最低程度。
数控加工仿真软件在教学和鉴定中的应用正在研究探索阶段,我们只要积极思考在应用中产生的问题,主动采取应对措施,正确发挥其在教学和实践中的作用,就一定能收到事半功倍的效果。
参考文献:
数控车削加工是数控加工中应用最广泛、最基本的加工方法之一。它主要通过程序控制自动完成内外圆柱面、圆锥面、弧面、螺纹等工序的切削加工。数控车床编程是数控车削加工的基础和重要步骤,程序的优劣决定了零件加工质量的高低。根据零件的复杂程度,数控车床编程分为手工编程和自动编程,手工编程是自动编程的基础,自动编程中许多核心经验都来自手工编程,掌握手工编程技术对掌握CAM软件的使用方法、正确使用数控设备、理解自动编程设计原理具有重要意义。本文以手工编程为例,探讨数控车床编程教学的切入点。
一、从狠抓普通车床技能训练切入,为数控车床编程教学打好基础。
对初学者来说,普通车床的操作更直接,感受更直观。第一学年,我们按1:1的比例安排普通车床加工工艺与普通车床操作技能训练课程,使学生全面、系统地了解、学习普通车床的结构、规格、性能;掌握刀具的分类、几何角度、刃磨方法;牢记切削用量的含义及选择原则;熟练掌握内外圆柱面、圆锥面、弧面、螺纹的加工方法及刀具的运动轨迹;根据零件图,会制定零件的加工工艺……另外,在普通车床加工中,若出现不正常现象,则可以采取措施,避免出现不良后果。通过系统学习,学生熟悉了车削加工的全过程,为数控车床编程教学打下了坚实的基础。
二、以“必需、够用”为原则切入,整合教学内容,提高教学效率。
没有门槛的中等职业教育,生源特点是:总体入学成绩下降,大多数学生初中阶段的文化基础差,接受能力、分析能力、思维能力偏低,惰性、厌学心理严重,一旦学习上遇到困难,就会因自卑而放弃。针对这些特点,我们在教学内容的组织、教学环节的设置上狠下工夫,本着“必须、够用”的原则,删繁就简,以就业为导向,从实际出发,因材施教,将每个知识点的教学重点放在“是什么”,“怎么用”上,引学生入门,助学生进步。
1.利用视觉冲击,激发学生的好奇心。
绝大多数学生没有接触过数控车床,不知道什么叫“数控”,对数控编程、数控加工有神秘感。在学习初,我们组织学生观看数控加工录像,安排学生去车间参观,将他们在普通车床上加工过的零件置于数控车床,重新编程加工,通过这种视觉冲击,激发他们的好奇心与求知欲。
2.从学生熟悉的内容切入。
在课堂上,展示学生在普通车床上加工的零件,要求学生对照图纸,回忆该零件的加工过程,制定该零件的加工工艺,告诉学生,将该零件的加工路线,包括每一个工步,如进刀、切削、退刀、回刀,用相应的指令代码及规定的指令格式写出来,这个过程就是编程。以这种方式引出数控编程的概念及数控编程的步骤,学生易于理解,乐于接受。
3.以“点”带“面”。
不同的数控系统,指令代码的含义、指令格式、编程方法不同,教学中,以应用较广泛的一种系统如FANUC系统为主,向学生讲清编程指令的含义、应用范围,当学生掌握该系统的编程方法,能应用该系统指令自如编写零件的加工程序后,再逐步向其他系统扩展,并作横向对比,这样,学生可掌握每个系统的编程特点,不易混淆。
4.重点讲解基础指令。
数控指令是程序构成的基本单元,也是数控车床操作的主要对象。数控车床加工的零件,不管形状多么复杂,刀具的运动轨迹可归纳为两类:一类是直线运动(G01),一类是弧线运动(G02/G03)。只要学生掌握了这三个指令的格式、参数代码的含义、应用特点、编程方法、编程注意事项,其他指令如G32、G90、G92、G71、G73、G76等学习起来就较为容易。因此,我们将数控编程教学重点放在这三个指令的教学上,循序渐进,引导学生理解指令的作用是什么,指令怎么用,达到学懂、会用的目的。
三、从数控加工仿真软件切入,实现“教、学、做”一体化教学。
数控编程有很强的操作性,要求有大量的实际操作辅助教学,增强学生的感性认识。学校购置的设备数量有限,每个学生上机操作的机会不多。因此,我们利用仿真软件实现每个学生上机操作的愿望。
仿真软件是在计算机上模拟仿真数控车床操作、工件加工、工件测量等动态数控加工全过程,使学生掌握数控车床的基本操作方法,感受机床的运行特性,为实际操作奠定坚实的基础。
1.“教、做”一体化。
仿真软件提供了与实际数控机床完全相同的操作面板、按键功能、屏幕显示。授课时,通过投影仪将仿真数控机床投影到大屏幕上,教师利用仿真软件边讲理论边演示,如回零、工作方式的选择、程序的编辑与修改、对刀、补偿设定、输入输出操作,使学生有身临其境的感觉,这样,把枯燥的理论知识落实在机床操作中,老师讲一段操作一下机床,学生看得逼真,理解得透彻,学习兴趣渐浓。
2.“学、做”一体化。
对与实训的学生而言,在短时间内要掌握基本的编程和操作的技能是有一定难度的,在数控机床的实训期间,存在的问题首先就是技校学生的基础差,在进入技工教育学习之前,学生都是停留在初中或高中书本知识的学习上,对于理工类,尤其是机械专业真正要求动手的练习接触甚少。
