绪论:写作既是个人情感的抒发,也是对学术真理的探索,欢迎阅读由发表云整理的11篇铣削加工实训总结范文,希望它们能为您的写作提供参考和启发。
一、引言
铣工实训是当今高职院校学生的必修课程之一,学生通过实训,可以初步了解铣床的整体结构、加工范围和机械性能等,从而为以后的专业学习打下良好的基础[1]。在铣工实训教学过程中,对刀项目是学习的重点,也是在工件加工之前必须掌握的一项基本技能。因此对刀项目的掌握程度决定了能否在下一环节顺利开展实训教学活动。
从实训教学多年来的经验累积反馈效果来看,对刀项目存在的安全隐患远大于其他教学环节。如何提高对刀项目的安全性显得尤为重要。本文针对对刀项目中存在安全隐患的原因进行分析,进一步提出了教学改革方案,可在很大程度上提高实训教学的安全性,对高职铣工的教学发展具有建设性意义。
二、对刀项目教学中存在安全隐患的原因及改革方法
以辽宁装备制造职业技术学院(以下简称“我校”)铣工实训教学中使用的X5032立式升降台铣床为例,将Φ55cm、高40cm的圆棒料加工成38cm×38cm×36cm的长方体,用机用平口虎钳进行装夹,将六片硬质合金刀具依次安装在盘铣刀上,采用直接试切法进行对刀。
1. 盘铣刀的安装与拆卸方法
(1)在盘铣刀的安装过程中,易出现盘铣刀坠落的现象,这会造成刀具与虎钳钳口或工作台发生碰撞而损坏刀具,更会给机床精度带来严重影响。更严重的是,由于盘铣刀十分沉重,在安装过程中发生坠落,会给学生的身体带来伤害。其主要原因是在安装过程中,没有将盘铣刀刀柄刹嗟募与主轴固定轴环和活动轴环上两侧的键槽完全啮合,致使刀具坠落。
改革方法:由于盘铣刀过于沉重,在安装过程中为防止单手无法长时间对其进行支撑,必须缩短单手持刀时间。在安装之前先将活动轴环顺时针拧紧,再逆时针松动一周并保证活动轴环与固定轴环内侧的两个键槽重合。这样操作可以确保在安装盘铣刀时以最快速度使刀柄的键与轴环内侧键槽啮合。在啮合后,一只手托住铣刀,并用胳膊肘支撑在工作台上以借力,另一只手快速将铣刀锁紧。操作者可以根据自身习惯选择左手或右手进行安装。
(2)在拆卸刀具时,刀具的惯性很大,直接用手托住盘铣刀拆卸会造成铣刀瞬间脱落,操作者会因惯性过大无法将其托住而造成手指被砸伤。
改革方法:将平口虎钳手动移动到主轴下方,高度调整到距主轴30cm~40cm的位置,在虎钳上放木垫后进行盘铣刀的拆卸,让拆卸后的刀具落在木垫上。在整个拆卸过程中,双手不能放置在木垫上方或刀具下方,以防刀具坠落砸伤手指。待刀具卸下后,先手动降低工作台至极限位置,单手拿起刀具将木垫撤出后再将刀具从主轴移出,移出时小心刀具与虎钳发生碰撞。
2.对刀过程
(1)在对刀过程中,极易出现刀刃发生崩裂甚至整圈刀具都被损坏的现象。其原因之一是在对刀时先使刀具与工件发生接触,再启动主轴旋转。主轴启动后,瞬时铣削力非常大,学生之前观察到的刀尖与工件接触量其实很深,在主轴快速旋转过程中,刀刃易发生崩裂。
改革方法:在对刀过程中,必须先使主轴旋转并保证与工件不会发生碰撞,然后再将工件慢慢靠近旋转的刀具进行对刀。如果因为某些原因需要停机,再次对刀前,需要时刻提醒自己再次启动主轴旋转刀具[2]。
(2)在对刀时,由于主轴转速高达600r/min,铣削下来的铁屑热量很高,极容易迸溅到学生身上而造成烫伤。因此确定好主轴的旋转方向,就可避免教学过程中学生受伤的情况出现。
改革方法:由于盘铣刀一周上都有刀刃参与铣削,且铣削下来的铁屑绝大部分沿切线方向飞出,因此在铣削过程中要保证工件的进入位置,才能避免铁屑直接飞溅到学生身上。我们采用让主轴正转(顺时针旋转)的方式,对刀刀刃接触工件后,用手移动工作台,使工件向右侧远离刀具的方向退出,这样可以保证无论是对刀时还是下次铣削过程中,刀具旋转铣削下来的铁屑大部分都沿着操作者的左前方和右后方飞出,而不是直接迸溅到操作者的正面方向,很大程度上可提高铣削加工的安全性。
(3)对刀的方式也有很多种,直接试切法是学生需要掌握的重点内容。在进行对刀之前,毛坯料所放位置也是关系到对刀操作能否顺利进行的一项重要因素。启动主轴前要先将毛坯料移动到便于进行对刀操作的位置,因为启动主轴后再进行毛坯料的移位,这会占用太多时间。
改革方法:将圆棒料夹在虎钳钳口中间偏左侧位置,并手动移动工作台至盘铣刀下方,使得圆棒料横向位于盘铣刀圆周内部中间位置,纵向位于盘铣刀左侧最大直径能投影到的圆棒料正中位置,升降位于距刀刃20cm处。
(4)在操作过程中,试切深度直接影响工件后续加工质量。试切过浅导致刀具无法接触工件表面;试切过深导致刀具易崩碎,碎片飞溅到操作者身上而造成伤害。因此对刀过程中升降工作台手柄的使用显得尤为重要,采取正确的使用方式,可以防止试切量过深或过浅,提高教学安全性。
改革方法:在手动移动升降台过程中,由于刀具与工件之间留有20cm的距离,刚开始可以整圈移动升降工作台手柄。当移动至距工件很近位置时,就不能再整圈移动,此时需要小距离移动。方法是先脱开手柄并调整至正中间的位置,再将手柄推入,顺时针小量移动。当移动至半圈但未达到距离工件很近位置时需重复上一过程。此时眼睛要位于工件上方位置向下观察,并听有无下屑的声音。当移动到非常近的位置时,改用单手轻轻向下拍打手柄使其移动,直至下屑为止。
三、对刀项目教学方法改革效果
由于高职教学方法与实际工作中的操作方法还有一定的不同之处,因此不能完全将实际操作中的所有方法照搬到教育教学中。为保证教学安全性,须对操作过程进行改革,以保证学生既能最大限度将所学知识应用到以后的实际工作中,又能确保其自身安全。我校铣工实训教学应用如上改革方法后,相较之前,极大降低了事故发生概率,并使学生养成了良好的操作习惯,将每一动作的注意事项和操作要领熟记心中,进而确保整个教学环节的顺利进行。
四、 结语
在高职院校铣工实训教学中,对刀项目的教学具有非常重要的意义,同时也是发生安全事故最多的教学环节。本文通过对对刀项目教学环节的具体分析,分析每步存在安全隐患的原因,进而提出了改革方案,很好地完善了教学体系并很大程度提升了教学安全性,对高职铣工实训教学具有非常重要的意义。
1我国机械加工专业实践教学的改革方向
对于目前我国职业院校的机械加工专业而言,坚持贯彻集基础知识、动手能力和专业技能相结合的教学模式,强调了该专业的核心综合能力,对素质实践教育原则更加重视,极大地锻炼了学生解决问题的能力。
1.1加强学生的基础知识掌握程度
为了有效提升职业学院学生的理论知识学习效果,转变学生学习理论知识的态度。大部分职业学校都已经对校内一些机械加工类专业的理论教学设置了相应的实训教学[1]。在实训教学过程中,教师借助向学生演示动手和实训来帮助学生在复习理论知识的同时锻炼其实践操作能力,帮助学生巩固基础知识,学会举一反三,提升学生接受新事物的能力,锻炼学生的创新意识。
1.2加强培养专业核心和综合能力
对于职业学校的机械加工专业而言,专业核心能力培养是一个贯彻始终的培养过程。对于机械加工专业而言,其专业核心能力指的就是机械加工机床的操作能力。而在进行综合能力训练、课程设计以及实训等模块的时候,还应该适当地人为设置一些故障排查和缺陷分析子任务,以此来针对性地解决一些实际性问题,保证总体方案能够顺利设计实施。
2机械加工专业实训有效课堂的创建措施
2.1提升实训项目的设计水准,适当拓展机械加工专业的实训教学
