以数控竞赛为契机 探索实训教学

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1、教育教学研究与实践 刘光 男 实训中心实验师 1以数控竞赛为契机 探索实训教学 济南铁道职业技术学院 刘 光 文章摘要文章摘要 本文根据现代制造业发展的需要， 并通过山东省首届大学生数控技术竞赛中所反映出的问题，提出了高职数控专业实践教学改革思路，为全面提高学生的综合素质，从理论教学、实训、生产、及仿真模拟的结合上进行了论述与分析。 关关 键键 词词 数控技术 学生竞赛 教学 实训 专家预言：二十一世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。据机械工业教育发展中心的调研，企业急需三类数控人才:“蓝领层“（操作人员）;“灰领层“（编程，维修人员）;“金领层“（精通操作，编程，维修的全才） 。职

2、业技术学院培养的目标就是针对现代制造技术发展的要求和企业对人才的需求来确定的，其培养目标不但要有熟练的操作数控车、数控铣、加工中心的技能,还应具备相应的加工工艺分析和程序编制能力。因此，高职院校人才培养的重点应放在学生应用能力和实践技能方面。 为促进山东省高职院校应用型人才培养模式的交流和展现教学成果，山东省教育厅于 2006 年11 月在我院举办了首届山东省大学生数控技术竞赛，本次竞赛是对高职院校数控技术实践性教学的一次大检验。竞赛分为理论考试和实际操作两部分， 其中实际操作部分为数控车、 数控铣两个工种，每工种有三套不同的实做试卷，试卷除图形结构、基本尺寸略有区别外，工艺、技术要求基本相同

3、，要求选手在四小时内完成手工编程及加工。参赛选手为省内本科和高职院校在校生，他们通过层层选拔和一段时间的强化训练，整体水平较高，代表我省数控技术人才培养的现状。从竞赛过程看，选手们在操作技能、手工编程方面表现出了较强的实力，但在对图纸的分析能力、合理确定加工工艺及对工艺适用的灵活性方面表现出明显的不足，影响了他们的发挥。作为本次竟赛的技术人员我参与了实做的全过程，针对参赛选手暴露的问题谈谈自己的看法。 一、数控竞赛过程中所反映出来的问题一、数控竞赛过程中所反映出来的问题（以数控铣其中一套试卷为例） 如图： 技术要求： 、未注公差等级按级； 2、锐角倒钝； 3、清除毛刺和飞边。全部山东省第一届大

4、学生数控技术 竞赛数控铣实作题 卷材料121读图：图纸是加工零件的依据，拿到图纸后首先要读图，通过读图对其形状、结构、公差范围、尺寸间的相互关系、技术要求等有一个完整的了解和熟悉，数控竞赛虽然赛的不是读图，但读图是非常重要的环节，只有读懂图才能对下一步制定工艺顺序、编程、加工做好准备。零件图本身并不复杂，但个别选手因为没有仔细的分析图纸，对图纸上各部分尺寸的关系没有读懂，从加工一开始就出现了错误， 结果后边的工作就无法进行,只能草草收场。 2基准的选择：选择适当的基准面并正确的加工，对保证零件尺寸精度、相互位置精度要求以及对零件各表面间的加工顺序都有很大影响。因此基准的选择与加工是工艺过程中非

5、常重要的一个环教育教学研究与实践 刘光 男 实训中心实验师 2节。参赛选手在读懂图的基础上，首先应针对图纸分析以哪个面为基准面，采用什么样的刀具及加工方法，加工到什么尺寸为宜，就本工件而言，虽然不存在基准的选择问题，但应确定其中的一面为定位基准即：A 面定为基准面，利用环切法或行切法进行粗、 精加工， 同时一并完成长 122mm， 宽 76mm四个侧面，并保证侧面的深度，以便于另一面的加工，这一步非常的重要，否则难以保证其它尺寸符合要求。而个别选手就没有考虑这一点，在没有加工基准平面的情况下直接加工 B 面， 显然是不符合工艺要求。 3工步的划分：制定加工工艺的目的不仅仅是为了保证加工出符合图