首先,就是学生是参差不齐的。在实训期间,进行的统一的大班教学,由于学生的接收程度的差异,接收速度的不同,所以教师在进行教学的时候不能统筹兼顾到每个学生的情况,导致学生的接受不明朗,在进行实时操练的时候出现一系列的问题,不能达到预期的实践的目的。
其次,就是现今学生大都缺乏创新思维,在实训的时候以接受老师的教学为主,没有自己的思考。老师教学是从最简单的面板操作开始,每个步骤都板书在黑板上,学生就笔记逐句的模仿来编写程序,没有搞懂原理,也没有自己的理解,这样会在短时间内忘掉,达不到教学的目的。还有就是教学以应试教育为主,在教师的教育过程中,都是以学生最后能够得到的分数为主要的目的,并且学生能够考试及格就好了,并不考虑其背后所要求的创新能力。
二、针对于问题的教学方案的改革措施
1.采用“一分三”的教学方法
由于一个班级学生的人数较多,在教学过程中造成了老师不能很好地掌握每个同学的接受程度,所以可以将学生分为三部分:第一部分由理论编程的老师带领,在教室进行小班的编程教学,使每个同学有机会向老师提问,在老师在黑板上写下了例题的编程的答案时,不是一味地去抄袭,而是理解。让每一个学生自己编一个程序,甚至让学生自己设计图纸自己编程,然后单独指导他们进行程序的修改,并在此过程中得到学生独立的创新能力的锻炼。第二部分进行计算机辅助编程的学习,熟悉各个编程指令代表的是什么含义,如G54、G01、G02等,在进行编程时所需要注意的操作规则,采用实体教学的方法,使学生形象地接收各个书上抽象的知识点。在这部分教学中,提起了学生的兴趣,对于初次接触到数控机器的学生来说这无疑一个很好的机会,所以他们都会很认真地学习,并且是小班的教学所以每个学生都有机会在老师的指导下亲自操作机器,了解操作的要领,并熟练地掌握。第三部分进行的是机床的操作,机床的操作包括选刀、装刀、对刀、加工等操作,这些都是有一定的技术性要求,并且都带有一定的危险性的。在手动对刀的时候,刀具和工具的位置的要求一定要对准,并且是在对好刀之后才开始进行自动加工,所以对的位置要准,否则会有危险发生。在三个部分中,这个部分要求的动手能力是最强的,在这个部分学生的高度参与都将使得他们对于数控机床的工作原理有着很好的理解,并学习到掌握到以后的工作中所需要的最基本的操作要求。
2.采用先慢后快的教学速度
针对于不同层次的学生的存在,以及学生是第一次接触到数控和机械。在有了一定的识图基础的学习之后,学生对于各种视图有了一定的了解,但在一开始接触到零件的加工的时候还需要老师从最基本的知识和操作开始给他们教学。数控机床可谓是机床中的高端机械,在此之前可以适当地普及普通机床的知识。在一开始的入门知识教授好了之后,可以适当地提高教学速度,针对于第一点的分组教学,可以考虑到将接受能力强的学生安排在一个组,将接受能力稍弱的学生安排在另一个组。在教学时主要先将接受快的组带动起来,再让这组同学辅助老师带动其他组同学一起学习。这样可以充分的资源优化配置,可以在快组中多进行知识的拓展和创新能力的培养,而对于稍慢的组则注重基础的扎实,这样快慢相结合,先慢后快的教学方案有利于针对于实际情况的分析,因人而异地施教。
3.注意应试和素质教育的结合,着重于学生的创新能力培养
在21世纪,最主要的就是创新。而教师营造良好的学习氛围,以充分鼓励和信任的态度支持学生们新奇的想法,激发他们的创作热情,使他们多思多问,敢于质疑。可以在教学过程中,采用启发式、关联式、讨论式、逆向式等教学方法,再用好的语言进行教学。在编写程序的时候,可以给学生一个想象的空间,不给定零件的具体形状,而只是大概的功用,让学生自己设计零件的形状,然后再自己编程,交由教师审核,看是否有可行性,并加以指正。在编程课上可以让老师写一个程序,而后让学生就这个程序画出零件的形状,而后让同学进行实地操作,加工出自己设计的零件和老师编程的零件,观察其准确性,而后进行综合评价。
关于应试教育,在这个大的时代背景下是不可避免的。但是,素质教育应该占据主体地位,在创新性的培养过程中就是素质教育的要求,但是应试教育又在其中得以实行,所以对于数控机床的实训教学可以采用二者结合,以创新思维培养为主的教育方式。
三、总结
数控机床在机械加工中占据的地位使得技校学生的实训教学应该要充分给以重视,而又针对于现行的教学方案所带有的固有缺陷充分地认识并进行改革。在教学背景下,着重于素质教育,能够看到教学中的学生的现状和彼此之间的差异,而后采用分组教学,教学时先慢后快,充分利用资源。教师在教学过程中给学生足够的空间来思考,提出问题,真正地掌握数控机床的操作技巧。
参考文献:
\[1\]项目教学法在《数控车床操作与编程》教学中的应用.科技创新导报,2009,(14).
\[2\]项目教学法在数控车床编程与技术加工中的应用.新课程研究(职业教育),2011,(3).
