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關鍵詞:數控銑床;加工工序;重要性;工序安排
一、引言
一般而言,數控銑床是中職學校機械專業學生技能實訓過程中最后學習的一類機床。原因在于,數控銑床是三維的加工設備,而且加工對象較為復雜,可以加工平面、臺階、各類成形槽、凸臺、鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、攻螺紋等,幾乎囊括了各類平面輪廓和立體輪廓的零件。在進行加工工序安排時,學生往往無從下手,感到非常困難。有的主次不分、內外不分,有的與數控車床混淆不清。此外,加工工序的制定合理與否直接影響著工件的質量、勞動生產率和經濟效益,因此數控銑床在加工過程中工序如何安排就顯得尤為重要。
二、數控銑床工序安排的一般策略
工序的安排是工藝設計中最重要的一環。為了達到零件的設計精度要求以及圖紙的相關技術要求,數控銑床加工工序一般應遵循以下原則:
1.先粗后精原則
先粗后精,是用去除多余材料的方式進行機械加工時一般都會采取的原則。對于數控銑床而言,簡單地講就是“大刀開粗,小刀清角”。粗加工時,以去除多余材料保留一定加工余量為主要目的,再依次精加工各個表面,既可提高生產效率,又可保證零件的加工精度和表面粗糙度。對于某些加工表面精度要求較高的零件,往往在粗、精加工工序之間,還會放置一段時間,使得零件表面的應力得以釋放,目的也是在于保證零件的加工精度。
2.先面后孔原則
對于支架類、箱體類零件,一般先加工平面,后加工孔。這是因為平面的面積大,以平面定位加工孔的夾具結構簡單、可靠,加工時可以確保定位可靠,夾緊牢固,從而保證孔的加工精度。其次,先加工平面可以消除鑄件表面的凹凸不平、夾砂等鑄造缺陷,為提高孔的加工精度創造條件,同時也便于對刀及調整。特別是鉆孔,孔的軸線不易偏斜。
3.先內后外原則
對于外圓與孔的同軸度要求較高的零件,加工時一般采用先孔后外圓的原則,即先以外圓作為定位基準加工孔,再以精度較高的孔作為定位基準加工外圓,這樣可以保證外圓和孔之間具有較高的同軸度,而且使用的夾具結構也很簡單。
4.連續加工原則
加工過程中,銑刀的銑削運動應當連續,應盡量避免加工中的停頓現象,特別是加工半封閉或封閉的內外輪廓時。這是因為零件、刀具、銑床這一工藝系統在加工過程中處于暫時的動態平衡彈性變形狀態下,若突然停頓,切削力會明顯減弱,就會使刀具在停頓處留下劃痕或凹痕。
5.先鉆孔后鉸孔、先鉆底孔再攻螺紋的原則
鉆孔操作,一般是鉆頭鉆孔,擴孔鉆擴孔,最后鉸刀鉸孔。當進行位置精度要求較高的孔系加工時,要避免把坐標軸的反向間隙帶入,從而影響位置精度。如果是螺紋孔,在攻絲之前,要先鉆底孔,然后攻螺紋,必要時需要二次攻絲。
以上僅是一些在實際使用過程中的工序安排策略,通常情況下,在定位夾緊時會考慮一次定位原則;對刀具的使用中,還會貫徹減少換刀次數的原則,目的在于減少空程,節省輔助時間;加工過程中,還會堅持機械加工中由遠及近,先主后次的原則;在進行工藝路線選擇的時候,還會尋求最短加工路線,最終輪廓一次走到完成,設置刀具的切入切出方向,用以保證零件的精度和表面粗糙度。總之,工序與工步的安排與劃分要根據具體零件的結構特點、技術要求等情況綜合考慮,并不能一一言盡。
三、總結展望
合理地確定數控加工工藝,對實現優質、高效和經濟的數控加工具有極為重要的作用。在中等職業教育中,面對我們職業學校的學生,方法比理念更為重要。在教學過程中,可以多進行案例教學,或者理實一體化教學,以典型的案例作為導入,確定數控銑床加工工序時,首先要對被加工零件進行工藝分析和處理,然后根據工藝裝備(如機床、夾具、刀具等)的特點擬定出合理的工藝方案。熟能生巧,實訓項目多了,教師引導多了,學生在數控銑床加工工序安排方面也就能如魚得水、駕輕就熟了。
參考文獻:
[1]華茂發.數控機床加工工藝[M].北京:機械工業出版社,2001.
