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《数控车削加工工艺与编程》教学分析

  《数控车削加工工艺与编程》是一门实践性很强的专业课程,它的每个教学环节都必须有相应实习教学来加深理论教学效果。学生也只有通过实践,才能切实提高自己的动手能力、创新能力及分析问题解决问题的能力。下面我从以下几个方面进行教学分析,以兹和同行们商榷。
  1 学情及用人单位需求分析
  1)高职院校的学生学习基础相对差,对于专业课的学习更感到抽象,教师在授课时有些费力,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。开课前,应结合学科特点,介绍数控编程知识的实用价值,有意识地让学生了解数控编程与今后工作的密切关系,了解所学专业和数控编程及操作的联系。从学生的好奇中挖掘能激发学习动机、学习热情和学习兴趣的问题和实际工作典型实例,充分展现数控编程及操作的价值,使更多的学生对数控编程产生浓厚的兴趣。
  2)我国加入世贸组织后,中国正在逐步变成“世界制造中心”,制造业已成为我国经济的主要增长点,这也促使数控技术的广泛应用,数控人才的严重短缺引起了社会普遍关注。
  在人才使用方面,企业需要专业知识扎实、实际经验和动手能力强的学生,工作实习期后,能够从事研发、创新、技术管理等工作。高职教育在教学机制、办学理念、课程设置、就业指导、实践教学模式、教材建设等方面应该与企业沟通、合作,按企业的需求培养人才。
  2 专业课及重难点分析
  《数控车削加工工艺与编程》是一门不需要任何学科基础的专业课程,相关专业课程也一样。
  如图1所示轴类零件数控车加工的大体过程。首先要读懂图纸(形状、尺寸),制定加工工艺流程,编制程序(手工或自动)。通过上述加工过程分析,需要用到的专业课有《机械制图与计算机绘图》、《公差配合与测量》、《机械制造技术》、《数控车削加工工艺与编程》、《CAXA数控车》、《数控加工仿真系统》。只要同学们认真学习,都易掌握。
  对于没有加工经验的初学者而言,学习的重难点主要有:程序编制的合理性、对刀的理解、切削三要素的合理确定、加工精度、坐标点的求出、加工工艺的确定、宏程序的编制等。
  通过上述专业课程的学习,这些重难点都能解决。如图1所示,1)手工编程必须先求出坐标点,R10、R8、15o斜线之间相切的坐标点的求出是个难点,需用到三角函数、相似三角形、勾股定理等几何知识,部分同学已忘了,可以用计算机绘图软件,把图形绘制出来,进行标注便可解决。2)加工椭圆弧、抛物线(正弦和余弦曲线)的轴类零件,如图2、图3所示,需用到宏程序,大部分同学掌握不了,可以用CAXA数控车进行自动生动程序来解决(比手工编制的程序加工起来效率低)。其它重难点需要同学们多练习、多实践便可解决。
  3 理论与实践相结合分析
  实践是检验真理的唯一标准。在授课过程中,我发现部分理论问题用实践更容易讲清楚、弄明白。如:
  1)圆弧的顺、逆判断。理论课讲,对圆弧顺逆方向的判断按右手坐标系确定:沿圆弧所在平面(XOZ平面)的垂直坐标轴的负方向(-Y)看去,顺时针方向为G02,逆时针方向为G03;实践得出,凹弧用G02,凸弧用G03。
  2)左、右补偿。理论课讲,顺着刀具运动方向看,零件在刀具的左边称左补偿用G41,零件在刀具的右边称右补偿用G42;实践得出,外圆右补偿(G42),内孔左补偿(G41)。
  4)对刀。数控机床是如何按照编程者的程序加工零件,理论课讲,机床坐标系与工件坐标系的关系,很难理解;实践课中,借助仿真软件进行对刀讲解,很清楚。
  另外,课本中编的一些程序及指令的讲解部分存在不合理,通过实践举例讲解更清楚、合理。(如:用循环指令加工时,循环点的选定、过多的空行程、程序段中多余的重复、切削用量的确定等)
  4 仿真软件在教学中所起作用分析
  数控车编程只在“纸上谈兵”,太抽象、难理解,如果不借助仿真软件进行程序的讲解、演示,就无法验证所编的程序是否合理与对错,教学效果不理想。
  1)改变传统的教学模式,提高学生的学习兴趣
  2)方便了教师授课
  3)学生易掌握理论知识,教学效果好
  4)便于学生操作,为实际操作打下基础
  5 项目实训法分析
  目前数控车加工所用系统占市场份额最大的有FANUC(法那科)、SIEMENS(西门子)系统和华中系统。不同系统的指令格式、功用都有差??。
  1)根据实训实习条件,有针对性地进行理论知识授课
  在教学过程中,应根据学生将来实习所用设备、系统,选择对应的课本,并对课本内容做好增删处理,授课内容的难易程度要根据学情,多联系生产实例,进行理论与实践相结合的讲解、练习。
  2)根据实训实习条件,编写实训实习教材
  现代的数控车床种类繁多,结构、操作系统以及主要性能都不一样,特别是不同的车床、不同的系统,控制面板的操作、G代码和辅助功能的M代码的含义也不完全相同,甚至完全不同。应根据理论知识所讲内容,有针对性的编写实训教材,通过实训练习,掌握所学理论知识。
  3)采用项目实训法,提高动手能力和实践经验
  项目教学本质上就是任务驱动教学,是指将传统的学科体系中的知识内容转化为若干个教学项目,围绕着项目组织和展开教学,使学生直接参与项目全过程的一种教学方法。下面我仅以图4所示车削一组合件为案例做简单加工工艺分析。
  组合件有三个零件装配而成,既有外圆加工又有内孔加工,首先要确定每个零件的加工工序。
  1)应根据形状、尺寸确定加工顺序。如:件1,应先加工左端。
  2)应根据组合情况,确定零件的加工顺序。如:图4,应先加工件3,再加工件2(把件2的右端加工好,然后与件3装配,再进行件2左端的加工)。
  3)应根据装配情况,确定装卸顺序。如:件1与件2的配合,先加工件1,再加工件2,件2的内螺纹加工完,不好拆卸,先进行件1与件2的内外螺纹配合,看能否配合,如果尺寸过小,再进行加工。
  4)应根据结构,确定加工方案。如件2,应先加工外圆,再加工内孔,反之,如果尺寸不合理,容易产生变形。

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