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2013)06-0133-02
数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础;数控技术的应用是提高制造业的产品质量和劳动生产率必不可少的重要手段,是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要标志。为了增强国际竞争能力,中国制造业开始广泛使用先进的数控技术。与此同时,劳动力市场出现数控技术应用型人才严重短缺的现象,因此,培养具有真才实学技术工人是摆在我们职业院校面前的一项艰巨的任务。它体现学生对所学专业技能的掌握程度。具体到数控实践课程而言,数控实践是以数控工艺、数控加工刀具、数控编程为基础,数控机床操作技能为主要教学目标的一门实践课程,是高职院校机械类专业,尤其是数控专业教学实践的重要环节。作为一门实践性较强的必修课程,就是让学生在模拟企业的实际工作环境中学习锻炼,这对于学生数控知识的掌握和操作技能的综合应用有着重要的意义。但是如何才能上好这门数控实践课呢?笔者针对高职院校数控加工实践时常用的教学方法进行分析,提出个人的一些见解。
关键的教学方法
每当学生刚接触到一个新的实践环节时,都希望了解其与自身日后就业的关系,也会存在着强烈的好奇心理。因此,讲好第一节入门教育课关系到学生在后面的学习中如何保持学习兴趣,并进一步激发学生在实践中不断开拓的创新思维。作为实践指导教师可以采用以下方法。
兴趣教学法 兴趣是一个人力求认识、掌握某种事物,并经常参与该种活动的心理倾向。学生一但有了学习兴趣,学习就会变成一种享受、一种愉快的实践体验,例如,在正式上课前,指导教师可以先展示一些会吸引学生眼球的由数控机床加工出来的实物。我校在学生第一次上操作课时向学生展示的数控加工模型有坦克、火车头、宝塔、国际象棋等。再充分利用现有的多媒体教学方法,播放一些数控机床如何加工典型零件的录像,同时也制作一些数控机床加工的图片用动画的方式播放出来以帮助学生直接了解实际情况,让学生从一开始就体会到数控加工的优越性,从而激发他们的学习兴趣,调动自主学习的积极性。
关系教学法 介绍目前的实践与以后生产的关系,如在数控实践中先提出问题:精确制导导弹在飞行了数千公里以后误差为什么只有十几米,现在的卫星入轨精度为什么越来越高等。告诉学生,那些精密复杂的零件都是通过数控机床加工出来,数控机床目前在国计民生中已越来越凸显重要性。因此,现在的实践就是为以后工作中实际零件的精确加工打好基础。这让学生还在学校实践阶段时心里就已认识到数控机床对所加工零件尺寸精度保证的重要性。
体验教学法 目前,机电类职业院校大都有校外实习基地,这些基地往往都是一些实力较强的大、中型机械加工企业。在数控实践课开始前,先组织学生参观这些企业。例如,我校的一家校外实习企业某汽轮机股份有限公司,有一台从意大利引进的数控机床价值高达3 000万,但该机床的操作师傅却是一位通过数控大赛锻炼才脱颖而出的1985年出生的年轻人。通过这样的亲身体验,进一步激发学生的学习热情。
实践中如何正确处理各种关系
讲与练的关系 在实践教学过程中,时常会发现当教师在讲授数控机床的操作内容并做演示时,大部分学生有急于动手的心理。为调动和保持学生的学习积极性,也为了上好下一次课,通常教师都采用了循序渐进的教学方法,即教师采取先集中讲解、再让学生自己动手模仿的方式,并交替进行。但由于师资力量的不足和教学效益的要求,各学校不可能采取“一对一”的教学方式。这就要求教师在学生练习时还要做到以下几点,即多巡查、眼要尖、多动脑、多解释、多示范。这样才能充分发挥教师在实践教学中的主导作用。教师要在不断巡视中检查学生的操作姿势和操作方法是否正确规范,在巡查中发现问题并及时解决,在解决问题时不但要讲解细致,而且要进行动作要领的反复示范,对学生练习中存在的共性和个性问题及时总结、指正,并强化要领,从而能够加快学生对所学技能的巩固和掌握。值得注意的是,由于学校教学条件和课程安排等原因的限制,大多采取的是分组教学模式,即根据自身现有设备条件,将班级分成若干个小组,几个学生共用一台数控机床,在整个实践周期内,学生分别轮流操作实践,因此要保证学生操作设备的时间能得到合理分配并且对实践充满激情。对没有轮到操作的学生不让他们闲着无事,不能因实践安排上的问题而对学生学习兴趣造成不良影响。我校的做法是在实践教学过程中,在教师的讲解、指导下,让学生做一些不是很复杂但比较有趣和有纪念意义的零件,学生在实践中一但有了成就感,就能进一步加深对教学内容的理解。对暂时没轮到操作的学生可让他们自己来设计将要加工的纪念零件。这样,学生就会产生自发学习的积极性,让参加实践的学生在每个阶段都有目标,有收获、有压力、有动力。另外,在教学过程中,要把难懂的问题拆开变为易懂的,让易懂的使其更加容易掌握。如数控铣床加工中,以刀具半径左右补偿(G41/G42)的设置来说,难度虽然不大,但是总有一部分学生对刀具半径补偿知识理解不透,在编程中弄反指令造成零件报废。在讲解这部分内容时可以拆分成两个步骤进行描述:判断时要顺着刀具加工前进的方向看,此时,人的站立位应在刀具前进方向的后面;在前进的方向和人的站立位确定了之后,刀具在零件的左边就是左补偿,刀具在零件的右边就是右补偿。通过现场实践,学生立即就能搞懂,并且很快就能熟练使用。