關鍵詞:數控銑床;情景教學法;實訓教學;改革
1 引言
《數控銑實訓》是一門實踐性很強的專業課程。通過這門課程的學習,不僅要求學生掌握相關的數控銑床加工編程理論,同時還應具備數控銑中級工實踐技能水平。實訓課程是實現學有所用的重要途徑,實訓課程的改革與建設是專業改革和建設的基礎。在國家對數控人才大量需求的前提下,我們在數控銑實訓課程的改革中引入情境設計教學法,按照校企合作、工學結合、情境導向、任務驅動的課程改革模式,對數控銑實訓課程中的教學方法、過程及內容進行了重新整合,以情境模塊為主體,以綜合培養為目標,改革的主要目的是使學生獲得職業能力,滿足當今社會對數控人才的需求[1]。
2 情境教學法的設計及理念
情境教學法主要以情境為主體引導學生正確的學習方向,使學生由被動學習轉為主動學習,采取教中學,學中做,以學生為中心,工作過程系統化的教學方法,科學的教學設計,將學習內容轉化為具體的情境,通過過程考核來檢驗學習效果[2]。
3 情境教學法的實施步驟
情境教學法是在任務明確的情況下,將學習內容轉換為具體的情境模塊[3],在設計學習情境前,應熟悉本專業教學計劃,掌握本領域的能力目標和教學內容,教學內容即是每個學習情境的具體體現,將教學內容劃分為七個學習情境,通過這些學習情境的設計培養學生適應各個崗位的能力。
3.1 布置
組織教學:布置實訓任務,分組、站位、分工
實訓目的:分析圖紙,了解加工技術要求、參數、工藝等
3.2 優化
組織教學:聽取采納學生意見和建議、協助學生完成工藝過程的制訂
實訓目的:工藝分析與工藝路線設計、工件裝夾定位
3.3 計劃
組織教學:制訂加工計劃,分析加工中的重點和難點
實訓目的:編制加工工藝規程和加工程序,通過圖形仿真模擬校驗加工程序
3.4 實施
組織教學:裝夾、找正、對刀建立工件坐標系、建立刀具半徑補償值、工件加工
實訓目的:零件加工、機床維護保養、團隊合作
3.5 檢測
組織教學:通過自檢、互檢、教師抽檢的方法檢測工件
實訓目的:零件檢測、分析誤差原因
3.6 考核
組織教學:程序編輯、對刀建立工件坐標系、加工方法以及知識點采取過程考核
實訓目的:能夠獨立操作機床完成工件各工序加工
3.7 總結
組織教學:根據學生實際情況針對加工中典型問題進行集中講解,分析零件加工質量
實訓目的:自我總結在加工過程中存在的問題,分析零件加工質量并提出改進措施,填寫實訓報告
4 情境模式教學內容的設計
教學內容的設計容下:
項目名稱:平面凸廓類零件工程圖
教學目標:
(1)掌握數控銑床程序的編制與調試數控加工程序。
(2)掌握數控銑削加工工藝的制訂。
(3)能夠正確選擇刀具、夾具、量具以及切削用量的確定。
(4)掌握數控銑床刀具補償功能的正確使用以及刀補值的計算。
(5)掌握零件質量的檢驗與分析。
下面以平面凸廓類零件為例零件如圖1所示
能力目標:
1 專業能力:
(1)會選擇輪廓銑刀
(2)會編制輪廓零件加工程序
(3)會操作機床銑削輪廓零件
2 方法能力:
(1)會編制輪廓零件數控銑加工工藝
(2)會檢測分析輪廓精度及補償
3 社會能力
(1)培養獨立分析和解決問題的能力
(2)培養團隊協作能力
4 教學方法
任務教學法、情境教學法
5 教學組織
全班40-50人分兩組,每一組分成四小組,由兩位實訓指導教師共同指導。
6 教學環境
標準化實訓中心
7 教學資源
數控銑床
8 教學內容:
(1)數控銑床編程以及程序的調試過程
(2)零件銑削加工工藝的制訂
(3)零件加工刀具、夾具、量具的選擇和切削用量的確定。
(4)刀具半徑補償功能的應用以及粗、精加工刀補值的計算
(5)工件檢測與質量分析
(6)常用編程指令介紹
(7)設備維護與保養常識
教學重點、難點:
(1)常用編程指令介紹
(2)數控銑加工編程的基礎知識
(3)刀具半徑補償功能的應用
