数控铣削加工的理论教学与实践教学
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作者: 何细林
摘 要: 现代数控技术是综合计算机、自动化控制、电气传动、精密测量、机械制造和管理信息等技术而形成的一门边缘学科。现代数控技术的应用越来越广泛,需要更多的数控技术人才。作为数控技术应用的一个重要工种,数控铣削加工在职业教育中的比重也逐渐加大,本文作者就在职教中的数控铣削加工教学谈谈自己的一些看法与体会。
关键词: 数控铣削加工教学 理论教学 实践教学
一、理论教学
(一)传统教学。
数控铣削加工教学与其它学科一样,传统的教学是完成其基本教学的重要途径,是一种在教室里通过师生的双向交流而完成知识传授的教学形式,可借用传统教学工具,采用讲述、举例、对比、图示、练习等教学方法,恰当地将知识点分解,把复杂的问题简单化,把抽象的问题形象化,使学生易于接受。然而,不同于其他专业课的是,数控铣削加工教学的实践性非常强,有很多问题很抽象,单纯地靠课堂讲解、练习等方法很难较好地完成理论教学,所以,必须进一步将理论问题实践化,将抽象的知识形象化,这在传统的课堂里很难达到。
(二)电化教学。
电化教学是利用计算机、投影仪、音响等多媒体设备,适当地将教学内容配上声音、图像、动画等,从而使学生更易于接受教学内容的一种教学形式。如果在数控铣削加工理论课中,适当地运用这种多媒体教学,则很多较难讲述清楚的抽象问题,就能形象地表达出来。一个好的电教课件能通过合适的声音配以恰当的说明来突出重点、难点和疑点问题,能反复演示一些较难理解的知识点等。比如,在讲述一个较复杂的三维曲面零件的加工时,其加工顺序、换刀、刀具选择等都是较难掌握的,对于初学者来说,一般很难作出最佳选择,如果用课件,以动画的形式将多种可能的方案一一演示出来,让学生进行比较,则最佳方案就一目了然,而学生也更容易地接受这种比较式的学习方法。
(三)仿真系统的使用。
数控仿真系统是指能在计算机上模拟数控机床各种操作的,利用局域网的功能,让学生坐在计算机前模拟地完成数控机床的各种操作,教师能对学生每台电脑进行实时监控与现场教学。对于经济实力薄弱,没有足够机床设备供学生实操的学校来说,是一种很好的教学模拟系统。而且,只要能正确使用电脑,学生就能安全操作,不会造成任何由于操作不当而带来的人身伤亡与机械设备的损害,既使是有足够实操设备的学校,在仿真系统设备上教学,对于初学者来说,也是最佳的学习方式。
二、实践教学
对于数控铣削加工教学来说,实操训练是一项最基本也是最重要的教学内容,学生只有掌握了铣床的各种基本功能、众多数控指令的运用和操作命令的使用方法,以及采用软件对工件进行三维造型与自动编程,才有可能顺利地进行零件加工训练。学生要尽快地掌握这一训练内容,必须做到以下几点。
(一)规范化、高标准的实操要求。
任何实操课都要求规范、标准:一是课堂组织规范。课堂做到秩序井然,有条不紊,形成一个高标准的教学组织形态,为学生营造一个良好的实操练习环境。二是操作规范。做到每位学生每个操作动作都很规范、标准,这样才能确保每堂课的正常进行。三是在训练进度上要求有一个高的标准,每堂课后,都要求学生达到一个什么水平,并予以评价、比较,给予适当的褒奖与激励。这样才能确保每堂课安全高效地进行,才能达到实操课的真正目的,所以,在实操课前制定一个完整、可靠、规范的实操要求和安全规则是必要的。
(二)科学分组,以优辅差,共同进步。
数控铣削加工的教学任务不仅是让学生学会怎样操作一个系统的数控铣床(任何两个系统的数控铣床之间都存有差别),更重要的是让学生学会数控铣削加工的学习方法,使他们通过自学掌握各种铣床的操作,只有这样,培养出来的学生才能满足外界社会的需要,才能适应社会的发展。然而对于一个班的学生的教学,很容易出现下列情况:一是优秀的学生接受能力强,老师的讲述、示范等都能较容易的掌握,在学习的过程中可能不会遇到太多问题,特别是一些难度不大但又容易出现的错误,或是容易被忽略的问题,他们可能遇不到。也许有很多人认为在学习的过程中没问题是好事,其实不然,因为没遇到问题不等于没问题,对于学习,没遇到问题本身就是最大的问题。学生在一帆风顺的学习过程中是不可能学到太多的,特别是解决问题的能力,可能得不到明显的提高。二是一些基础较差的学生,就可能受到很大的压力,一方面是来自教师的,一方面是来自其他同学的,还有自己的心理因素,等等。随着教学的推进,积累的问题也越来越多,容易产生自卑的心理,认为自己笨,“破罐子破摔”。三是优秀的学生没有一个比较的参考点,容易满足,容易助长学生“不过如此而已”的心态,从而造成止步不前的状况。这些现象都是极有可能出现的,这样就会使整个班集体的学风变坏,慢慢地造成整体退步的现象。
面对这些情况,我认为“以优辅差”的方法是比较好的。实操课一般都是分组练习的,有很多教师都由学生自行分组或随随便便将学生分成若干组,也不作任何调查分析,这是不可取的。科学的分组能使其达到最优配置,比如根据学生的学习态度、性格、悟性等情况,合理地安排每组成员,这是比较好的。最起码要做到的一点,我认为就是要优劣搭配,每组都要安排优秀的学生作为组长,全面地带动同学进行实操训练。这样做我认为有以下优点。