理论与实践的关系 目前的教学安排,大多是采取先讲授数控编程、数控工艺等的理论课,间隔一段时间或一个学期再上实践课,这样往往会造成学生在实践过程中对讲授过的理论知识产生模糊、混淆甚至遗忘。这种理论课与实践课脱节的教学方法已经严重影响了实践课的教学效果,实践课教师必须带领学生复习编程指令、加工工艺、数学计算等理论知识,造成了已经有限的实践课时间又被人为地浪费掉。为此,我校现已采取了理论实践一体的教学模式,主要是增加实践课时,将编程等理论课放到实践课中进行,即采取理论—实践—再理论—再实践的教学方法,或者采取实践—理论—再实践—再理论的教学方法。在两种方法的选择上,具体根据学生的实际情况而定。对于有些零件的加工可由不同的方法来完成时,教师先抛砖引玉,然后让学生自己去思考、讨论,将讨论结果向教师汇报。这样,可激发学生的创造思维以及对已学知识的灵活运用,使学生通过独立思考来获取知识。
教材与实践的关系 选好上课教材,适应新的教学需求。既然要求学生具备运用教材和资料解决问题的能力,那么,同时也要求学校选择适用的教材满足学生的需求,在此应当注意选取学生可以自学且图文并茂的教材为宜。由于各个学校采购的数控设备不尽相同,数控系统也是种类繁多,而市面上现有的数控机床操作教材很大一部分是基于单一系统的,如法那克系统和西门子系统;而华中、广数等其他数控系统的教材和资料较少,而且目前高职院校大部分在用的教材在内容介绍上比较相似,缺乏必要的图片和关键部分的详细解释,造成学生在没有教师指导的情况下不太看得懂。理论课选用的教材拿到实践课中时,又因缺少详细的机床操作系统介绍而大打折扣。有些校本教材在介绍了机床的操作系统时,又对理论编程弱化,甚至有些教材还将数控车、数控铣分开成两本,结果就造成了学生在上实践课时通常要带多本教材,同时这也是一种间接浪费。一体化教学应该是职业院校发展的一种趋势,一种好的教材应当是适应这一发展趋势的同时,还必须是包含了大部分院校现有的数控系统介绍,对不同的系统在刀具补偿方式、简单的参数设置与调整、固定循环格式上的具体差别都要通过学生易懂的方法体现出来,如采用图片的形式一一展示等,既让学生在学习时一目了然,也可避免造成教学上的失误,消除安全隐患。在教材的结构形式上,合理设置章节和目录,让学生在目录的引导下能够很快地找到解决问题的具体方法。好教材的好处就是对于难度不大,教材中有明确解决方法的问题,教师不一定要全程示范或直接解答,可以引导学生在教材中寻找相关内容。如我校现在选用的《数控机床操作与编程技能实训教程》一书就包括了上述要求。“授之以鱼,不如授之以渔。”让学生学会读书,学会运用资料,带着目标去解决问题,让学生在自主学习中体验成功的愉悦,学生才能不断提高学习效率。
结语
在当前教学改革的形势下,我们要把实践课上好,首先就要备好课,并且要具备丰富的专业知识和较高的专业技术水平。我们既要重视实践教学方法的研究,更要加强对学生学法的引导,注意上好第一节操作实践课,并且通过实践课使学生养成良好的操作习惯,为今后走向社会打下扎实的基础。另外,要多培养学生的独立思考的能力,让学生自己动脑解决实践操作中遇到的难题,锻炼学生的动手、动脑能力以适应社会发展的需要。在实践操作中,理论知识与实际要紧密结合,要采用多样化的教学手段来激发学生的学习兴趣,提高实践课的教学效果。
参考文献:
[1]马建富.职业教育学[M].上海:华东师范大学出版社,2008.
[2]卜匀,刘海生,刘学江.数控实践教学管理方法探讨[J].考试周刊,2011(52).
中图分类号:G434 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)46-0225-01
随着数控加工在机械制造业中的广泛应用,数控操作人员的大量培训便成为迫切的问题。在传统的操作培训中,数控编程和操作的有效培训必须在实际机床上进行,这既占用了设备加工时间,又具有风险,培训中的操作失误常会导致昂贵设备的损坏。为此,许多学校想出了多种办法来降低实习消耗,比如高消耗性实习课题不开或尽量少开、或者减少学生实习时间和实习工位,或者在材料的重复利用上做文章。本文从仿真技术应用于实习教学的优势、以及如何把仿真技术引入实习教学进行了探讨。
一、我国仿真技术目前的现状
我国计算机仿真应用开发较早,目前许多职业学校参加数控实习的学生日益增多。由于数控设备精密、昂贵的特点,把数控加工仿真技术引入教学,用于数控机床操作与编程的培训,这样既可以避免因误操作造成数控机床的损坏,又可以使学生在对仿真数控机床操作过程中产生真实感。而且能够让学生们更快地熟悉和了解数控加工的整个过程,并且掌握每种数控机床的基本操作。最重要的是在不影响教学效果的前提下把事故发生率降到了最低。目前适用于实习教学的仿真软件还不是很多,在数控CNC仿真和电气仿真中较为集中,部分正版软件价格昂贵。但可以肯定的是,职业学校实习仿真类软件将具有较大的应用需求和发展空间。