(4)工件質量問題分析以及處理方法
學生應具備的能力:
(1)具備讀圖能力
(2)具備機床的基本操作能力
(3)工件檢測與質量分析以及解決方法
5 結束語
采用情境教學法,教師除具備基本的教學方法之外,教師還應學會變通,根據實訓過程中的實際情況和每個學生的差異進行針對性的教學指導,以學生為本,將理論與實踐結合起來,使學生掌握專業操作技能的同時,不斷提高學生的獨立思考能力以及創新能力。實訓教師應該加強巡回指導,重視學生反饋,加強過程管理,加強安全防范意識,加強學生動手能力,針對動手能力較差或不愿意動手同學應采取引導措施。 數控銑實訓對于學生是學習的過程,對老師是不斷提高的過程。教師在教學中要關注專業動向不斷改進教學模式,完善教學方法,不斷提高教學質量,為社會培養出更多理論知識扎實,實踐本領過硬的優秀人才。
參考文獻
[1] 關于數控人才需求與數控職業教育教學改革的調研.華中科技大學國家數控系統工程技術研究中心報告.2009-10.
(上海工商信息學校上海201700)
摘要:基于工作過程的理實一體化教學,避免了傳統教學理論與實踐分離的弊病,充分體現了現代職業教育課程改革的先進理念。筆者對中等職業學校數控專業的“數控銑床加工”課程展開理實一體化教學探索和實踐,旨在以真實的產品為教學載體,整合相應的知識、技能和態度,提升學生的職業技能和職業素養,同時深化校企合作,推進教師“雙師”素質的提高。
關鍵詞 :工作過程;理實一體化教學;數控銑床加工;實施過程;實施策略
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1672-5727(2014)02-0099-03
在上海新一輪職業教育課程改革的背景下,我校數控專業從2006年開始,打破學科邊界,整合知識和技能,進行了學習領域型課程的設計和開發。2010年,數控專業開始進行基于工作過程的理實一體化教學探索和實踐。
筆者經過近兩年的實踐和研究,在“數控銑床加工”課堂教學中,嘗試為學生創設真實的工作情境,以典型的、真實的產品作為教學載體,按照工作過程設計學生的學習活動,采用理實一體化的教學方式,提高學生的職業技能和職業素養。
基于工作過程的理實一體化教學的理論依據
根據不來梅大學技術與教育研究所以勞耐爾(Rauner)教授為首的職業教育學專家的研究,所謂工作過程是“在企業里為完成一件工作任務并獲得工作成果而進行的一個完整的工作程序”,“是一個綜合的、時刻處于運動狀態但結構相對固定的系統”。所以,工作過程的意義在于“一個職業之所以能夠成為一個職業,是因為它具有特殊的工作過程,即在工作的方式、內容、方法、組織以及工具的歷史發展方面有它自身的獨到之處”。
理實一體化教學的理論依據來自建構主義學習理論。在職業教育中,它表現為將專業知識、專業技能以及對學生的職業素養的培養進行合理整合,融為一體。理實一體化的教學為學生營造了一種“職業角色”的情境,符合當代中等職業學校學生的學習特點。
基于工作過程的理實一體化教學的教學過程
基于工作過程的理實一體化教學就是使學生由被動學習轉為主動學習,在教學中采取以學生為中心、按照工作過程對課堂教學內容進行序化,將學習領域細化成具體的學習情境進行教學的過程。具體可分為以下幾個過程:導人情境,明確任務分析任務實施任務評價任務總結任務。整個過程,遵循產品生產加工的過程,也就是遵循數控技術人員從工藝分析、程序編制、零件加工、到零件檢測的工作過程。現以筆者2012年參加上海市中職校第六屆教學法改革交流評優活動的課堂教學過程為例展開論述。
導人情境,明確任務 “數控銑床機床實訓項目3:學校數控實訓中心接到學校某校企合作公司型號為EDS-210A的殼體下端蓋的數控銑削加工的訂單。(接單的半成品尺寸為64x50xl0)具體零件圖如圖1所示,請同學們制定工藝,完成零件的單件加工和批量生產。”這樣,在此階段明確任務的同時,也為學生創設了真實的工作情境,有效地激發了學生的學習興趣和責任心。