在目前我国职业学习机械加工专业的实训教学过程,教师不仅需要给予学生充足的引导,还需要借助一系列措施来激发学生对实训教学的兴趣[2]。所以,职业学院教师在教学开始之前需要现结合教材实际内容来研究教材知识点中传达的思想,并通过针对性的干预将一些相对较为落后的技术进行适当的完善,此外教师还需要及时收集相关素材、资料和图片等数据,同时还需要结合相关资料制作出相应的可见,以此来为学生介绍加工技术的先进性,保证整个设计的独创性都能够得到提升,保证机械加工专业实训教学的整体效果都能够得到提升。比如:教师在实际的教学过程中,一定要积极激发学生的创新思维,鼓励学生在生产加工过程中积极采用当下的实训技术,尝试借助自己的力量来生产出所需的工具和物品,在实践过后,学生还可以把自己加工的物品带回,通过这样的方式保证学生学习能力的提升,拉近了学生生活与学习之间的距离,促进了职业学校实践教学和理论教学之间的统一。比如:教师在进行典型零件加工相关内容的教学时,教师需要首先确定出实训的教学课题是平面、轮廓以及槽加工,在教学开始之前教师需要先总结出上一次的加工工艺和操作步骤。其次,教师可以先出示实训案例,例:由平面、轮廓以及槽组成的几何形状为平面二维图形的零件。该零件毛坯为100×100×20的板材,采用材料为工件材料。各个工序刀具和切削参数选择如表1。将所需数据给予学生,然后引导学生尝试去独立探索,探索结束之后教师再进行详细讲解。通过这样的方式来锻炼实习生自我探索能力。
2.2理论与实践相结合的一体化教学模式
对于职业学校而言,主要的教学目标就是培养出一批社会需要的实用型人才[3]。因此,身为职业学校的教师,一定要在理论教学过程中融入一定的实践性内容,做到理论与实践的相结合。另外,机械加工专业教师在实训教学的过程中一定要构建出一个完善的理论实践结合一体化教学的体系。比如:教师在实际教学的过程中,可以先把所有学生分为不同的小组,然后每一个小组负责特定的不同项目,最后教师在将不同小组之间的任务进行随机调换。但教师需要保证的是,小组之间的调换并不是一种机械的调换过程,在此之前教师需要将实训项目内容详细地解释给学生,通过这样的方式来改善理论教学的现状,激发学生的积极性[4]。另外,教师还需要完成的是尽可能地减少理论教学并增加一部分实践类的内容和集体探讨类的项目。此外,在进行实训的时候,不仅教师需要要求学生尽可能地发挥出自身的优势,教师还需要为学生设置出一系列的需要经过独立思考探索的内容,设置好内容之后,教师就需要引导学生动手操作参与到实践中,以此来培养学生的创造力。另外,在实训教学结束之后,教师还需要带领学生独立总结实践过程中的操作技巧,以此来提升学生自主学习的能力和语言表达能力[5]。比如:教师在进行典型零件加工实训教学的时候,教师在教学开始之前需要先引导实习生充分复习平面、轮廓以及槽加工刀具的特点,其次教师在进行加工方法的指令教学,在完成理论教学之后,教师就可以引导学生通过实际操作来巩固强化知识。之后教师学生就能够在实训操作过程中提升自身实践能力,保证实训教学的教学效果得到提升。
2.3适当调整加工实训教学措施,更新教学内容
另外,我国职业学校在进行人才培养的时候,还需要与当下社会对技术类人才的实际需求相结合,以此来制定出合理的人才培养模式和科学的教学方案,教师在教学过程中还需要结合实际的教学状况来进行实训课程的设置。通过保证实训课时量的同时进一步完善机械加工的实训大纲,实现传统教学模式中理论教学体系的调整,促进考核评价模式的最终建立。另外,教师还需要针对性的进行教学内容的创新和改革,不仅要辅助学生进行现代化科技内容的学习,还需要积极培养学生的实践能力和操作能力,使得学生的实践技能能够得到提升。另外,机械加工专业的教师还需要积极创新针对学生的考核和评价,可以将考核的内容分为:实训记录、表现评价、实训纪律、实训总结报告、理论知识运用以及操作能力等多个层面,以一种多样化的方式来保证整个评价过程足够真实[6]。这样也可以让教师的教学内容更加有针对性,促进了加工实训教学质量的显著提升。比如:教师在进行毛坯尺寸长×宽×高为100×100×28m的材料Ht200零件实训教学时,在分析该零件的数控铣削加工工艺,编写加工程序及主要步骤为分析零件图工艺———确定装夹方案———加工顺序确定———切削用量选择。首先是分析零件图工艺,由于该零件是由平面和外轮廓组成的,而外轮廓表面粗糙度要求为Ra6.3,由此可知采用铣粗一精铣方案。其次,就是确定装夹方案。在确定装夹方案的时候需要结合零件特点,来进行上表面加工,用平口虎钳对外轮廓进行定位。然后,下一环节就是确定加工顺序,这一环节一定要按照“基面先行先粗后精”的原则来进行加工顺序确定,也就是粗外轮廓铣削———精外轮廓铣削。最后就是切削用量的选择。保证铣削外轮廓时留0.5M0M的精加余量,剩余的一次走完粗铣。在确定主轴转速的时候,可以先查确削用量手册,硬质合金铣刀加工铸铁时的速度为45~90m/min,然后结合铣刀直径和公式来计算出主轴转速并将其填入工序卡片中。
2.4积极打造双师机械加工实训教师团队
对于我国的职业类学院的教育质量来讲,保证教师队伍的专业素养是非常重要的因素之一。而职业学校想要创建双师队伍首先需要保证的就是双师队伍教师的专业度和个人素质。所以,职业学校想要保证机械加工实训教学的整体效果,就一定要积极培养出一支专业素养较高的双师教师团队,同时学校还需要针对传统实训教学中存在的一些教师问题进行及时的改善,加强对学生个能技能的考察,以此来提升机械加工专业实训教师的个人技术水平,保证教师实践水平能够得到提升,有效推动实训教学工作的展开。
2.5创建一种全新的合作教育模式
经过了教育改革之后,传统的教育模式已经不再适用于当下社会的人才需求。同时也已经有越来越多的职业学校教师开始进行教学模式的创新。尤其是校企合作的教学模式已经逐渐成为当下职业学校教师广泛应用的教学模式。校企合作的教学模式能够将企业和学校进行有效融合,是一种理论性与实践性并重的教学模式,提升了职业学校技能型人才的培养效果。职业学校在实行校企合作教学的时候,可以结合一些本区域内的企业来创建出学生的实训基地,基地创建好之后学校就可以将学生送到实训基地,通过让学生参与到实际的生产过程来培养学生的理论知识和实践能力,促进学生对理论知识的运用能力。在此过程中,学生解决实际问题的能力就能够得到显著的提升,学生也能在参与生产的过程中养成一定的经验,为将来的就业打下基础。
2.6坚持以人为本的教学理念
最后,职业学校在教学过程中一定要坚持以人为本的教学理念,一切教学行为都要以学生为主来开展[7]。保证以学生的个人利益为准。教学过程中,教师也要摒弃传统的灌输式教学模式,合理调整教学,尝试通过教学来培养学生的主导意识,提升学生的实践能力,帮助学生养成自主学习的习惯。
3结束语
综上所述,本文结合当下我国职业院校的机械加工专业实训教学展开了研究,通过分析机械加工专业实训教学的现状为创建机械加工专业的高校实训课堂提出了针对性措施,希望能够促进我国机械加工专业实训教学质量的提升,紧跟社会发展脚步,培养出更多的实用型人才。
参考文献:
[1]谷东伟,李奇涵,崔高健,等.基于案例教学/研发过程的校企合作教学模式探究[J].实验室研究与探索,2020,39(07):212.