二、应用数控仿真软件教学的必要性
随着全球制造业的不断发展,数控加工应用技术专业从高职院校逐步的推向了中职学校。各中职学校为适应市场需求,大力发展数控技术专业。传统的数控技术教学,理论教学抽象,学生学着没劲,教师教着乏味。而大部分中职学校设备不能满足教学,实习教学需要购置数控设备,这就需要雄厚的资金基础。这种教学方式已很不能适应当今数控专业教学的需求,掌握先进的教学方法、教学手段,教学媒介来提高教学效果就显得尤为重要了。
中职学校学生的底子薄,理论知识较差,而数控技术这门课程具有很强的实践性,要想达到理想的教学和实践效果,就必须探索出一种新的数控加工技术教学模式来达到投入少、见效快、培养适应性强、企业欢迎的学生势存必行。这就应运而生了许多数控仿真软件,而上海宇龙数控仿真软件是其应用比较广泛的一种仿真软件,这使它成为一种辅助中职数控加工技术专业教学的一种选择。
三、在数控实习教学中应用仿真软件的优势
数控加工设备价格昂贵、占地大,而数控仿真系统软件可以在微机平台上运行。解决了实习时学生多机床少的问题,为学校节省了大量设备采购经费。学生可利用此软件进行仿真操作,同样会达到真实设备的教学效果,使学生能几乎体验到实物机床操作的感觉,并且安全系数高。经过多年实践证明,在教学过程中通过动态的仿真操作使教学容易教、轻松学、是学生有一定的收获。教学效果体现如下:真实的CNC机床的控制面板和显示屏可以完全通过系统模拟,操作轻松。在仿真环境中对程序代码的切削轨迹进行安全校验,操作安全。在加工仿真的过程中,学生不但可以看到真实的图形模拟,而且还可以不断反复熟练操作CNC机床的加工过程,操作逼真。利用仿真代替真实机床的实习,在节能降耗的同时获得更佳的教学效果,使用更经济。
仿真实习能创造一个与实际近乎相同的环境。如上海宇龙公司研制的数控机床加工仿真系统,仿真操作面板与机床实际操作面板可以完全相同,仿真操作与实际机床操作在面板控制部分近乎完全一致。它可以实现对数控铣床、加工中心和数控车床的加工零件进行完全仿真,其中包括毛坯属性、刀具和夹具的选用、零件的测量、数控程序的输入、编辑和调试。拥有发那科数控系统、西门子数控系统、华中数控系统、广州数控系统等数控系统,具有多系统及多机床的加工仿真模拟功能,该软件的独创性已经达到了国内外领先水平。通过软件,学生可以从任意角度观察数控机床的加工过程,加工的毛坯变为成品的过程历历在目,仿真过程形象生动。
数控加工仿真软件不会对操作对象如机床、工件及刀具等造成物理损害,不会由于误操作危害到学生的人身安全,更不会造成机床损坏,如撞刀、撞机床等事故。而且仿真加工过程中的灯光颜色、声音、文字信息等报警,完全可以对学生的危险操作进行及时提醒和纠正。学校引入仿真实习,最根本的好处是对原材料、工卡量具、测量设备的节约。数控仿真中,虚拟毛坏替代实际材料,虚拟冷却液替代实际冷却液,极大降低实习消耗,且刀具不会因为进给量过大而损坏。由于数控机床属于机械加工中的高端设备,当然价格不菲,数控机床的加工操作若完全采用真实的设备进行实习,投入大、消耗多,即使是有实力的职业学校和企业都无力承担起这种消耗与投入。如果采用仿真模拟实习,可为学校节约不小的开支和场地。
四、应用数控仿真软件进行教学时存在的问题及解决方法
(一)、存在的问题
数控仿真是借助计算机来运行的一个虚拟的加工场景,运行起来存在诸如走刀路径不明显,切削用量不切实际,对刀精度要求不高,无法检验产品的粗糙度等问题。然而学生在使用数控仿真软件编程加工时,不顾安全生产的要求,如果出现了机床碰撞事故,只需点击鼠标进行复位操作就可以重新开始了。这些正是衡量我们的学生对数控技术掌握程度的标准,它们一旦在实际加工中存在,可能就会出现撞刀、影响加工质量、降低生产效率等问题。
数控仿真系统虽然解决了数控教学中的效率和成本等方面的问题,但它只能作为入门级的培训工具,让学生快速熟悉机床的操作流程,方便编写和验证程序。不能完全取代真实的数控加工实训。所以在利用数控仿真系统进行教学时,实训指导教师一定要正确地引导学生,避免学生走进“仿真”的误区,在编程指令的教学过程中,要让学生对加工的工艺引起高度的重视。
(二)、解决的方法
首先,在进行仿真训练前,先进行机械加工的基本训练,使学生具备操作机床加工的各种方法及切削用量选择的技巧,并且对机械加工操作有较为扎实的基础。其次,教师要经常警告学生数控仿真与实际加工的本质区别,使其对软件仿真有正确的认识,对实际操作加工有足够的重视,按照实际生产的要求来进行仿真教学。再者,既科学又客观地发挥仿真软件在数控教学中的作用,就要要求教师采用科学管理,有效组织数控仿真教学。
五、结语
总之,数控仿真软件在中职教学中发挥着不可替代的作用。随着仿真软件不断发展,其模拟仿真效果将越来越好,但它仍然存在与实际生产的区别。我们在教学中只有科学、合理、有效地利用数控仿真软件,才能起到事半功倍的效果,只有积极发现和解决数控教学中产生的问题,才能使其发挥的作用更强大,才能极大地促进中职数控教学改革的发展。
参考文献:
[1]张超.数控加工仿真系统在中职数控专业课教学中的应用 [J]. 大众科技,2011
