中职学校数控实训教学探讨
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作者: 张春松
一、导言
最近几年以来,随着数控技术的迅速发展,社会与工业领域对于数控技能型人才的需求也变得越来越大。针对这种外部的需要或者刺激,有的中职学校开始对数控技术业的教学投入很大的关注力度,尤其是对于实训的教学探讨也被提到了一个很高的位置。
中职学校培养出来的数控专业的学生能否满足社会对于技能型人才的需要,关键要看他们的知识和能力结构是不是在一个合理的状态上,而这些结构的培养需要把市场对职业技能的需求作为引导,进而明确使得学生具有什么样的知识技能,并结合有效的实践训练,融合进对于数控专业学生的教学过程之中去。基于上述分析可知,在数控技术领域算得上是技能型人才的,既要有着机械设计、流程工艺、夹(刀、量)具、电子和电工等多层面的理论基础知识,又要有着较强的、数控应用方面的实际动手能力。
进行数控实训的目的主要是,使得学生能够对数控机床的结构和工作原理等由一个深刻形象的了解,掌握一些常见的数控编程方法,培养他们分析零件加工工艺的能力和编制数控程序的技能,尤其是对于一些典型数控机床的操作能力。良好的数控实训教学,要求一方面要在硬件上加大力度,另一方面也要加强软件的建设,包括对于教学团队的建设,教学方法和手段上,等等,以期能够有效地提高数控实训教学的质量,培养出优秀的数控技术人才。
二、在实训中存在的问题及对策
在实际的数控实训中存在着很多问题,我们有必要把实训中出现的一些操作错误现象进行归纳和分析,并期望能够总结出一些规律来,并找出这些问题的根源,还有接下来需要采取哪些对策,等等,进而能够对学生进行正确的指导,以保证他们操作的规范性,尤其是去除掉一些错误的操作习惯。在数控实训中,比较常见的对于数控机床的不良操作如下。
(一)开/关机的错误操作。
就目前大多数学校和企业使用的数控机床来说,进行开/关机的程序是大致相同的,因此需要熟悉具体的操作流程,以期能够保证按键顺序不会出错。
1.开机操作时比较容易失误,表现在:刚开机的时候,此时系统并不是处于完全启动的状态,但有的学生会进行频繁按键的操作,类似上述的操作,或太过用力按键都会使得按键发生损坏,甚至导致系统出现故障,从而阻碍了实训教学的正常进行。
2.关机操作时比较容易失误。表现在:在没有把工作台移动到合理的位置的情况下就关机了,因为一些学生在下课和加工结束的同时,放松了警惕,并没有仔细对工作台移动的操作进行排查就关机了。
比如,以立式铣床为例,正确的关机是在程序结束后,并且操作面板也已经停止工作后,此时,手动方式对工作台进行移动操作,移动其至X、Y轴导轨的中间处,Z轴向上移动,直到移动至比较合适的位置,若是立式的加工中心,还应先取下刀具,然后关机。
(二)对机床进行错误的回零操作。
开机后首先要返回机床的参考点,即“机床回零”操作,这在实训中是要对初学者进行重点强调的。开机后机床回零的操作出现错误的情况很少,但还有开机后回零之外的其他情况下的回零操作,也是不可忽视的,下面的几种情况就需要进行回零操作:1)当数控机床停电时候,再次接通电源之后,需要进行机床回零操作;2)数控机床使用急停开关后,要进行机床回零操作;3)当出现坐标轴运动超程时,在接触报警后,要进行机床回零操作;4)当数控机床功能锁定后,要进行机床回零操作。如果忘记上述这些回零操作,就会造成加工错误和后序程序运行等状况。
(三)对刀的错误操作。
首先要先进行正确的对刀,然后才能建立工件坐标系,因此,对刀操作是数控加工中的一个十分重要的环节,对刀准确,会很大程度上影响到对于零件的加工精度。
目前使用的对刀方法有很多,主要是根据加工条件和精度要求来选择的,数控实训中通常采用的是试切法。因为试切法的思路是让操作者使用刀具对工件进行侧面或者表面的切削,所以精度将取决于操作者的技能和经验,初期操作者要慢慢提高对刀精度。
(四)建立工件坐标系的错误操作。
在对刀之后,就能够建立工件坐标系了。工件坐标系的建立方式,对于不同的系统来说,基本上没有什么大的差别。比如对于FANUC和SIEMENS等常用系统来说,一般均具有进行自动计算的功能,也就是说,在对刀之后,通过自动计算可以直接确定工件坐标系。而对于另外的一些系统来说,比如,凯恩帝(KND)100-M,因为它并没有进行自动计算的功能,所以此时就要求操作者进行手动操作,即手动输入“机床坐标值”,进而建立起准确的工件坐标系,初期操作数控机床的学生经常会忘记这一点,甚至会把进行对刀操作之后显示的“相对坐标”值错误地输入数控系统,导致建立的工件坐标系并不是十分正确的,进而影响到工件的正确加工。
(五)对于工作台的不良手动移动,致使出现超程现象。
在操作者进行工作台移动时,通常会使用手动方式,或者是脉冲增量方式,但是此时若超出了坐标轴的极限,就会导致超程,因此,对于操作者来讲,时刻注意着工作台移动的范围是非常有必要的,当距离极限位置比较近的时候,就需要注意移动的幅度了,从而避免出现超程。若出现了超程,此时可以沿着相反方向进行移动操作,再按机床面板的【复位】按健就可以了。
(六)对工件进行装夹时的错误操作。
在数控实训中经常会用到机用虎钳这类的夹具,工件装夹出现的问题时,往往是因为夹持工件的位置不太合适,即把工件装夹在了虎钳的偏左或偏右的位置,而不是中间位置,这样会导致出现加工的不稳定状况。