机械加工实训教学是模具专业学生必备的重要技能,学生通过对常见普通机床的使用,能熟悉其性能,了解各类机床的工艺特点,从而进一步加深对机械制造工艺和设备的认识,并且初步具备使用机床加工典型机械零件的能力。要达到这样的教学目标,教师在教学的入门阶段应该考虑到以下几点:1.深入做好安全文明生产教育,加强安全意识;2.精选课题,学生要在尽可能短的时间里跨过机械加工的入门阶段,所选课题务必能够涵盖常见的机械加工手段;3.精心组织实施,做到实习各个环节有序衔接,每个学生都明确自己的工位和任务。
我校在模具专业学生的机械加工实训方面进行了不懈的辛勤探索,积累了丰富的教学经验,以下笔者就自己参与组织模具专业学生机械加工实训教学的体会来谈谈入门阶段的教学组织过程。
一、机械加工实训的前期准备
学生在参加机械加工实训之前,应具备一定的知识和技能的准备,这样,在进入机械加工实训阶段以后,才能迅速进入状态,不至于出现准备仓促、茫然不知所措的现象。准备工作主要有以下几方面:
(一)理论知识的准备。
学生在进入机械加工之前,应该具备制图、金属材料、金属切削等专业基础知识,并且在进入机床操作之前,应该在专业的安全人员的指导下认真接受安全知识的教育。
(二)技能的前期准备。
学生在进入生产实训场地之前,应该先进行钳工等以手工操作为主的实训项目,初步打下动手能力的基础,并且具备常用量具的正确使用能力。学生在钳加工实训阶段已经学习了钻床等设备的操作和划线、测量等操作,灵活的手工动作将有利于学生顺利过渡到机械加工阶段。
(三)安全、文明操作技术。
在机床上工作,学生必须严格遵守操作规程,注意安全生产和文明生产。安全生产、文明生产主要体现在以下几个方面:
1.正确穿戴衣帽。工作服要紧身,袖口要扎紧或戴套袖;女工要戴工作帽;不准戴手套作业,以免发生事故;高速切削时要戴好防护镜。
2.防止刀具切伤。装拆铣刀时,不能用手直接握住铣刀;铣刀未完全停止转动前不得用手去触摸、制动;装拆工件时必须在铣刀停转后进行,使用扳手时注意避开铣刀。
3.防止切屑伤害。清除切屑时要用毛刷,不可用手抓、用嘴吹;切削时不要站在切屑流出的方向。
4.机床保养。严格遵守操作规程,熟悉机床性能和使用范围,在实训老师的指导下定期对机床进行一级保养。
5.场地环境。机床周围环境场地应保持清洁、无油垢;零件应妥善放于不妨碍实训正常进行的场所,使用切削液时防止外溢,并及时清理污渍。
6.工量具的保养每天进行,注意校正测量精度。
7.注意做好实训中各个过程的记录,并保管好相应的技术资料。
二、机械加工实训的入门阶段的组织
(一)熟悉将要使用的机床结构和性能。
1.在实习老师的指导下,学生要认识每一种实训涉及的机床的结构,包括其传动机构、运动特点、电气线路,尤其要重点了解铣床的结构和性能。
铣床有多种形式,并各有特点,按照结构和用途的不同可分为:卧式升降台铣床、立式升降台铣床、龙门铣床、仿形铣床、工具铣床、数控铣床等。其中,卧式升降台铣床和立式升降台铣床的通用性最强,应用也最广泛。这两类铣床的主要区别在于主轴轴心线相对于工作台水平和垂直安置。这些特点学生务必要正确区分。
2.在教师指导下,学生应进行机床加工尤其是铣床加工的准备工作的练习。
(1)分别进行手动进给和自动进给练习,熟悉机床的主运动和进给运动。
(2)选择和安装铣刀。铣平面用的铣刀有圆柱铣刀和端铣刀两种,由于圆柱铣刀刃磨要求高,加工效率低,通常都采用端铣刀加工平面。铣刀的直径一般要大于工件宽度,尽量在一次进给中铣出整个加工表面。在铣床上加工平面时,一般都用机用虎钳,或用螺栓、压板把工件装夹在工作台上;在大批量生产中,为了提高生产效率,可使用专用夹具来装夹。
用机用虎钳装夹工件时应注意以下几点:①装夹工件时,必须将零件的定位基准面紧贴固定钳口或导轨面;受力的钳口最好是固定钳口。②工件的待加工部分必须稍高出钳口,以防钳口和刀具损坏。③工件一般装夹在钳口中间,检查装夹是否牢固可靠。④装夹的工件为毛坯面时,应选一个相对大而平的面作粗基准,在钳口和工件之间垫铜皮,防止损伤钳口。
(3)用百分表校正铣床机用平口钳的装夹位置,练习装夹工件和调整工件安装的位置,学会对刀操作。进行刀具安装练习。刀具装好以后务必经过检验合格方可进行下一步操作。
3.分别进行铣、刨、磨平面的加工练习,熟悉机床操作的基本技能。
(二)练习加工V型块。
在入门实训课题的选择上,笔者通过对历年来机械加工实训课题练习情况的分析,最终选定了V型块这一典型的课题。这主要是因为V型块的加工形状比较能反映机械加工常见工艺手段的运用,且难度适宜。
1.毛坯的处理。采用翻砂铸铁件作作为毛坯件,检查尺寸合格与否,钳工简单加工去除锈迹和污渍。
2.刨床粗刨六面体52×52×37。
3.立铣加工六面体50.5×50.5×35.5。
4.平面磨削加工六面体50×50×35。
5.卧铣加工中间5mm工艺槽。
6.铣削两侧V型斜面。注意将立铣头调整为45度倾斜。
7.铣削两侧30×8沟槽。
8.铣削下方305沟槽。
9.铣削T型槽。
V型块形状如下图所示。
(三)机加工实训入门课题完成情况的总结。
对学生加工完的工件按照完成的质量情况进行评分总结,对评分方案教师应该考虑到以下几方面的问题:
1.工艺方案中各个环节的顺序和衔接过程是否正确。
2.划线、测量是否正确。
3.工夹具的使用是否正确,工件装夹是否合理。
4.对刀调整的正确与否,有无撞刀等明显误操作现象。
5.工件图样上标注尺寸和形位公差的完成质量。
6.安全文明生产要求是否达到。
在综合考虑以上因素后,教师应对学生完成质量作总体评估,分析其取得的成绩和不足之处,并指导学生及时作实训总结,巩固知识。
三、机加工实训入门阶段后续环节的衔接
为进一步巩固和提高学生已有的初步加工能力,在入门实训结束以后教师应侧重安排好相应的后续综合加工课题。综合加工课题应考虑到前面已学的加工手段的运用,并且结合模具专业的特点,设计出模具加工中典型的型腔加工课题。对课题的工艺教师应尽量引导学生充分综合利用前面已有的机床加工工艺,让学生在相当于实战的加工情境下保质保量地完成课题,具备从事中等复杂程度零件的加工能力,并且为后续模具设计及加工和模具制造工艺学等课程奠定工艺认识的基础。
四、结语
我校在多年的模具专业的教学中摸索出的一整套模具专业机械加工实训的组织实施方法,经过历届学生的实训效果检验,以及和兄弟学校的交流,证明是行之有效的方法,随着教学实践的丰富,我校这种模式将不断完善和巩固。
参考文献:
[1]成型模具设计.中国劳动社会保障出版社,2005.
[2]冲压模具设计.中国劳动社会保障出版社,2005.