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2017)26-0048-02
机械制造业是国民经济的支柱产业,关系到一个国家的综合国力,现代制造业正在发生巨大变化,我国有着巨大的市场潜力和劳动力资源,并日益成为全世界机械制造业中心,数控技术应用在这种形势下当大有可为。作为浙江省乃至全国领先的制造业大区,杭州市萧山区工业经济总量一直占杭州市的1/3左右。随着传统制造业制约因素不断增加,如何打造工业“升级版”成为摆在萧山这个工业大区面前的现实问题。面对转型“阵痛”,萧山区委、区政府提出,将把萧山区建成国际制造业基地,走新型工业化道路,这些新形势对技术技能型、知识技能型、复合技能型等新型的各类人才在数量与质量上提出了新的要求。我院位于萧山大江东地区,和区域内许多制造企业有着良好的合作关系,在机械加工和制造业面临挑战同时,也给我院数控技术人才培养提供了不可多得的发展机遇。
一、现状分析
在数控技术人才培养过程中,主要通过创新教学环境,扩大校内外实训室和实训基地建设,完善实训设备数量和教学质量,突出技能训练在教学中的重要作用,重视教学环境与企业实际生产相对接。因此基于生产型普通机床、数控机床构建数控实训基地已经成为业内的广泛共识,生产型机床优势是与工业接轨,刚性强,性能可靠,效率高。构建模拟化工厂式的实训基地,适于实习、实训,便于就业。
但是生产型机床劣势是场地占用大、设备昂贵、耗电耗材多、设备封闭。许多院学校现状是以下几个方面:①投资大,许多学校买不起足够数量的设备;②运行费用高,买得起但用不起;③安全隐患大,学校承受的压力大;④资源浪费严重。
如何在资金投入不足的情况下培养出高素质的数控人才,解决数控机床数目不足、场地不足、运行费用不足,是我们需要解决的问题。
二、资源节约型数控实训基地建设构想
在资源节约型数控实训基地建设思路上,前人主要以日常建设和管理时节约材料、降低实训成本为主,而我们的设想是以下两点:(1)引入小型数控机床;(2)引入小型普通机床。通过小型机床与工业机床的优化组合,可以在同样的资金投入下确保设备台套数成倍增加,在同样的实训场所可以放入更多的实训机床。将小型机床引进教室,构建立体化教室,能够大大提高实训时间和学生学习兴趣。
三、资源节约型数控实训基地思路与设计
1. 实训基地设计
目前,我们的数控理实一体化教室一般是将教室放在数控机床、普通机床实训室边上,或者直接将教室置于实训室内。在学习过程中,一般是先进行理论部分的讲解,再到机床上进行教师的示范操作与学生的实际操作与加工。这种教学模式存在几个问题,一是在进行理论部分讲解时仍然是脱离机床,对于我们的高职学生来说,有些时候理论讲解时间过长,内容过于枯燥和抽象,他们的注意力大都仍然喜欢集中在操作示范上;二是在操作示范的时候一个老师示范,几十多个学生要观看,真正能观察到的只有靠近教师的几位学生,所以对于大部分同学来说比较能集中注意力的观察学习也容易缺失,那么有时候老师会进行分批或者多次示范,导致教学效率低下;三是设备少,一个班的学生需要分组轮流进行,根据实际设备数量多少,每组至少四五人以上,一般操作过程中两人会互相监督与学习,剩下的同学就会闲着,导致学习效率低下;四是从整个教学内容上来说,有些项目并不需要很大的生产设备,比如初始的设备面板操作、入门的简易零件加工、与前面零件有对比工艺内容不大的零件加工等,会造成教学效率低和实际材料消耗的浪费。
因此,如何高效地开展教学做一体化的数控类专业课程改革,有效解决教学效率低、材料消耗大、场地占用大,教学效果差等问题,是我们建设资源节约型数控实训基地的目的。我们的设计是,将小型数控机床、普通机床引进教室构建立体化教室,微型或小型数控机床体型小但仍然具有金属件包括钢件的加工能力,但每台设备的费用比工业机床低几倍,因此可以在同样的投入下购置更多数量的数控机床。用小型机床形成专业的理实一体化教室,学生和老师都在微型或小型数控机床前进行理论知识的讲解,老师和学生可以随时地亲密接触机床,能有效并长期地吸引学生的注意力;同时注重生产实际,与原有的拥有工业机床的实训车间相结合,进行相应的项目操作。大致的实训室方案如图1所示。
2. 实训教学改革
在此资源下,我们可以采取以下措施。
(1)在机械制造基础专业课程中引入普通小型机床,大大提高对基础知识的掌握。在数控编程、工艺训练、机床加工、机床机械结构装配等内容中全部融入“实操”;大大提高全体学生的实训时间。
(2)能比较有条件的从原理验证、工艺训练、加工实训等多角度开展训练。
(3)在数控类课程教学中提高学生的学习兴趣。可以提高实训时间、减少理论教学时间;进行相关教学项目改革,提高项目的趣味性。
(4)进行多学科的融合发展,使学生在较短的时间内掌握足够的理论知识和较高的技能
3. 预期效果
我们希望通过建设资源节约型数控实训基地,能够实现以下效果。
(1)提高数控设备的数量,丰富设备类型;减少学生空闲时间,提高教学效率
(2)减少材料的消耗,大大降低实训成本
(3)结合资源节约型数控实训基地,开发新的的教学做一体化教学资源,注重专业知识、专业技能和职业素质培养,开展丰富的、趣味性很强的实训项目。