分析任務在分析任務階段,教師結合上海市《數控技術應用專業教學標準》、上海市職業技能鑒定數控銑工中級工(四級)的要求、學校所在區域的數控企業用工需求調研,充分考慮學生的認知水平、技能水平,結合三維教學目標的要求,提出以下教學目標:(1)知識目標:進一步理解刀具半徑補償在數控銑床輪廓加工中的作用。(2)技能目標:能熟練利用刀具半徑補償控制零件內、外輪廓尺寸精度;能利用百分表測量加工深度:能修改程序控制深度方向尺寸精度。(3)情感目標:培養質量意識,體會數控加工中精益求精的精神,提升職業素養。同時,根據“最近發展區”的原理,結合學生知識和技能水平,提供“如何修改刀補來控制尺寸精度”的flash動畫和“利用百分表測量深度”的視頻等學習資源,保證學生能順利實施任務。
實施任務實施任務階段,學生分組制定工藝,編制并校驗程序,進入零件單件加工階段。教師巡回指導,對操作中有困難的小組提供幫助,必要時現場演示,并注意發現學生操作過程中的共性問題和個性問題,提煉有效教學資源。同時,教師要及時引導學生充分關注操作規范和安全,培養學生良好的職業素養。
評價任務在評價任務階段,將企業用于質量檢驗的《QCI程表》(如表1所示)引入教學中,學生擔任質檢員,組內互相檢測。教師巡視、抽檢,了解學生完成情況。教師引導學生借助《工作過程自評表》(如表2所示)反思自己的工作過程是否做到了規范操作和安全操作,建立過程性評價與結果性評價并重的評價體系,努力提高學生的職業素養。
總結任務各學生小組對零件的完成情況進行反饋。教師引導學生結合自己的操作過程,總結這節課學到的內容,分享在操作過程中的經驗,并對生產加工的單件生產和批量生產做適當拓展,使所有學生的能力都得到提升。
基于工作過程的理實一體化教學的實施策略
選用真實產品作為教學載體,按照產品的加工過程設計學生的學習過程,在實戰狀態下,對學生展開知識和技能訓練在“數控銑床加工”這門課程中,筆者結合上海市《數控技術應用專業教學標準》、上海市職業技能鑒定數控銑工中級工(四級)的要求、區域數控企業的用工需求調研結果,充分考慮學生的認知水平、技能水平,共選用了7個真實的產品作為教學載體,形成了涵蓋數控銑床中級工(四級)水平的,難度呈現螺旋上升的產品加工案例集。例如,鋁制上套(WN-TXG-A-06)的數控銑削加工、鑄鐵真空泵中壁的數控銑削加工、EDS-210A殼體下端蓋的數控銑削加工等。為了解決生產與教學之間的矛盾,提高教學的針對性,在不影響產品加工工藝和產品質量的前提下,對有些零件的尺寸精度進行了項目設計,以便能讓學生在實戰狀態下,更好地掌握技能、理解知識。
按照工作過程系統化理念編寫校本講義、準備教學資源,更好地服務于學生的學和教師的教數控教研組的教師嘗試按照工作過程系統化的理念,梳理校企合作的資料和經驗,選擇合適的產品形成加工案例,按照產品加工流程重構教學內容,校企合作開發校本講義《數控銑床加工案例集》和配套教學資源庫(操作視頻、PPT、電子教案、學生實訓手冊等等),更好地服務于學生的學和教師的教。
改變傳統評價方法,積極引入企業質量評價方式,結果性、過程性評價并重將企業用于質量控制的《QC工程表》作為檢驗學生操作結果的評價方式,讓制造類企業注重質量的企業文化深入學生心中。用《工作過程自評表》引導學生關注自己的工作習慣、工作態度和工作紀律,提升學生的職業素養。
實訓設備、理實一體化教室的配合使用,相得益彰上課的場所選在學校數控實訓中心數控銑床加工區域,旁邊配有交互式智能電子平板的一體化教室,為基于工作過程的理實一體化教學實訓提供了條件。
教學效果分析