1.优等生能帮助教师进行教学辅导,使教师有足够的时间照看整个课堂,有利于整个课堂秩序的维护,保证实操课安全、正常地进行。
2.每组的后进生都有优等生进行辅导,能及时、高效地解决问题,而且同学之间的沟通比师生之间更容易。
3.教师有足够的时间和精力解答那些优秀生无法解决的问题,这样优秀生的进步就比较快,有利于学生的可持续发展。
4.后进生能够得到更多的辅导与帮助,他们的学习也就会逐渐好起来。自信心也会得到进一步的提高,而由于优秀生辅导后进生时,也会遇到许多自己没有遇到过的问题,使他们多了很多思考问题与解决问题的机会,无形中培养了他们各方面的能力。
5.同学之间互相帮助,更增强了班级凝聚力,使他们能更加团结一致,齐心协力,共同进步。
(三)综合训练。
数控铣削加工实操综合训练主要是集毛坯选择、装刀、对刀、程序编制(自动编程与手工编程)与调试、试切加工等于一体的操作练习,其中重点与难点就在于编程与对刀,而加工则是体现前述操作正确与否的关键,在这一阶段很容易出现各种事故,如撞刀等。所以,这一训练阶段一定要妥善管理,谨慎教学,以保证教学工作正常、高效地开展,我认为这阶段的教学有必要做到以下几点。
1.健全教学管理机制。
数控铣削加工综合训练是在学生基本上掌握了各项单独操作(如编程对刀等)后,集所有操作步骤一次性完成的一种操作训练,要一次性完成从毛坯选择到零件加工这一过程中的每一步操作,其难度较以前的基础训练有了很大的提高。这一阶段很容易出现安全事故,所以必须有一个健全的教学管理体系,如此才能确保教学的正常进行。
首先,要有一个完善的实操规范和安全规则,对操作的每一个动作都做到严格要求,一定做到规范、标准(这在基础训练中同样重要)。其次,我认为采取组长负责的竞争教学机制也是一种较好的方法。因为教师不可能时时刻刻都跟着每一位学生,为了确保安全,就必须每组、每台机床设备都有一个能代表教师进行严格管理和示范操作的学生作为组长,课前教师首先对组长进行严格的培训,使他们预先就熟练地掌握本次课的知识点与操作技巧,了解课堂的注意事项,上课时他们全权代表教师进行本组的教学与管理。教师再适当地加以激励,使组与组之间形成一种相互竞争,互相促进的局势。这样既能体现“以优辅差”的优越性,又能基本能确保每堂课的正常进行。
2.高标准、分层次的综合训练。
综合训练的难易程度取决于工件的复杂程度,一般实操应由易到难,分步骤、分层次地进行。比如,首先可以练习二维工件的加工(采用手工编程),然后是单个三维工件(采用自动编程),最后可以进行复杂三维工件的加工练习(采用自动编程)。这一阶段必须规定好练习内容、训练要求、时间、零件检测标准等。这是一个主要的技能训练、锻炼学生操作技能、技巧的一个阶段,所以,必须花大量时间和精力。
其次,“自由训练”也是值得提倡的。它很容易让人想起“放羊”式的教学。这里所讲的“自由”是高标准、高要求下的自由,并非完全放手任学生胡来。这是在前阶段综合训练基础上的升级。在这一阶段,教师规定了学生的训练步骤和达标方案。比如,第一,要求学生自己设计零件图形和尺寸及技术参数,并以图纸的形式表达出来,以备教师检查。这一步要求学生不仅懂得铣工工艺的有关知识,而且必须具备公差、制图、三维造型与自动编程等相关专业知识,对于学生来说,难度是较大的,但它也给了学生自由发挥的机会,有利于他们个性的发挥,培养他们综合的专业能力。第二,学生必须根据零件的需要选择刀具,有时甚至需要在教师的指导下自己设计并磨出所需刀具。因为学生自己设计的工件通常形状怪异,难度很大,在练习的过程中通常会出现许多意想不到的困难和问题,这自然就会加大学生的练习难度,也拓宽学生练习的知识范围。第三,因为工件是由学生自己设计的,所以他们的兴趣会很高,有时,有的学生还有可能会遇到高难度的问题,他们会互相商量,勤奋思考或询问老师,直到将问题解决。在这一学习过程中,学生在无形中会学到很多书本上无法学到,教师也难以教会的知识。我认为,教是教方法,学也是学方法,也只有这样高度发挥学生自主性的教学才能培养出更优秀的学生。
当然,这样的“自由训练”也不是一味地鼓励学生往难处钻,而是要循序渐进,分层次、分步骤地进行,有的学生想“一步登天”,想一下子就能自己设计并加工出非常复杂的工件来,这是不现实的,还有些学生可能会认为偷懒的机会来了,可以弄虚作假,胡乱抄袭,这也是不可取的。所以,教师在检查学生的设计图纸时,就应该严格把好关,严格控制这些好高骛远或想瞒天过海的学生。其次,教师也可以采取一些措施引导学生设计各种自己力所能及的零件,以真正达到“跳一跳,摘颗桃”的教学效果。比如,评分不以工件难度大小为标准,而以完成质量好坏和与前次相比是否有进步为尺度,鼓励学生在练习时做到由易到难,步步为营。
以上是我在几年的数控铣削加工教学中,从理论学习、实习教学、综合训练三个方面作的一些总结与探讨。数控铣削加工教学,没有任何的经验可以借鉴,只有慢慢摸索,故任重而道远。
参考文献:
[1]谈高职数控技术教学.电大理工,2004,(1).
[2]数控技术教学探讨.教育科研,2007,(10).
[3]高职数控实践教学内容改革与教学模式探索.晋城职业技术学院学报,2009,VOL 2.
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