6、纸要求的工件，同时也要使机床的功能得到最大限度的发挥，为此要选用合适的刀具和切削用量，对不同的加工表面进行合理的加工。数控加工程序中的机床指令是以工步为依据来编写的，所以工艺中的工步划分是编程和加工中的一个重要环节，适当的工步划分，可以帮助你理清思路，快速编程。作为参赛者尽管在有限的时间内不可能以数控加工工艺卡的形式列出表格按部就班，但基本的划分还是必要的。如工步 1：采用16mm立铣刀粗、 精铣A基准平面及长122mm，宽 76mm 四个侧面；工步 2：粗、精铣 B 面的外轮廓； 工步 3： 粗、 精铣右平面； 工步 4： 采用12mm立铣刀铣15、 3+0 -0.01的凸台面； 工步 5：

7、 铣 3-30+0.017 -0.017六方等。这样划分比较简单,但个别选手仍然没有做到，拿到图纸后很盲然，甚至把先加工表面后加工两孔及先加工外圆后加工孔的顺序都颠倒了。 4加工路线的确定：确定加工路线首先必须保证被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次考虑数值计算简单走刀路线尽量短、效率较高等，本试件加工面主要是由平面和圆（圆弧）组成，在加工50+0 -0.025、40+0 -0.025及 R15 凸台圆弧面时，应当注意安排好刀具的切入、切出，尽量避免交接处重复加工，否则会出现界限轨迹。另外在加工32+0.025 -0孔时要遵守从切向切入的原则，安排切入、切出过渡圆弧，但在这些方面的处理上部分选

8、手没有遵从这些原则，致使加工表面质量、效率受到影响。 5刀具选择：这次竞赛所用的刀具是有承办方根据图纸的要求和工件的材料提前做了准备，要求竞赛选手按照自己的加工方式选择不同的刀具进行有效、快速、合理的加工。 具体提供的刀具如表： 根据题目的要求，表格中的刀具是这样安排的，16mm 立铣刀是用来粗、精加工较大平面及侧面，12 mm 立铣刀加工圆弧、凹槽及台阶面，10mm 球头刀是加工8 球面，中心钻、麻花钻10mm、11.8mm、及12mm 铰刀是用来加工两个孔的。 但个别选手选用不够恰当， 例如有的用 12mm的立铣刀加工大平面，虽然也可以，但效率和效果有差别，同时也浪费了时间，影响了表面粗糙

9、度。再如有的选手加工12mm 两个孔时，直接采用10mm 的钻头钻底孔,然后用12mm 的铰刀进行铰孔，其结果铰刀折断在工件中，这说明个别选手在平时的实训中缺乏这方面的训练，或没有对工艺要求很好的理解。 6铣削用量的选择：铣削用量的选择原则是：保证工件的加工精度和表面粗糙度、合理的耐用度，最大限度的提高加工效率。通常的做法是根据机床的性能、相关的使用手册、结合实际经验用类比的方法确定，因为考虑选手所使用的机床不同，要求在无冷却液的情况下进行切削，因此切削用量序号名 称 型 号 数 量序号名 称 型 号 数 量1 钻头 10 1 2 钻头 11.8 1 3 铰刀 12H7 孔精铰刀1 4 球头立

10、铣刀 10（HSS） 1 5 键槽铣刀 10（合金刀） 1 6 键槽铣刀 12（HSS） 1 7 立铣刀 16（HSS） 1 8 中心钻 1 教育教学研究与实践 刘光 男 实训中心实验师 3的选择与理论上的切削用量有一定的差别。在这个问题的处理上选手们的差距很大，有的过于保守，例如粗铣平面时采用速度 S=500 rnp、进给量F=60mm/min、背吃刀量 T=2mm 的切削用量，显然未能达到最大切削效率，有的蛮干用高速钢铣刀速度达 S=2000rnp、进给量 F=200mm/min、背吃刀量T=9mm 的切削用量加工，这看出个别选手在切削用量选择上确乏基本的理论和经验指导。 二、认真总结，不