經過兩年的教學實踐,基于工作過程的理實一體化教學在“數控銑床加工”課程教學中取得很令人滿意的成效。
搭建了教師和企業技術人員的交流平臺.校企合作趨勢良好基于工作過程的理實一體化教學,從產品案例的選擇、知識和技能的整合到引入企業質量評價方式的過程,始終存在學校教師和企業技術人員的深入合作。企業在參與合作的過程中,也對這種教學方式下培養的學生寄予較高的希望,使校企合作呈現良好的發展趨勢。
提高了學生學習的積極性和主動性,教學效果良好兩年來,數控銑床中級工職業技能鑒定通過率一直超過市平均通過率20個百分點左右。學生的技能水平和職業素養有較大提升,實習期間能很快適應企業的實際工作環境,解決實際問題的能力也有很大提高。
激發了教師專業發展的熱情,“雙師型”水平不斷提高基于工作過程的理實一體化教學.需要教師既能實際操作,又能理論講授,對教師的要求提高很多,這也激發了教師專業發展的熱情。同時,與企業行業專家、一線工程師交流研討的過程也提升了教師的“雙師”素質水平。
一、中職項目教學現狀及存在問題
近些年盡管中職教學模式改革一直在進行,但存在重教育管理部門要求,輕教師培養;重教學進度完成,輕學生職業能力的培養,導致學生學習動力不足,對項目教學缺乏準備,學習效果難以顯現。
(一) 學習習慣不良
部分學生既不開動腦筋思考問題,也不配合老師把項目教學做好,只想投機取巧,蒙混過關,該做的實習實操不想動手或大打折扣,該做的筆記、該看的教材和資料也不認真看或根本不看,一切都指望老師一手搞定。
在老師這邊,原本應該嚴格要求的實習難度不得不降低,原本要求獨立完成作業也只能改為老師講學生抄,原本要求考取技能證才能畢業,也成為一句空話,教與學被“劫持”和被“脅迫”。
(二)師資培訓不到位
由于合作企業技術保密,政策的支持力度不大,專業建設的師資培訓往往不到位,教師到企業實踐成了為下企業而下企業,無法確定教師的雙師素質是否有提高,專業實踐和專業開發能力沒能得到企業技術骨干人員深度、全面的培訓,使教師在課程開發、完善方面存在很大的不足,教師到企業實踐的成果沒有落實到教學上。
在新課的學習中,老師將要講的知識點變為問題,由學生討論尋找答案。比如在講萬用表的使用時,將知識點轉化為:①萬用表由哪幾部分組成?②萬用表能進行哪些項目的測量?③這些項目的測量在萬用表的什么位置?小組在討論后,將答案展示出來,對不正確或不完整的地方,由其他組補充。在實操中,先完成并正確的組,可作為小師傅分配到其他組進行指導。真正做到“兵教兵,兵強兵的作用”。
三、激勵學生,評價方法多樣化
教師的評價對課堂教學評價起著導向作用。師生評價過程是兩者情感碰撞的過程,是激勵學生學習,進行合理導向的過程,也是學生自我調控,激發熱情,主動投入學習活動的催化劑。在以往的評價中,一般的做法是以考試或測驗為主,學生以一次考試或測驗成績評判整個學習過程。所以學生對學習過程缺失了興趣,只關注最后的考試結果。這種思想對學生學習過程的積極性是極大的打擊。筆者在教學中,采用了多種評價方法。比如:①課堂測評。每次課程,根據小組完成任務或回答問題的情況,給予小組評分,對每次課,小組得分第一名進行適當物質獎勵。②小組內互評,組長給組員的表現進行評分,組員給組長的組織和管理進行評分。③小組間測評。比如上完低壓電器后,筆者進行的考評方法是:第一,列出考評內容:認識電路板中的低壓電器;畫出這些低壓電器符號;講述他們的工作原理。第二,每組選出一名“小考官”,老師先對“小考官”進行資格評定,“小考官”需掌握相關內容后才有考核資格。第三,“小考官”再對其他組成員進行考評。
四、教書育人,德育貫穿其中
每次課程,設計一個德育課題:團結、合作、分享、聆聽、文明、禮儀等方面,目的是加強班風、學風的建設。每次小組有一定的德育分,比如以前在小組展示中或小組同學回答問題后,組員都不會對同學的回答給予掌聲鼓勵,當給出小組團結分后,在老師的引導下,小組成員都會對回答問題的同學給予掌聲鼓勵。