1 教学现状
由于《公差配合与技术测量》课程的理论性较强 ,概念性的解释较多。所以教师授课时, 多以灌输式讲解为主。所授内容比较抽象、乏味,并且该课程知识点多而杂,各知识点之间衔接紧密,承前启后。学生对教师的灌输式讲解容易感到疲倦,于是出现教师在讲台上讲得滔滔不绝,而学生在下面听得昏昏欲睡的尴尬局面。这在学生学习这门程之初就形成一个拦门虎。这门课程来自于实践又服务于实践,所以在周围熟悉的环境能找到原型,因此在教学中从生活中所熟识事物谈起,由具体到抽象、由浅显到深入、由已知到未知的辩证过程进行讲解,由一个浅显的事物来说明一个深刻的道理,往往能收到事半功倍的效果。在教学中同时注意概念的归纳总结,相近术语的区别和联系。
2 重视实验,以用而教
这门课程是机械类专业的一门实践性很强的专业基础课,因此教师有意识地带领学生进行观察和注重动手能力的训练是非常必要的。学生从感性到理性认识,从观察到实践,从中获得的知识往往更深刻,让学生自己动手、自己摸索与体验,从而加深对理论知识的理解,弥补课堂教学不足,既弄清了原来模糊的概念,又突出了所学内容的实践性、应用性、操作性,在实验的进行中模拟工厂的实际任务,让学生以一个质检员的角色投入到实验中去,这样不仅使学生得到基本操作技能的训练,有培养了学生兴趣和知识迁移能力。以学生为“演员”,以教师为“导演”,让学生积极参与到教学之中,同时将《公差配合与技术测量》课程的知识点合理分配到相关的实践课程中,使学生在学习时做到工学结合,实现能力递增。
高职教育的培养目标是为社会培养较高层次的应用型和操作型人才,他们不但要要具备一定的理论知识,而且还要会操作,具有较强的实践能力。我们对于公差配合知识要求较高的专业,专门安排一周公差实训的强化练习,根据教学大纲安排了常用计量器具、形位公差测量、表面粗糙度测量和齿轮公差项目的测量等十个实验项目,在实践的教学过程中.强化了课本理论知识的掌握。对课时较少的专业,在实验教学中要注意时序性和层次性。首先应该教会学生看实物,让学生学会看内径百分表.外径千分尺、量块、角度尺、螺纹千分尺,公法线千分尺等实物。只有让学生先看,才能让其形成学生的感性认识,看讲结合便于学生掌握测量方法和技巧,优化了课堂教学秩序,激发学习的兴趣,教学效果良好。
3 工学结合,教学改革及实施
随着数控技术和计算机技术的发展,机械制造业由传统的生产方式向现代化的生产方式转化。在多品种、小批量的生产中 ,对产品的加工技术要求越来越高。不仅对产品的尺寸精度要求提升 ,而且对产品的形状误差 、位置误差和表面粗糙度等方面也提出了更高的要求。从而要求学生的知识和技能必须提升。不仅要理解公差配合方面的知识。而且要具备较高的产品加工和检测方面的技能。
3.1 《公差配合与技术测量》课程知识点分配
根据对《公差配合与技术测量》课程知识点的研究分析 ,结合知识点内容的特征和学习要求。可以将本课程的知识点做如下分解。
1)“尺寸的公差与配合的基本概念以及图纸尺寸标注方式”
在《机械制图》课程中讲解 ,让学生学会简单的零件测量和图纸表达。在零件的测绘过程中理解间隙配合 、过盈配合等配合方式及选择。
2)“技术测量的基本知识及常用计量器具”在《钳工实习》课程中讲解。由于在钳工实习中,学生要依照零件图纸要求进行零件的制作,如锉削简单的方形、菱形、三角形等形状的零件,最后进行零件尺寸的检测。在此实训过程中,学生通过自己动手实践 ,可以掌握常用测量器具如游标卡尺、千分尺、百分表、高度尺、深度尺、角度尺、水平仪、量规等的知识和使用方法。
3)“形状和位置公差及粗糙度”中的直线度、圆度、圆柱度、同心度等知识点放在《机床零件的拆装训练》课程之中;平面度、平行度、垂直度、对称度等知识点放在《机械零件铣削磨削加工实训》课程之中;位置度、圆跳动度、全跳动、线轮廓度、面轮廓粗糙度等知识点放在《三坐标仪精密测量实训》课程之中。
3.2 实现项目化教学模式
实施项目1:在《机械零件铣削磨削加工实训》课程中的项目――按图纸要求铣削一个凹槽。除了凹槽宽度尺寸加工精度有要求外,对凹槽对称度也提出要求,这就要求学生不仅要掌握 凹槽铣削加工工艺 。而且要理解对称度的涵义,并且知道如何进行产品检测。从而判断自己加工的产品是否合格。
项目内容:以(80×50×25)mm长方体零件为坯料。在(80×25)mm 一侧用直径10mm 铣刀加工宽度为20mm、深度为20mm的凹槽 。宽度20mm不仅有尺寸精度要求(公差为 +0.033),而且要求对称于中心线、对称度公差值为0.1mm。学生在零件加工时,要掌握加工工艺要领,先以某一侧面为基准,控制单边30mm尺寸,然后在公差范围内加工20mm尺寸,最后检测上下两个30mm尺寸的实际偏差,从而可以计算出凹槽的对称度。据此判断加工零件是否合格。
实施项目2:用三坐标测量仪测量零件的位置度、圆跳动度、全跳动、线轮廓度、面轮廓度、粗糙度等。此实训项目主要在于培养学生操作三坐标测量仪的能力。培养学生细心、细致做事的态度。由于三坐标测量仪自身安装了专用测量软件。具有专业的分析计算能力。因此,学生更多地在于对概念内容的理解。
在教学实施中,应遵循 “工学结合 、能力递增”的原则,以项目为导向,以职业实践为重点,以典型零件加工为知识的载体,将课程核心知识和专业技能结合起来进行训练。从而体现教学内容的基础性、交叉性、创新性 。实现教学过程的模块化 、情境化。经过一学年的课程改革实践,学生的学习兴趣浓了,主动性增强了,教师的教学轻松了,教学效果比以前提高了。有的学生到企业实习,企业反映学生对公差配合与技术测量方面知识的掌握及测量技能有了明显的进步企业的评价是教学改革效果最好、最有力的证明。
4 结语
总之,在《公差配合与测量技术》的教学过程中,要善于抓住学生的兴趣点,教师应该转变观念,切实改进教学手段和教学方法,有步骤有计划地过渡到“教师指导下的以学生为中心”的教学模式上,充分调动学生的能动性,使学生主动建立起知识和能力个人结构。本门课程教学作为培养相关行业人才的重要渠道和途径,对提升相关专业的人才培养质量和提升教学水平意义重大,因而本课程教学必须顺应人才发展的特点和需要,积极地进行改进,以提高课程的教学水平和质量。
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)20-0042-02
工程实训是培养学生全面素质,尤其是工程素质的重要环节,随着市场对人才综合素质要求的提高,许多机械类包括近机类专业的学生必须进行实习培训。以往的实习基本上以传统的加工方法为主,其内容显得陈旧,有些甚至远远落后于现代工业的发展水平。教学方式仍主要为讲授加示范,许多学生在实习过程中往往缺乏主动性和独立性,既不能激发学生参与实习的兴趣与积极性,也不利于学生知识能力的培养。针对这一现实情况,我学院在实践教学中,在以传统制作工艺为主的前提下,针对不同专业、不同对象适当地增加了现代制造技术的内容,探索出一种尊重基础、注重实效、提高兴趣、培养能力的数控实训教学方法,取得了良好的教学效果。现代制造实训包括数控车削、数控铣削和线切割三大模块内容。
一、营造实训气氛,提高实训地位
机械类专业是高校的传统专业,几乎每一个工科院校都开设了这个专业。如何找准专业发展方向和人才培养特色,使培养的学生获得行业、企业的肯定是摆在我们面前的一个重要课题[1]。