11、断探索数控教学、实训的新模式二、认真总结，不断探索数控教学、实训的新模式 竞赛是一个过程，这个过程既展现了选手们的技能水平，同时也反映了选手们对识图、加工工艺知识方面存在的不足，缺乏实战经验，更从一个侧面折射出高职院校在教学中存在的薄弱环节。因此我们应在本次数控竞赛的基础上，总结经验，探索数控教学、实训的新模式。 1.理论与实践的结合： 理论来源于实践， 实践是需要理论进行指导的，数控技术的掌握同样遵循这个规律，传统的教学模式是侧重于理论的，而现在的职业教育注重加强实践性教学环节，因此我认为在教授数控技术专业性较强的课程时必须改变传统的教学方法，凡是与数控操作、编程、加工有关的理论内容适时增加

12、课时讲深讲透比如：讲切削用量，可以改变不同的参数（切削速度、进给量、吃刀深度）让学生了解对切削效率以及加工质量会产生怎样的影响。讲工艺，选择不同的加工基准或者改变不同的切削路径对加工质量有什么影响。讲刀具，选择不同的刀具材料或者不同刀具角度对生产率、表面粗糙度等又会产生怎样的影响。在理论的指导下，通过反复改变不同的切削条件，使学生在理论与实践结合的过程中切实加深对知识的理解和巩固，而且体会到理论的产生，理论的实践应用都不象书本上那样理论化的，而是有许多具体问题需要做具体分析的，无形中培养了理论联系实际的科学观点。 2.课堂教学与实训的结合：常规性的教学计划是前半学期课堂授课后几周安排实训，或者

13、上学期课堂授课下学期实训，这种教学计划的安排对某些课程也许是合理的，但对有些专业课并不完全适合，譬如数控技术这门课程，课堂上讲操作及编程这部分内容时学生们象听天书一样，感到枯燥乏味，老师用力不少其效果并不理想，只有到了实训场对着实物边讲边练学生们才进入状态。与其这样道不如把这部分内容从课堂上移植到实训场讲授更直观、更生动。让静止的变为运动的，让不易表达的抽象的内容变为看得见摸得着的，让复杂的程序变成清淅可见的各种运动形式，这样可以激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性，起到事半功倍的效果。 3.实训与生产的结合：学生学习的目的在于应用，如何通过实训这个环节更有效的提高学生的技能，是实训教学的

14、关键所在，现在大部分学校是以塑料及木料做为实训加工的材料，对加工的零件没有严格的尺寸精度要求，这样的实训只能作为练习基本操作及验证编程过程的正确性，没有实际效果，如果依此下去与生产脱节的话，学生会认为零件的尺寸不是非常重要，淡化生产观念，养成不严谨的工作态度，这也是这次竞赛过程中反映出主要问题之一。数控技术是一门机械加工技术，其目的就是服务于生产，实训的要求应当与产品的要求一致，因此学校应当根据自己现有设备的情况适当安排加工部分零配件，只有加工出真正的产品学生才有成就感，才能锻炼出过硬的本领。 4.仿真模拟与实际操作结合：学生进实训场，面对陌生的数控机床往往是不知所措， 一时有 “丈二和尚摸不

15、着头脑”的感觉，易产生畏难情绪，如果用仿真模拟的形式经过一定时间的练习后再回到实训场进行实际操作其效果、效率远大于直接在机床上进行操作。数控仿真模拟技术作为一种新的教学手段，它可以在计算机里帮助学生完成编程及教育教学研究与实践 刘光 男 实训中心实验师 4程序的输入输出、机床操作、工件加工、虚拟测量等数控加工的全过程。其优点是安全性高，不会因为学生的错误操作而造成人身伤害和设备的损坏，不需要原材料，投资少，不会造成资源浪费。但仿真模拟只能作为缩短实习时间提高实习效率的一种辅助手段，代替不了实际操作，尤其在安全性、工件及刀具的安装、工件的测量等方面都与实际操作有一定的差别，因此不能认为仿真模拟练好了就不用实际操作了，只有在模拟的基础上随时跟上数控机床的操作、编程、加工，学生才能接受的快、记的牢，灵活应用达到最佳效果。 数控技术的教学模式是多元化的，没有固定的经验借用，我们能作的就是在教学中学会教学，不断完善教学中的不足，在与学生的沟通互动中启发引导学生，全面提高学生的综合素质，把学生培养成能文能武的高质量技术人才。作者简介：刘光 男 济南铁道职业技术学院实训中心实验师 联系地址：济南市解放路 79 号 邮编：250013 联系电话：88352126 13853113874 转