目前,“以學生為中心”的教學模式還需要更多的探索。因此作為職業學校的教師,我們可以在自己的教學過程中逐步地將這種模式滲透到課堂教學中,一步步地培養學生自主學習的能力和意識,處理好“教”與“學”的關系,加強“以學生為中心”的教學模式的實踐教學環節,才能培養出適應現代社會需求的、德才兼備的職業技術人才。
(三)實習原材料成本高
許多中職學校都遇到了機電類專業實習耗材大,實習成本高的難題,學校財政難以支持學生按教學計劃全員參與常規實訓,學生的專業技能培訓不允分。由于學校資源的限制,技能競賽培訓受限于選拔幾名種子選手的層面上,讓每個學生都參與技能競賽的設想難以實現,不利于全面提高學生的專業技能和職業素質。
(四)教學環境與工作環境不一致
由于認識不足,研究不深,工學結合也流于形式。為了達到教育部關于大力推進工學結合的要求,一些學校在原有的教學計劃中,生硬地嵌入“工”的內容,在沒有對工學結合人才培養模式進行認真研究的情況下,倉促上陣。在具體實施過程中,與企業溝通不順暢,管理上又存在盲點,導致了工學結合的形式大于內容。第五、六學期的頂崗實習,往往只是讓學生做一些瑣碎的簡單勞動,學生很可能浪費了許多寶貴的時間,卻沒有學到應當學會的技能,學生在企業能夠進行崗位輪換的比例也是少之又少。
(五)教學科研風氣不盛
科研創新平臺老舊,多以教研組為主,每月教研活動兩次,教研活動重點在宣講和執行學校的教學考評制度,組織一些聽課評課。這兩次教研活動后,基本沒有交集,教師教學工作各自為政,缺乏必要的溝通,很少,課題研究更少,教科研項目難以開展。
二、 項目教學能力培養策略與機制建設
(一)用邊學邊做的方式重構學習習慣
微型數控銑床產品開發制作和“學做一體化”的實踐,即以產品為教學活動載體,結合專業技能模塊,構建基于工作過程的項目化教材,讓學生在參與產品設計、加工、安裝、調試、檢測的一系列生產過程中,通過邊學邊做的方式,系統學習和掌握專業核心知識和技能指標。關鍵是把單個的項目與系統的專業知識有機結合起來,微型數控銑床產品的開發制作項目,完全符合專業教學需要。
(二) 教師在真實崗位項目教學中成長
通過微型數控銑床產品開發制作和“學做聯動”教學模式的實施,教師與企業技術專家深入溝通、相互啟發,在帶領學生邊學邊做的過程中,實現了知識的更新和技能的提高,保證了教學的質量,學會了設計項目教學。
(三)有效控制實習實訓成本
通過微型數控銑床產品開發制作,解決機電及相關專業實操高耗材、高成本的全國性難題。把學生制作的微型數控銑床成品用于教學,讓學生在微型數控銑床成品上完成產品的生產,實現對專業技能和專業知識的掌握。由于生產的成品是微型化的,材料的消耗已不成為問題,這就解決了實訓高耗材、高成本的難題,也解決了實訓環境與真實性(不是仿真)的問題。
建設一個數控機械加工實訓室需要上百萬元資金,還滿足不了一人一崗的教學要求。若使用我們師生開發的微型數控銑床只需要幾萬元,經濟效益特別顯著。
(四)學生在真實崗位項目教學中培養職業能力
通過微型數控銑床產品開發制作和“學做一體化”的教學實踐,解決了教學環境與工作環境不一致、實際產品同專業教學相脫離的問題。讓更多的學生參與到產教活動中來,使學生全員全程參與產品的生產過程,讓學生在享受生產帶來的成功感的同時實現技能的訓練。學生在“學做聯動”的教學模式下,通過自主學習、真刀真槍的實訓和及時的總結實現了技能的提升,有效保證了訓練的質量,也解決了競賽的普及化問題。過去和企業合作生產加工產品,很多與專業教學不符合或是缺乏教學的系統性。通過自主開發項目,編制符合專業的項目化教程,能夠很好地解決產品和專業對口銜接的問題。
(五)引導教師走上教科研道路