三、提高数控实训教学的软、硬件建设讨论
教师要想真正地把数控实训的教学质量提高上来,就必须从两个方面一起做起,不是一只手软,一只手硬,而是两手都要硬,也就是对于软、硬件的建设问题。下面就这两个方面的建设问题提出一些比较有建设性意义的建议。软件方面主要包括数控实训教材的编写和双师型教师队伍的建设,而硬件的建设主要是针对数控实训基地建设和数控仿真软件的研发这两方面而言的。
(一)合理的数控实训教材。
提高动手操作能力,一方面需要不断的实际练习和操作,另一方面需要有一本合适的实训教材,这二者都是不可或缺的。其中,数控实训教材是教师进行实训教学和学生进行技能训练的依据,这属于软件建设层面。
现在一般的中职学校在数控专业课方面,采用的教材有着一些不足,主要表现在:内容过多,涉及的知识面太广,内容以理论知识为主,实际操作的讲述相对很少,对于基础较差的中职学生来说就显得知识点太多,内容太深了,还有教材中有关数控机床编程的实例很少,用在实训教学中很不适合,进而在一定程度上对中职学生数控专业技能的发展造成了限制,更与中职教育的基本思想不符,即“理论教学以够用为度,强化操作技能训练”。
基于上述讨论,应该根据按照国家规定的对数控机床初/中级操作工的具体要求标准,并结合中职学校的数控实训的实际情况,编写以实际加工为主的教材是十分有必要的,使其在内容安排上按照实际的操作细节和顺序来进行,并能够结合大量的图例来说明实际问题。
(二)双师型的教师队伍建设。
中职学校的数控专业每年都要进行数控实训,而学生也在逐年的增加,目前来讲,老师都有着比较高的理论水平,但是实践动手能力方面却有着明显的不足。因此,双师型教师队伍的建设是有着它的必要性的,这属于软件建设层面。
数控实践指导老师,既要有扎实的理论基础,又要有良好的操作技能和丰富的实践经验,可以采取以下措施:
1.完善校内教师到企业参加实践培训的制度,比如,对于新教师来说,上岗前需要进行至少六个月的专业实践培训,在取得技能等级证书之后才能参与实训教学。
2.选派优秀教师到相关企业参与进行产品的设计等。比如,在机床公司参与CK6140数控车床和XK5025数控铣床等的研发,在生产实践中提高数控实训教学师资的工程实践技术。
3.选派优秀教师进行数控机床编程和维修的培训,并鼓励参加考取数控工艺考评员的资格。
4.聘请校外企业的相关技术专家来学校,作为兼职教师指导学生的数控实训,学校也会对兼职教师进行定期的培训,而且让其参与学校实训教材的编写,等等。
(三)加强数控实训基地建设。
1.扩建多媒体实训室,即虚拟的数控设备。由于数控机床的成本很高,设备较少,在进行数控实训时,经常是多人对一台数控机床进行操作,以致效率十分低。若对多媒体实训室进行扩建,使得学生能够每人一台“数控机床”,这样,学生的动手机会会大大增加,有利于达到实训的最终实践目的,这一点重点在下面的数控仿真软件中进行介绍。
2.实际数控设备的合理配置。数控实训基地中数控设备的配置,一方面要有应用性,另一方面要有“潮流性”,即要紧跟企业主流。比如,数控机床可以配置SIEMENS和FANUC等较常应用的系统,它们可以用于直接的生产,与企业机床设备是没有分别的。
3.通过校企合作,建立校外实训基地。通过与多家企业建立校外实训基地,学生在这些地方进行企业化的生产实训,直接参与真实的生产过程,锻炼分析和解决数控实际操作中的问题的能力。
(四)应用数控仿真软件。
数控加工仿真软件指的是,把虚拟现实技术应用于数控加工技能培训中的仿真软件,是把实际加工经验和教学实训知识结合在一起开发的软件,有着与实际机床相同的操作界面。数控技术的实践性是非常强的,学生在计算机上操作此软件的话,能够在很短时间里达到对数控车床和数控铣床,以及卧式加工中心等的各种操作都比较熟悉的程度。
运用此仿真软件来模拟的话,只需要在原有的教学过程中添加两个环节,即“仿真软件介绍”和“虚拟机床模拟”,教学时间大大缩短,且确保学生能够有足够的时间进行模拟操作,效率会得到大大的提高。
把数控加工仿真系统引入到中职学校的数控实训教学中,降低了成本,也比较好地解决了中职学校数控设备缺乏的难题,学生在使用数控仿真软件时,可以通过实例,分析典型零件的编制程序,还可以进行图形仿真,最终能够熟练掌握数控机床的实际操作方法,也为理论教学和实训教学之间架起一座实用的桥梁。
四、结语
数控实训是数控技术及相关专业非常重要的一门实践课程,对本专业的学生培养动手操作能力并尽快适应毕业后的岗位需求起着举足轻重的作用。数控技术专业实践教学,就成为培养数控技术技能人才关键的环节,也成为衡量各高校培养数控应用技术技能型人才水平高低的重要标志。本文就在中职学校如何进行有效的数控实训教学展开了探讨,对于目前的实训中存在的具体问题与对策进行了详细的阐述。另外,对如何提高数控实训教学质量给出了几点建议,主要包括在数控实训教材、数控实训基地建设、双师型素质教师队伍建设和数控仿真软件的应用等几方面进行的革新。
参考文献:
[1]宋海潮.高职院数控实训中存在的问题分析及对策[J].模具制造,2007,(2).
[2]肖爱武.数控实训教学中教学模式的探讨[J].中国现代教育装备,2006,(10).
[3]李恒.数控实践教学的新思路[J].高校理科研究,2006,(7).
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