(2)利用仿真软件进行入门操作。数控机床操作面板上按键较多,在进行操作面板讲解时如果将每个按键的功能讲解一遍,需要花将近二十分钟,但是效果却不是很明显,学生在听课的当时可能记住了大部分按键的功能,过一段时间就有可能忘得差不多。甚至有些不认真听的学生,转身就忘得一干二净了。同时作为初学者,面对一个不熟悉的东西,很多学生不敢动手,怕引起机床故障。在他们的潜意识里就觉得,这台设备很贵,我还不熟练,我不能随便操作。为了解决这一问题,我们利用数控仿真软件来进行模拟操作。我院引进的是北京斐克的数控加工仿真与远程教学系统。学生可以在电脑上认识操作面板上的每一个按键,并且进行一些简单的操作,同时利用仿真软件也可以进行程序的验证,同时也可以完成零件的仿真加工。完全不用担心学生把实习设备弄坏,从而影响后面的实习教学。
2理论联系实际培养创新意识
(1)注重理论联系实际,开展现场教学。数控实习过程中,需要先给学生讲授基本的机床操作知识及加工理论,这样学生才能真正驾驭机床。因此,安排适当的理论教学课必不可少。当然不是说单独拿出几节课或几天来上理论课,而是在实习过程中将学生集合起来,现场讲解操作、编程、加工工艺等方面的知识,讲完后马上进行实际操作。现阶段高职院校的学生一般自学能力、知识拓展能力较差,理论课老师将他们带入书本,他们很难在大量的内容中整理出头绪来,反而采取这种教学方式学生的学习针对性更强效果更好。笔者在带实习的过程中明显感到在实习过程中采用讲解演示加动手操作的教学方式学生学习起来明显要轻松些。
(2)采取分小组模式,培养创新意识。由于机床数量有限,在实习过程中我们采取分小组模式,一个小组5~6人,给他们分配一台机床。在这一过程中有的学生学习认真接受能力强,学的较好,那他就可以担任该小组的组长,充分发挥“小老师”的角色,指导本小组内其他成员。同时如果小组内有成员完成了实习任务,机床可以让给其他成员操作。而他可以进行比如自行设计零件、编写加工工艺及程序等。2013届毕业生中就有好几个同学在三年一期实习过程中利用课余时间将自己的毕业设计作品加工了出来。这部分同学在毕业答辩的时候受到毕业设计答辩老师的好评。
3促进实习教师和学生共同提高
Key words vocational college; numerical control; curriculum setting; teaching methods
0 前言
在机械制造业中,使用数控机床来进行零件加工已经非常普及,无形之中就需要大量的能够利用数控技术操控数控机床的人才,并且对掌握数控机床加工技能的要求也越来越高。就形成了具有较高数控技能的人才相对匮乏,直接影响着先进制造的能力水平。所以,我们国家把数控高技能人才培养列入“国家制造业高技能紧缺人才培养培训工程”。
在河南制造业已经成为经济发展的主导行业。特别是最近几年,河南的经济发展迅速,机械制造行业加快了技术革新和技术改造,并且大量引进国外的先进数控机床,数控机床的数量大大增加,可是由于能够熟练掌握数控技术的专业人才较少,造成数控加工设备的浪费。很多企业对各层次的数控技术高技能人才都有大量的需求,尤其是既懂得数控加工工艺、编程,又能熟练操控数控机床、熟悉数控机床维护维修的复合型高技能数控人才。
基于我国各层次培养的数控专业人才远不能满足社会需求,缺口较大,学生就业前景广阔,在市场经济的驱动下,很多高职高专院校竞相开设了数控技术专业。
1 课程体系与课程设置
在课程设置上,国家从上世纪末期就对专业设置作出了调整,主要是改变专业设置种类繁多、专业口径过窄的问题,同时,要求有针对性地开设社会生产与发展急需的对口性强专业。针对数控技术专业,为了满足社会的需求,结合企业岗位对人才的需求,企业需要什么样的知识和技能,就必须让企业参与进来,改变旧的课程体系,一起参与制定新的人才培养方案,整合课程内容,设置合理的课程体系和课程。
作为高职高专数控技术专业按照其要求,在课程设置上既要与大学本科学生的学习有所不同,又要区别于中等职业诸如中职、技师学院、技工学校等,就是要培养既有一定理论知识基础,又有一定的实际动手能力,符合企业生产实际需要的实用型人才,也就是所说的技术型劳动者,在生产设备操作、解决一般性生产实际问题等方面具有入门快、能力强的特点,符合市场经济下的企业需求,这也与时代的发展相适应。在原计划经济体制下,普通加工设备普遍,数控加工设备比较匮乏,国有企业的分工过细,程序繁琐,生产成本高,企业发展缺少活力。伴随市场经济的发展,技术的进步,国情的需要,国有企业的改制深化,私企象雨后春笋一样冒出来,现在的数控加工设备相当普遍,企业生产特点更是设备精、加工专一、人员精干,需要的是复合型人才,即设计、工艺编程到加工、装配一条龙的人才,降低了生产成本,创造了更大的经济效益。