随着我国的产业结构调整、企业改制和技术改造,以数控技术为代表的自动化、计算机和信息管理等相关技术向传统机械制造业不断地渗透,数控技术的应用是提高制造业的产品质量和劳动生产率的重要手段。专家预言:21世纪机械制造业的竞争,其实质是数控技术的竞争。在我国,2007年,仅珠江三角洲,数控人才就缺乏6000多人。在这一社会需求现象的感召下,无形中就加大了数控实训在学生心目中的地位。
数控实训与传统实训的明显不同之处还在于它可以借助计算机应用各种二维或三维高级CAD/CAM软件(Autocad、UG、Pro/E、Solidworks、MasterCAM等),完成简单或复杂零件的设计、造型、自动编程、模拟仿真等内容,因而更加提高了学生的实习兴趣,增强了学生工程实践的信心。从而培养出具有一定的操作技能、动手能力和创新意识的学生,实现了知识向能力的转化,提高了数控实训的教学质量。
二、数控理论基础学习
数控铣削的实训首先要以理论知识的学习为基础,只有掌握了基础知识才能更好的掌握数控铣床加工和编程技能。我学院一直坚持和重视基础理论的知识教学。
1.方法的学习。大学教学是学校教学过程的最后一个阶段,同时又是学生进入社会实践活动过程的准备阶段[2]。学生目前掌握的知识和方法为将来的“再学习”过程做好充分的储备,并进而做到举一反三、触类旁通,即达到了教学的最终目的。因此老师在向学生讲授理论知识的时候,不能泛泛而讲,而应有选择性地着重讲授基础实用的知识点,让学生在听课中时时感受到学会的是“一种方法”,而不是仅仅记住某个具体的指令或概念。比如:在讲授数控铣理论知识内容的时候,数控机床坐标系和运动方向、机床参考点、工件坐标系选择(G54~G59)及辅助功能代码M03、M02、M05和准备功能代码G90、G00、G01、G02、G03等为必讲内容。对于平面选择代码G17、G18、G19则一带而过,只重点介绍讲授G17的用法。G17是XY平面选择,那么学生在以后工作中用到XZ、YZ面时自然就会去查找G18和G19具体代表了哪个平面,依此类推。
2.多媒体教学。选用合理的教学手段将对学生掌握理论基础知识起到极大的辅助作用。自动化内容涉及偏多的数控铣教学就应该选用多媒体课件作为教学手段。课件中运用了大量的图片、视频和动画加以演示,图片包括机床的外观和已经加工的零件,视频录制的是铣削零件实际加工过程,而动画大多体现的是刀具的特定运行轨迹,并能进行人机交互。因此提供了良好的教学环境,将抽象的概念具体化和形象化,增加了信息量,也有利于学生的理解,大大提高了教学效果和质量。
三、自主构思、独立设计零件
数控实训要求学生根据要求自行设计零件,编写数控加工程序并制作加工零件。考虑到数控实训的时间较短(一般两天左右)及学生对刀具基础知识的了解不充分,因此要求学生设计的是刻绘作品,即在一块75×60×30的长方形板材上发挥想象设计出独特的工艺品,内容不限。而对于刀具的选择、进给量的设定等工艺内容则不做为本项实习的重点,由老师推荐即可。这种学习方式一方面能够保证学生在设计过程中运用到机械制图知识、AutoCAD计算机绘图知识、工艺知识,加深对机械综合知识的掌握和运用;另一方面这种学习方式还大大提高了学生的学习热情、激发了学生的学习兴趣,使得学生能够充分调动积极性和主动性来设计这件具有纪念意义的作品。而且,其设计的作品还体现出学生本人的美学修养和艺术修养,使得学生的想象力和创造力得到最大程度地发挥,可谓一举几得。
四、编写程序
学生在已经熟悉数控编程的主要内容及步骤、程序的结构和格式、常用指令与代码及编程规则和方法的基础上,要求能够根据本校现有数控系统实际要求,对自行设计出的零件手工编制铣削加工程序。
在编制程序过程中加工工艺是一项重要内容[3],主要通过加工程序(代码)得以体现,其目的就是要合理、有效地使用数控机床和刀具,对材料进行精确、高效地加工。尤其是在手工编程中,如果考虑不周,将会直接影响加工精度和表面质量,甚至损坏机床,因此要结合相关内容综合分析。首先应着重分析刀具在加工时的切入和引出点及走刀方式在加工时的影响,避免各种可能存在的问题等。然后选定最优工艺方案,并在实际编程和操作环节中加以运用。
五、检验考核
检验考核是学习质量的重要保证手段,它一方面可增加学生实习的责任感,另一方面有利于反馈实习教学质量,发现问题并解决问题[4]。检验考核分为理论考核和实践考核两部分内容。
1.理论考核。理论部分考核是对学生实习的综合考查,主要以实习报告来体现。实习报告内容包括叙述基础理论概念、编写程序和实习心得等。由于在整个工程实训过程中,学生实习一直强调以增强实践动手能力为主,因此理论考核部分分值只占实分的20%。
2.实践考核。实践部分考核包括程序检验和实际操作。程序检验就是验证学生对制图、工艺、程序传输和校验模拟等知识的掌握程度。即学生对自行设计的零件编写程序结束后,输入到数控装置中进行模拟演示,发现错误,及时修改,如此反复,直至合格。老师按照其制图的繁简、工艺的优劣、传输的次数及程序中包含的错误程度进行打分。机床操作和零件加工需要学生学习如何完成机床回零、夹具安装、工件装夹、刀具安装、输入程序、确定编程原点、实际加工等一系列操作。实际操作需要教师具有较强的责任感,认真、准确、细致、耐心地指导学生完成每一步操作,结合理论内容让学生理解和掌握数控铣削零件的过程和技能。尤其值得注意的是,不正确的操作会损坏机床甚至危及学生的安全,因此,教师一定要对学生加强安全教育。
六、总结
学生利用学校的现有条件和教学资源,以一名普通技术员和工人的双重身份参与零件从设计到加工完成的整个过程,这样既提高了实践和动手能力,使学生获得一定的成就感,又增强了找工作和参加工作的自信心,达到了数控实训的目的,减少了就业压力。下一步还将结合学生的实训过程,按照国家规定的机械行业机工标准要求,对达到要求的学生给予相应的技能认证,颁发证书;或者对学生的设计能力出具证明材料,给学生一个肯定,给社会一个保证,提高学校和学生二者的知名度和诚信度,获得双赢。
参考文献:
[1]党跃轩,李洪智,康维新,李伟.应用型本科机械类人才的培养模式[J].中国冶金教育,2006,(2).
[2]戚万学.高等教育学[M].山东人民出版社,2004.
[3]梁炎.数控铣床实习探讨[J].中山大学学报论丛,2005,25(5).
中图分类号:TG385.2 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2014)6-0075-03
铣削加工不锈钢零件,按不锈钢种类的不同,加工中会出现不同的问题,但所有的不锈钢加工均存在加工硬化严重、积屑瘤和切屑容易粘附等弊端,需要根据实际加工条件,合理确定加工工艺,以保证加工质量和经济性要求。学院实训中心在2012年11月左右,与合作企业签订一批不锈钢吊装门零件外贸订单生产业务,零件材质为304不锈钢,对方提供锻打毛坯,需要加工数量为2万件。零件图如图1所示。
1 零件分析
零件功能分析:该零件为吊装门五金连接件,其作用是与其它零件装配后固定吊装门。要求在满足零件功能前提下,外表美观、无明显缺陷。
生产类型分析:该零件加工数量为2万件,属于批量生产类型,材质为304不锈钢,毛坯料为锻打件。因为是外贸订单,对零件质量和交货期有较高要求。
零件结构特征分析:需要加工结构为M26×1、M8螺纹孔、双圆头通孔、?准12沉孔、?准3.6通孔、3×?准5通孔等。