通過微型數控銑床產品開發制作、“學做一體化”的教學實踐,培養了教師的教育教學科研意識,努力由知識型向科研型轉變,更多教師積極投身于教育教學科研中來。開展了課程結構項目化、課程內容綜合化、課程形式多樣化、課程體系柔性化等四個方面的改革,突出了中職課程的應用特色,培養了教師的實踐能力、創新精神,提升了職業素質,學會了做課題。
關鍵詞:數控銑床 實訓教學 教學心得
隨著計算機技術不斷發展,數控機床的發展也日新月異。由于數控機床的大量使用,社會急需大批能熟練掌握現代數控機床操作的技術人員。我國近幾年數控機床雖然發展較快,但與國際先進水平還存在一定的差距,數控人才的培養不論在數量上還是質量上都有待于大力提高。實訓教學是我院教育的重要環節,關系到學生專業知識技能的掌握程度。實訓教師的恰當指導,是學生學習少走彎路,更快更好地掌握技能的關鍵。筆者結合本院校數控實訓教學就數控銑床實訓教學談幾點心得。
一、精心準備第一次實訓課內容
熟話說:興趣是做好事情的前提。要最大程度上激發學生對數控實訓的興趣。興趣是影響學生學習的一個重要因素,如何提高學生的學習興趣對學好課程是至關重要的。往往是學生剛接觸新的工種的時候,學生學習的興趣很高,但是有時候不能堅持下,因此,作為數控實訓老師,第一次課的好壞會直接影響學生今后的學習興趣、工作態度以及理想志向的培養與樹立。筆者通常用以下方法來引導和教育學生。我院參加數控實訓的學生都是在大二、大三的學生,他們即將面臨的問題是——就業。抓住他們這個心理,為了能讓他們畢業后能找到滿意的工作,給他們播放視頻介紹數控機床出現的背景、發展歷程、生產特點以及未來的發展趨勢讓學生知道數控加工技術是現代機械制造的新手段,它具有加工精度高、質量穩定、加工適應性強、生產率高、勞動強度小等特點。讓學生知道現在所學習的、未來所從事的是一項有技術含量的專業,不但社會地位高、勞動強度低、工作環境舒適,而且工資待遇不菲。讓他們對未來充滿信心,從而激發他們的學習自覺性和主動性。
第一次上課快要結束的時候要特別強調安全操作,規范操作、文明生產的必要性,讓他再看幾個安全事故的視頻,讓他們從心底知道安全操作的重要性。讓學生認識到安全文明生產是未來幸福生活的根本前提和保障。養成文明生產的良好習慣和嚴謹負責的工作作風,不斷培養較好的職業素質。
二、采用邊教邊學的教學方法
我把理論課放在數控銑床的旁邊上課,邊上理論邊講解,學生有不懂的或不理解的內容,直接到銑床的邊講解,問題在現場解決,這樣學生上課就能更好、更快的掌握數控銑床的操作。
三、積極推進數控加工仿真系統的教學
數控加工仿真系統具備對數控機床操作全過程和加工運行環境仿真的功能。教師可以通過數控編程的教學來完成各加工操作過程的教學,使原來需要在設備上才能完成的大部分教學功能在這個虛擬制造環境中實現。在學生掌握一定的工藝和編程的基礎上,在機房運用數控仿真軟件對實訓項目進行模擬加工。在此過程中,教師可以使學生對機床的面板有進一步的了解,并能通過仿真結果檢驗刀具軌跡、程序編寫是否正確。由于運用數控仿真軟件大部分實訓內容可先通過仿真軟件實現,這樣就可以為下一步學生實際機床操作打下良好的基礎,使實訓的效率和速度都得到大幅度提高。此外,出于現實的考慮,在學生中全面開展數控加工仿真系統的教學,將它作為上機實訓前一項必備的預備功課,將會使學生在理論學習與上機床操作之間增加一個非常有益的緩沖階段,從而大幅度降低學生由于對機床不熟悉而導致的錯誤操作,這對于學生的安全、機器的保護與材料的節約都是非常有益的。
四、教學中不忘加強安全教育
在實訓教學中安全教育是非常重要性的,我院工程訓練中心做到了“安全第一,提高技能”的宗旨。我院數控實訓教學是完全按照企業一樣的安全培訓,上課之前要上安全教育課,在實際實訓中,僅僅有安全知識是不夠的,必須把學到的知識運用到實際中去,因而還要十分重視安全技能的教育和訓練。安全技能是從實際生產過程中總結提煉出來的,一般情況下,都以學習、掌握“操作規程”等來完成,有的通過教育指導者的言傳身教來實現。但無論用什么方法,受教育者都要經過自身的實踐,反復糾正錯誤動作,逐漸領會和掌握正確的操作要領,才能不斷提高安全技能的熟練程度。