作为数控技术专业的学生,学生毕业后主要面向是制造、设计研究、材料、冶金等。就业部门是各类加工企业、设计研究院(所)机电产品销售公司等。主要就业岗位有加工企业制图、工艺规程制定、数控编程、数控车铣(加)操作、产品质量检测、设备装配、生产管理等岗位;也可以作为各设计研究院设备安装及调试、产品研发、技术改进工程设计与咨询等岗位;同时也可以从事职业学校教师、培训师等岗位。结合具体工作岗位进行课程设置的。学生在校期间能否学到精炼而实用的知识,毕业后能否适应所从事的专业工作是衡量其专业课程设置成败的标准。具体来说,为使学生能顺利地从事上述的各项工作,要有针对性地设置课程,就要围绕学生所从事的专业工作设置课程,要理论与实践相结合,以实际应用为主线,在学好基础理论知识的同时加强实际操作的训练。开发并完善基于工作过程的课程体系,制订数控技术专业人才培养方案和课程标准。通过企业调研,根据常见加工任务――“普通机械加工”“数控加工”“配合加工”,按照实际加工过程――“工艺分析”“工艺程序设计”“产品加工”“产品检验”“数控机床维修保养”,对数控技术专业学生应了解的知识及应具备的能力进行分析,进而归纳整合成课程,形成“技术基础课程”“专业技术课程”“专业拓展课程”相结合的核心课程课程体系以及相对应的课程。
2 结合不同课程性质和学生采用适当授课理念
数控技术专业是理论与实践性结合比较紧密专业,实践性比较强。在课程教学过程中,以工学结合为切入点,重视校内一体化教学,即将课堂、实验实训室与生产车间建在一起,将学习、实训和生产融为一体,充分体现高职教育特色。教师积极转变教学观念,改革传统的教学方式,因材施教,灵活运用多种教学方法,调动学生的学习积极性,主要采用“讲―演―练―评”四位一体教学模式,即“讲”――教师详细讲解,“演”――教师亲自示范,“练”――学生认真练习,“评”――学生自评+教师讲评;“四位一体化”――即“讲解、演示、练习和评价”四个环节紧紧相扣,互为依托构成一个完整的教学活动过程,达到“学、做、用”三合一的教学效果。
(1)转变教学观念,快乐从教。教师的任务就是帮助学生更好地学习,促进学生自己主动去学习,教师必须树立正确的教学观、学生观。教师应该学会快乐从教,学会调整自身的主观期望。在授课过程中,要精神饱满、热情,结合学生的兴趣,紧紧抓住学生的心理,把课堂变成开放性课堂,老师轻轻松松去引导学生学习,让学生主动快乐地学习。
(2)以真实零件为载体,分组按情景过程授课。以真实的零件为载体,设计每个学习情境和子情境的内容。把学生分成若干个组,每一组为一个学习单元,结合分配的任务,按照“资讯、计划、决策、实施、检查、评估”六个步骤,进行授课学习。这样学习,不但可以培养学生自主学习的兴趣,又能充分发挥学生的团队协作精神,学生自己主动学习为主。教师指导为辅,引导学生用最合理的方法学习知识和技能。
(3)注重参观教学,提高学生感性认识。学生大部分是从高中直接升入高职高专院校学习数控专业的,对数控专业知识比较陌生,特别是对专业课程的学习感觉困难,注重参观教学,让学生多参观企业,了解生产与应用过程,提高学生感性认识,提高学生学习专业课的兴趣,将会很好地提高教学效果。
一是理论和实习教学不在同一场所,教学课题在时间上很难同步,出现教学内容脱节、学生早学易忘等现象;二是理论和实习教师不由一人担任,学生不能将理论和设备的操作过程紧密有机结合,教学质量及教学效果差;三是理论教学方式单一,造成学生难学、难懂,甚至厌学;四是课程实践性强,理论教学时不能进行示范性操作指导,也不能动手演示。例如,理论教师在黑板上讲授车刀的对刀方法和程序子菜单时,学生就很难接受和理解;五是理论教学和实习教学的数控操作系统不统一。
二、一体化教学的必要性
一体化教学是由同一位教师承担,在教学场地、教学内容、专业理论教学与实践技能训练上融为一体,更好地将理论与实训有机的结合起来,提高教学效果。例如,在讲授编程指令(G00、G03、M03、F50与F200差别等)时,边演示边讲授,学生一目了然,很快就掌握了常用的编程指令。因此,理论实习操作一体化是必要的,是目前提高学生技能的必然趋势。
三、一体化教学的可行性
一体化教学对教师提出了更新更高的要求,教师必须是双师型。在目前的情况下,大多数学校都创造了条件,具有一定的可行性:一是我校对数控设备投入较大,配备了数控车床、加工中心、线切割、数控铣床,在设备的数量和实习工位上基本可以满足教学需要。二是经过引进和培养,拥有了一批数控专职教师,在师资力量上符合要求,可以胜任一体化教学。
四、一体化教学重点环节安排
1.理论与实习时间安排
在一体化教师比较紧张的情况下,可由一位教师任2个班级二门专业课程,但应该安排2个班级同时实习,1个班级进行普通车床实习,另1个班级进行数控车床实习,解决教学时间上的矛盾。
2.《车工工艺学》和普通车床教学安排
(1)要求学生理论联系实际,掌握一定的普通车床操作技能,基本达到中级车工水平,积累了刀具刃磨、切削用量及操作技能等方面的经验,为数控实习奠定基础。
(2)一体化教学重点:车削入门及基本原理,车床操作、刀具的角度与刃磨、工件的校正和测量练习,车削外圆、端面、阶台和钻孔,普通机床一级保养,切断和车沟槽,车削圆锥面,钻、镗、铰圆柱(锥)形,复合作业,车削螺纹。
3.《数控车床编程与操作》与数控实习教学安排
(1)一体化教学要求:数控仿真教学软件讲授编程方法与技能,掌握西门子、广州数控等数控车床操作系统,重点是掌握华中世纪星、法那克操作系统、编程指令和操作方法,能独立编程并完成较复杂零件的加工。