零件加工技术要求分析:根据该零件的功能特点,其加工技术要求为表面应无划痕、夹伤等影响外观缺陷,加工结构需要具有一定的对称度,以确保不锈钢五金件外形美观要求;螺纹结构需要与其它螺纹连接件旋合,所以应确保螺纹结构牙型完整、深度足够;各种不同结构和直径的通孔为其它结构件通过孔,需要保证孔径实际尺寸必须大于等于基本尺寸;3×?准5通孔还应保证均布等位置要求;为保证与其配合的其它零件能够正常装配,各加工结构之间相对位置尺寸应保证在±0.1 mm以内;所有加工部位不能出现毛刺、锐角等缺陷,以确保使用安全。
2 加工工艺分析
该零件外形为板条型结构,需要在不同部位加工双圆头槽、通孔、沉孔、均布孔、螺纹等结构;该零件加工数量为2万件,数量较大;对加工质量和交货期有较高要求,因此,根据该零件结构特点和生产类型,选择在加工中心机床上加工。
由于该零件可以在一面完成所有结构加工,为保证零件各加工部位的对称度要求;减少工件装夹辅助时间,提高加工效率,采用一次性装夹加工完所有结构。
该零件为批量生产,且为较难加工的304不锈钢材料,提高加工效率是降低生成成本,提高经济性的重要手段,因此,首先要考虑生产效率问题。如在加工中心上进行一次单件加工,考虑工件装夹时间、频繁换刀时间等因素,显然不能达到较高的生产效率。为减少工件装夹时间和减少频繁换刀,适宜采用多件一次性装夹加工工艺,在机床工作行程允许的前提下,尽可能一次性装夹多个工件,相同结构在一次换刀后全部加工完成,以降低单件工件装夹和换刀辅助时间。
双圆头槽、沉孔、螺纹底孔采用立铣刀加工;钻?准3.6通孔、3×?准5通孔时,由于毛坯表面光滑,麻花钻难以定心,需要采用中心钻定位后,再分别钻孔加工;孔口倒角用45 ?觷倒角刀加工,以便去除锐边和毛刺;螺纹底孔孔口倒角后,螺纹结构采用螺纹铣刀铣削加工。
3 装夹工艺选择
根据加工工艺分析,为确保一次性尽可能装夹多个毛坯,需要对夹具进行设计。由于该零件非长期生产,因此,在保证装夹要求的前提下,要尽量减少夹具设计和制造成本。
采用废旧钢材市场存放多年的废旧板材作为夹具原材料,一方面由于板材露天存放时间久远,其内应力较少,可减少加工后夹具体变形,同时,成本低廉。夹具体零件图如图2所示。
为保证装夹精度,夹具背面加工后,调面安装在加工中心机床工作台上,对零件毛坯安装的正面进行粗、精加工,对安装接触面要进行去毛刺倒角处理,正面加工后不再从机床工作台拆卸下来。工件夹紧装置采用压板机构,确保夹紧状态安全可靠,拆装快捷。
4 加工路线选择
由于该零件难加工结构为三处M26×1螺纹孔,由于304不锈钢材质硬度高、韧性大,导致螺纹加工时间长,且由于刀具磨损,容易出现加工出的螺纹结构达不到质量要求的情况,而导致零件整体报废,因此需要首先加工螺纹孔;螺纹底孔孔径较大、深度较深,金属切削量大,需要采用较大直径刀具加工,以提高金属切除率;螺纹加工前需要在底孔孔口倒角,然后铣削螺纹,其它孔需要在加工完成后进行倒角,因此,需要两次倒角加工;不锈钢表面光滑,麻花钻在钻孔前需要有定位孔,以防止孔钻偏斜,导致位置度误差或折断钻头。综合以上分析,零件加工路线为:
第一道工序采用大直径立铣刀加工三处螺纹底孔;第二道工序采用45 ?觷倒角刀对螺纹底孔孔口倒角;第三道工序采用螺纹铣刀铣削螺纹;第四道工序采用立铣刀加工?准12沉孔、M8螺纹底孔和两处双圆头通孔;第五道工序采用中心钻钻3×?准5、?准3.6定位孔;第六道工序钻?准3.6通孔;第七道工序钻3×?准5通孔;第八道工序采用45 ?觷倒角刀对沉孔、双圆头槽、均布孔等处倒角加工;第九道工序采用机用丝锥加工M8螺纹。
铣螺纹工序加工路线按照逐件铣削加工、往复路线,以避免由于刀片磨损而导致多件返工问题。加工路线如图3所示。
其它每一道工序加工路线依据最短原则,采用往复路线依次进行加工,以减少空刀行程和时间。尽量减少抬刀高度,抬刀高度以横向移动不与夹紧装置干涉即可。所有立铣刀采用螺旋下刀切入工件,螺纹底孔铣削时要切向切入和切出。
5 刀具选择
加工304不锈钢时,由于材质硬度高韧性大,因此,对刀具切削部分的几何角度,特别是刀具的前角、后角要选择适当。一般采用较大的刀具前角,增大前角可减小切屑流出过程中所遇到的阻力,后角则不宜过小,否则容易使工件表面产生摩擦,使加工表面粗糙度变差,同时加速刀具磨损,刀具后角也不宜过大,否则刀头楔角减小,降低了切削刃的强度,容易发生崩刃现象。
由于切削力大,故刀杆必须具备足够的强度和刚性,在装夹刀具时要尽量减少悬伸长度,以免在切削过程中由于刚性不足而发生颤振和变形,而影响刀具使用寿命和零件加工表面质量。
在选用刀具时除考虑加工效率和加工质量以外,还必须要考虑刀具成本,立足现有条件,以减少刀具损耗题,提高经济性。
第一道工序采用大直径立铣刀加工螺纹底孔。经过对比试验,采用?准20通用整体硬质合金刀具,虽然能够提高切削速度,但由于刀具前、后角度不适合,易发生崩刃现象,导致刀具成本提高,而采用?准20高速钢键槽铣刀,显著延长了刀具使用周期,特别是不易崩刃,即使磨损后,也可以很容易地在现有小型万能磨刀机上进行修磨,显著降低了刀具成本。因粗加工切削力大,底孔尺寸不稳定,需留余量进行精加工,以保证后续螺纹铣削加工质量。
由于45 ?觷倒角刀切削量小,磨损少,故选用普通高速钢材质刀具即可。
该零件螺纹加工时间约占用总切削时间的50%左右,为提高加工螺纹效率,原来选用螺纹丝锥和螺纹梳刀加工,都不能正常加工出合格螺纹。主要是304不锈钢材质硬度大、韧性强特点,由于以上两种刀具一次切削深度大,导致切削力大,排屑不畅易粘刀,螺纹变形严重。针对以上情况分析,后对螺纹铣刀具改进,选用硬质合金(YG)单刃螺纹铣刀分层小切深,大进给切削,有效的解决了这个问题。
根据第四道工序所加工孔的大小,采用?准8高速钢键槽铣刀加工?准12沉孔、M8螺纹底孔和两处双圆头通孔。中心钻及麻花钻等其它刀具,全部采用优质高速钢材质刀具加工,磨损后使用磨刀机进行修磨,以满足刀具经济性要求。
6 切削用量选择
切削用量不仅影响到加工效率和加工质量,更影响到批量生产的经济性,经过反复试验,确定各工序切削用量,见表1。
7 程序编写
采用计算机编程和手工编程相结合的方法,编写加工程序。首先,根据绘图软件确定各加工部位节点坐标(如图4所示),以方便手工编程;其次,对螺纹铣削程序、攻丝程序进行手工编程,以便于在程序调试阶段将切削参数修改到合理值;最后,对螺纹底孔加工等其它加工程序,应用CAM软件编程,以提高编程效率和正确性,降低编程难度。
在编写每一道工序的加工程序时,可将所有一次性装夹毛坯按照一个整体毛坯来编程,或者将单件加工程序当做子程序来调用,来加工下一个工件。
8 结 语
在实际生产中,由于刀具磨损,特别是单刃螺纹铣刀刀片磨损,而导致加工精度和质量不能达到要求时,可以采用定时或定数检测,来总结刀具磨损规律,找到刀具重磨或更换刀片的合理时间;由于304不锈钢韧性大,在加工中容易产生粘刀问题,导致产生震动和噪声,加剧刀具磨损,可采用在冷却液中加入适量菜籽油,可以有效解决粘刀问题;为减少换刀时间,刀具在刀库中的等待位置要与各加工工序相对应;采用机用丝锥加工M8螺纹时,由于底孔加工刀具磨损,使得底孔尺寸变小,或者由于加工材料塑性大,丝锥排屑不畅产生积屑,而导致丝锥折断出现废品,因此,需要定期检查底孔直径大小和更换丝锥;需要在加工中及时清理切屑,特别是钻孔时产生的带状切屑,容易缠绕到刀具上,而划伤工件表面,影响零件外观质量。
参考文献:
[1] 沈建峰.数控铣床/加工中心编程与操作实训[M].北京:国防工业出版社,2008.
第一阶段:普铣实训
这一阶段是学习数控铣床不能逾越的过程。学生在普通铣床上实习、练习对刀,熟练操作铣床,从加工平面、外轮廓、内轮廓、内槽开始,逐渐接触到螺纹各部分的尺寸计算和加工,曲面的加工.在这一过程中深刻理解刀具对切削加工精度和表面粗糙度的影响,进一步认识切削三要素Vc、ap、F在加工中的相互关系及其对工件质量的影响,掌握铣床的加工方法。掌握切削的有关计算、熟练掌握其他使用方法,合理地选择工件的定位基准,安排加工工艺过程。同时还须让学生知道只有完成这一阶段的实训任务,将来才有可能在数控铣床上所编制的加工程序更为合理和实用。
第二阶段:仿真实训
第一阶段的实训后,对学生进行技能考试。操作达到要求的学生到计算机房进行数控仿真软件的练习,同时也能促进未选中的学生努力练习,激发他们的学习兴趣和竞争意识。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,建立工件坐标系的方法,如何选择刀具、设置刀补、详细地讲解每个过程。
在编程铣削平面时.可用两种方式:(1)在轮廓线的延长线上找出下刀的安全点(P点),让刀具沿着工件的刀具半径方向切入(建立刀具半径补偿G41/G42)和切出(取消半径补偿G40),用G01直线插补完成切削加工;(2)在工件轮廓上垂直下刀,法向方向切入和切出(通过坐标点的偏移值),用G01直线插补完成切削加工。同时让学生比较哪种方式更为简单和实用。
在孔加工中,通过对这些固定循环指令的使用,可以在一个程序段内完成某个孔加工的全部动作(孔加工进给、退刀、孔底暂停等),从而大大减少编程的工作量。G81指令常用于普通钻孔,刀具在初始平面快速(G00方式)定位到指令中指定的X、Y坐标位置,再Z向快速定位到R点平面,然后执行切削进给到孔底平面,刀具从孔底平面快速Z向退回到R点平面或初始平面。G82指令在孔底增加了进给后的暂停动作,以提高孔底表面质量,如果指令中不指定暂停参数P,则该指令和G81指令完全相同,该指令常用于锪孔或台阶孔的加工。所以,学生要掌握各自的加工特点及适用范围,并根据工件的加工特点和工件要求的精度,正确灵活地选用这些切削循环指令,然后编制加工程序,并自动加工。
第三阶段:数控加工实训
在数控仿真软件加工出合格工件的同学先到数控加工中心上进行编程加工。由于仿真软件和数控加工中心是同一个界面,学生短时间内可熟练操作机床,但需注意以下几点。(1)要根据工件的材质,选用刀具,刀具的参数设定也不相同。经过普铣的实训,这将不是难题。(2)学生编制的程序要先经过图形模拟加工,程序正确后再进行对刀加工。(3)在首件加工中合理使用程序暂定MOO指令,在精加工前对工件进行测量.看是否需要调整刀具半径补偿参数,最后加工出合格的工件。(4)重点突出典型零件的工艺分析,装夹方法的选择、程序编制,调整加工和检验,如果有缺陷,应找出原因并修正。遵循由易到难、由简单到复杂、由单项到综合这一过程,重视在实践教学中培养学生的实践能力和创新能力。
对学生加工的工件,按小组进行互评。学生都有好胜心理,会对对方的工件一丝不苟地检查,不放过任何一个细节。最后教师根据实际情况给出综合性的评价,或者让学生保存自己满意的作品,激发学生的兴趣。学生的学习效果非常明显。如此,学生能全面了解数控加工的全过程,深刻理解加工原理、机床工作过程、编程方法及制订工艺的原则。能够对数控机床加工中出现的常见故障予以解决,对将来从事数控工作上手快,操作规范。更具备解决问题的能力。
第四阶段:总结提高
数控实训技能课的特性决定了学生的技能形成与学生个体有着密切的联系,因此教师要了解高职学生的特征、学习现状、实训技能的形成等要素,并在数控实训中采用合适的教学方法来提高学生的技能水平。
一、学生的特征和学习现状
学校数控专业高职学生刚刚成年,在实训中可以适应全天的实习工作量。学生的心理较成熟,有较强的独立性,动手操作能力较强。但是职业学校学生专业基础差,用传统的教学方法进行实训教学,学生兴趣不高,易产生厌学情绪,教学受到限制,效果并不理想。
二、掌握技能的基本要素
数控专业要求学生能够掌握基本的操作技能,还要求学生形成一定的认识技能,比如在数控加工中能观察刀具及零件的路径判断所编写的数控程序是否正确,也能根据切屑的形状及切削时的声音和状态判定刀具的安装及刀具角度是否正确等。这样就要求学生在操作技能上具备以下要素:动作的准确性、协调性和一定的速度。这些基本技能都要在数控实训中完成。
三、高职学生的数控技能训练教学方法
传统的数控实训教学方法有对比法、形象启发法、以点带面法、交错课题法、趣味课题法等。随着现代社会对高素质技能人才需求的不断变化,目前各技工学校都在进行课程改革和教学探索,笔者学校在数控实训教学中结合传统教学方法主要采用两种教学模式。
1.项目教学法
项目教学法是由凯兹博士和查德博士共同推创的一种以学生为本的教学法,是师生共同实施一个完整的项目而进行的教学活动,目的是在教学中把理论与实践有机地结合起来,充分发掘学生的潜能,提高学生解决问题的能力、培养团队合作精神等。
在项目教学法中,我们根据学生的实际把它分为以下步骤。
(1)选择确定项目名称与内容要求。任务从易到难,效果较好。
(2)设计项目任务书,项目小组接受任务和教师的辅导后组织讨论分工。教师主要完成的是知识的架构过程,及时补充新的知识。
(3)搜集相关信息,制定设计方案。这部分是最能表现学生学习能力的时候,要放手让他们去思考。
(4)教师指导并点评完善项目方案。在这部分教师只需指出不合理的地方即可,可行性由其自行求证,锻炼独立思考能力。
(5)组织实施方案。要保证人人能参与其中,教师要及时跟踪出现的问题,要多采取引导式教学法,共同商量完成项目,达到理想的结果。
(6)项目总结,师生评价交流。通过项目评价表来实施,对优秀的工件可以拍照保存并放入作品展示柜,注重师生之间的交流,提高教学效果。
通过项目教学法发现,学生自己“动”比老师一直“动”效果好很多。数控实训课题的轴类零件车削、特型面铣削等采用项目教学法都收到了良好的教学效果,实现了以“教师为中心”向“学生为中心”的转变。
2.一体化教学
通过一体化教学,实现“教、学、做合一”的教育理念。“教、学、做合一”思想适合于数控加工专业课的教学,它是一件事,不是三件事,要在做上教,在做上学。
【关键词】
模具;数控加工;CAD;CAM
一、引言
随着市场形势的渐趋向好,安彩高科数控加工制造技术的向外推介,以及外协工作量的不断加大,尤其是模具加工数量、精度的不断提高,为安彩数控加工技术提出了新的要求。安彩高科拥有比较先进的数控加工设备,如何充分挖掘现有设备的潜能,提高加工速度和加工质量,就成了一件非常迫切的且具有现实意义的事情。
二、CAD对数控加工的影响
从理论上来讲,CAD对加工速度的影响并不是很直接,但是,在很多情况下,CAD给出的零件外形并没有真正定义好零件的形状,这就使得在具体加工时,尤其是精度要求比较高的模具,加工速度和质量会受到影响。
(一)CAD精度的影响
高速加工的优势就是加工速度快、加工精度高、热分布合理、加工表面质量高等,但是,我们也注意到了一个奇怪的现象,那就是用于建立零件CAD模型的公差有时会比零件最终要求的公差还要大,这显然是不行的。CAD模型的公差主要产生在零件设计时数据交换的过程中。加工零件通常是由一个CAD系统设计,然后再转换至其他的CAD系统进行补充修改和加工准备。在每次的数据传输和转换过程中,都需要将几何形状由一种数据格式转换成另一种格式。在这个转换过程中就要涉及到公差的近似处理,最后的公差就是近似和累积的结果。
复杂零件的CAD形状是由多个裁剪曲面“拼凑”而成,就象一件衣服是由多块不同形状的布料缝合而成一样。这些曲面的边界精度直接影响到加工时刀具路径的质量。从而影响到零件的加工质量。
因此在建立CAD模型时,公差的设定必须考虑到产品最终的公差,综合各方面的因素,而定在一个合适的范围,一般设定在最终公差的1/10左右。
(二)模型不准确的影响
我们在进行CAD设计时,有时为了缩短零件的造型时间,常常走捷径。经常使用的技巧就是忽略零件内部拐角处的圆倒角,甚至认为通过选择合适半径的刀具就可进行直接加工。实际上,如果采用这种方法,刀具必须刚好切进尖锐的拐角,这就使得刀具的负荷会猛然增加,是直接进行直线切削时的好多倍,容易损伤刀具,例如:数控加工件内腔轮廓加工时。
虽然有些CAM系统可以解决这类问题,但为了保险起见,最好避免出现类似的现象,确保CAD模型准确地表示出需要加工零件的形状。在加工这类圆倒角时,可以先编制一套清角程序,依次使用半径R由大到小的刀具加工,在通常的情况下,最终刀具的半径最好是圆倒角半径的1/3或更小,这样在加工时刀具的路径会比较平顺,刀具的负荷会比直接切入倒角时降低很多,从而,避免了损伤刀具,也保证了加工质量。
(三)特殊特征的影响
虽然高速加工扩大了可直接铣削特征的范围,但对于很多复杂零件的细微之处,却无法直接铣削加工,必须使用其它的方式来加工。此外,很多的零件上都有大小不等的孔,可以直接将它们钻出。如果CAD模型中包含这些特征而又不加处理的话,大多CAM系统将会尝试加工。
最典型的结果,就是刀具路径包含不应该铣削加工的区域,如果不加以处理,实际加工时刀具必定切入孔或尖角。这就要求CAM人员必须花费一定的时间来修正这些错误,以避免出现此类现象。
如果有可能的话,应该尽量把不希望进行铣削加工的特征,从用于产生刀具路径的CAD模型中除去,具体的方法视所用的CAD系统而定,有些系统采用删除特征的方法,有些则通过增加额外曲面来覆盖。
目前,安彩高科使用的设计软件主要为Autocad、UG等,Autocad主要用于平面设计,UG是用于数控加工件三维实体造型。设计人员已经有了相当的经验,已经充分认识到以上的问题可能对加工带来的影响,而力争避免这些错误。
三、CAM对数控加工的影响
CAM对数控加工的速度和质量的影响是决定性的。精密的数控设备为机械加工提供了基本的条件,但要达到满意的加工速度和质量,就必须编制出高质量的加工程序,因为数控加工程序不仅包括零件加工的工艺过程,而且还包括刀具的选择、切削用量、走刀路径等众多的工艺信息。
(一)刀具路径制定的原则
数控加工程序质量的高低,最终体现在加工时刀具的路径上。刀具路径的限制因素很多,按其重要性可排列如下:刀具不能和零件碰撞;刀具负荷不能超出其额定范围;残留材料不能大于指定的极限;零件的切除率不能突然变化;切削速度和加速度不能超出机床的额定能力;切削方向(顺铣/逆铣)应保持相对稳定;尽量减少空程移动;切削时间最短。
在实际的编程过程中,很难完全满足以上的要求,但应该按其重要性尽量满足。要编制出满意的数控加工程序,就必须科学的设置各种工艺参数。
(二)走刀方式和切削方式的确定
走刀方式是指加工时刀具轨迹的分布形式,切削方式是指加工时刀具相对于工件的运动方式。这两种方式的选择,直接影响到零件的加工质量和加工的效率。走刀方式的选择原则就是根据所加工零件表面的形状特征,在保证加工精度的前提下,所用的时间尽可能的短,切削过程中刀具受力和运动平稳。
现在,在长时间实践经验的基础上,安彩高科已经优化了各种数控加工零件的走刀方式,形成了鲜明的特色,单向走刀的方式已很少采用,绝大部分的加工都为往复走刀和环切走刀,在保证加工质量的同时,大大提高了加工效率。
铣削方式的选择,也直接影响到加工表面的质量、加工的效率、加工过程的平稳性及刀具的磨损程度等,铣削方式有顺铣和逆铣两种方式。安彩高科目前较多的是采用顺铣的方式。
四、结束语
数控加工技术,是一种先进的制造技术。如何提高数控加工的效率,是一个牵涉到很多因素的系统工程。安彩高科数控加工技术人员,认真钻研相关的技术,总结、优化出了一套比较科学的数控加工方法,挖掘了现有设备的潜能,大大提升了数控加工的效率,收到了非常好的效果。
参考文献:
[1]李良.模具技术.ACBC技术理论培训教材,4267
2考核方式的改革
考核方式的改革主要改变以往由期末试卷得分决定成绩的方式,将学生总成绩分三大部分,包括期末卷面成绩、实训成绩和大作业成绩.该考核方式更强调考核学生的专业知识应用能力.其中期末成绩主要考核学生的基础理论知识掌握水平;实训成绩是考核学生的常规实践水平;大作业考核是在前两者结合基础上考察学生综合能力,教师对学生作品的质量进行检测,对学生的整个任务实施过程进行分析评价,指出存在的问题.学生将针对存在的问题,通过老师的指导和与同学的交流讨论得以解决,达到对知识的进一步掌握.最后,学生结合具体的加工对象,加工过程的情境,对数控加工大作业的设计、加工工作进行总结,撰写任务总结报告,对在完成大作业任务中所用到的基础理论知识点与技能点进行梳理总结,以便深层次地理解和掌握,从而改变传统教学对知识死记硬背的状况[7].
一、课程的定位及特点
高等职业教育作为高等教育发展中的一个类型,肩负着培养面向生产、建设、服务和管理第一线需要的高技能人才的使命,在我国加快推进社会主义现代化建设进程中具有不可替代的作用。高职教育更强调对职业的针对性和职业技能能力培训。数控技术专业是培养“懂工艺、会编程、精操作、能维护”的高技能人才,数控加工工艺及编程是能培养面向企业数控生产、管理和服务第一线,牢固掌握数控加工专业职业岗位所需的基础理论知识和专业技能,能从事数控机床操作、制定加工工艺、数控编程及数控设备维护等工作的高技能型人才。
数控加工是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善的一种应用技术,实现数控加工,编程是关键。但是,在编程之前必须有充足的工艺准备。在数控加工过程中,如果数控机床是硬件的话,数控工艺和数控编程则相当于软件,两者缺一不可。
二、理实一体化教学平台的建设
1.理实一体化教学的特点
著名教育学家陶行知先生曾说过,““教学做”是一件事,不是三件事。我们要在做上教,在做上学。”在做中学才是真学,在做中教才是真教,高职教育最大的特征就是把求知、教学、做事和技能结合在一起。教、学、做理实一体化教学模式,是将理论教学内容与实训教学内容有机地揉合在一起,打破原有教材的系统性,将原来的课程同与之相配套的实训课题组合成教学模块,一门课程的全部教学内容由若干个模块组成。教师的“教”和学生的“学”有机结合,边教边做,边学边做。这样,学生学的过程也是做的过程,教师教完了,学生也学会怎么操作了,这就是现在的““教学做”理实一体化”的内涵。
根据数控技术专业人才培养方案的目标是培养高素质、高技能的应用型人才,是为社会的发展输送各级各类专业技术人才。这类人才不仅要具备一定的专业知识和技能,而且要有良好的思想道德素质。要达到这一要求,是不容易的。笔者对学院2006、2007、2008级高职数控班学生的学习情况进行了分析。大部分学生的认知特点是形象思维长于逻辑思维,实践学习长于理论学习,动手能力较强,且学生的能力起点和学习态度不一样,如果在专业课教学上继续沿用传统的理论和实习教学各自独立进行的方法,很难实现“以服务为宗旨,以就业为导向”职业教育教学的目标。数控加工工艺及编程是一门与实践紧密结合的课程,运用理论实践一体化教学法,可以更合理地利用教学时间,突出技能教育,使学生既具有一定的理论基础,又具有较强的操作技能,使专业理论知识与实践技能的学习有效地融为一体。
2.理实一体化教学方案的实施
(1)根据教学内容,将该课程分成若干个教学模块数控加工工艺及编程涉及到的内容包括数控机床的基础知识、数控机床编程基础知识、数控铣削加工工艺及编程、数控车削加工工艺及编程和加工中心加工工艺及编程。
数控编程可分为手工编程和自动编程。手工编程是从分析零件图样到程序校验各步骤主要由人工完成的,主要适用于点位加工或几何形状不太复杂的零件的加工,以及计算较简单、程序段不多、编程易于实现的场合。自动编程针对于几何形状复杂的零件(尤其是空间曲面组成的零件),以及几何元素不复杂但需编制程序量很大的零件,主要通过计算机软件来完成。在讲解该课程时,主要以手工编程为主,突出基础理论知识教学。
教学内容要涵盖国家职业标准(中、高级)相关应知、应会内容。根据学习规律,教学内容注重岗位能力培养,按由简到难、由单一到综合,应用范围由窄到宽,逐步提高任务的难度,逐渐提高工作能力,并以工作任务承载教学内容。
根据教学内容,把该课程分成若干个教学模块:第一,基础理论的教学,包括数控机床的工作原理、组成、分类,以及其它数控加工工艺的基础知识;第二,数控铣削和加工中心的模块教学,又可以分成若干个学习情境,如从基本指令G00、G01等开始讲解学会编制简单铣削零件的加工程序,直至复杂零件的铣削加工;第三,数控车削的模块教学,同理也分解成若干个学习情境。制定授课计划时,应将编程和操作的所有内容有机地分割并聚合成若干个教学模块。在每一模块中,根据所加工零件的教学需要,合理安排相关理论和操作任务。
3.校本教材开发
首先,对原有专业基础理论课进行资源整合,强调有用,够用原则,把《机械制图》与《AutoCAD》整合为《机械制图与CAD》;把《互换性与技术测量》《金属材料及热处理》、《机械制造工艺》整合为《机械制造基础》;《可编程控制器》《数控系统》《数控机床》等内容整合在《数控机床检测与维修》。在整合过程中,删除那些过深的、不必要的内容,同时对原不同科目进行优化组合,开发出符合实践为导向满足学生学习需求的校本教材,体现为实践服务的宗旨。其次,根据数控基地设备与学生学习需要,组织数控专业教师编制数控车与数控铣的实训教材。在实践课程建设中,提倡项目教学法,针对某一项工作任务,把相关的专业理论知识与技能要求、操作规范恰如其分地包含于内,提高实训的效率与质量。
4.采用多种教学手段