結束語:
幾年的數控機床實訓教學讓我知道了數控實訓教學不僅僅是一門課程,還是學生為自己將來幸福美好的生活打下堅實基礎的重要階段。實訓教師還應注意學生興趣的啟發與引導,注重學生文明生產和安全操作習慣的培養,精心設計安排實訓內容,提高實訓教學質量。
參考文獻:
[1]張貽搖《數控技術技能訓練》北京理工大學出版社.2011.3
[2]張南橋《數控技能實訓教程》機械工業出版社.2009.2
[3]蔣建強《數控加工技術與實訓》[M].北京.電子工業出版社.2004
一、師生共同強化安全責任
無論是對學生還是實訓老師,安全責任都應放在首位。在實訓教學中,師生都應嚴格遵守數控機床安全操作規程,把安全教育貫穿于實訓過程的每一個環節,包括每一個實訓課題、每一個操作機床的人。特別是對于少數平時學習態度不夠端正、有些自由散漫的學生,實訓中要特別對其進行耐心細致的安全教育,方可上崗操作
機床。
下面以FANUC 0i立式數控銑床為例進行說明。
二、數控銑床安全操作要點
1.開機回參考點
開機前應檢查壓縮空氣壓力和機床各處的油是否在規定范圍內,開機后必須要回參考點以建立機床坐標系。但回參考點時,應注意機床停留位置,X、Y、Z各坐標軸應大概處于中間位置,如果太靠近參考點,回參考點時很容易造成超程。因此,如果太靠近參考點應先將機床手動操作到中間位置再回參考點,回參考點時最好養成應先回Z向的習慣,可避免有時機床上裝有過高的工件而撞刀。
2.充分熟悉數控銑床面板及性能
實訓時教師第一次講解完機床基本操作后,應給予每一個學生充分的時間去操作機床,熟悉數控銑床各坐標軸的正負方向,熟悉機床操作面板上的各按鈕及其功能和系統操作面板上的各按鈕及其功能。在接下來的對刀環節上才能夠避免因為不熟悉正負方向而造成的撞壞對刀工具或刀具;熟悉機床操作面板可避免因為不熟悉造成的誤操作。例如,“空運行”,如果在自動加工時忘了將此按鈕關掉,結果就會出現撞刀的情況。
3.建立正確的工件坐標系
工件坐標系以G54~G59指令建立,正確的建立工件坐標系是安全加工的保障,工件較簡單時一般都只采用第一工件坐標系G54,因為G54是開機默認指令,不會因為初始化時沒有輸入而產生差錯。對刀建立工件坐標系后,應對工件坐標系的正確性進行檢查。可以在MDI方式下PROG頁面輸入如下指令:
G90 G54 G94 G40 G49 G17 G21;
G00 X0 Y0;
G43 G01 Z50 F600 H_;
并運行此程序。
其目的是將刀具移動至工件坐標系原點上方50mm處,從而驗證工件坐標系是否正確。
三、正確的程序編制
加工程序的正確性是保證機床安全和加工出合格零件的前提。首先,理論課要細致講解程序編制的方法,如程序的開始部分一般采用固定的格式:
G90 G54 G94 G40 G49 G17 G21;
G00 X_ Y_;
G43 G01 Z_ F800 H_;
M3 S_;
…
以上程序,在剛開始練習時,為了保證安全,Z方向下刀至安全平面時也應采用G01指令降低速度。
除此之外,教師還應教授學生保證程序正確的方法。第一,自查,編完程序后對程序進行檢查,修正錯誤。第二,互查,根據班級學習情況找出班級學習成績較好的同學,來做檢查程序檢查的檢驗員。第三,采用仿真軟件仿真加工驗證程序的正確性。第四,輸入機床后,還要仔細檢查程序是否有輸入錯誤,如果是采用數據線傳送方式只檢查有沒有傳送錯誤,如果沒有采用計算機仿真驗證,也可以利用機床的圖形功能檢查程序,一般是采用“機床鎖定”或“Z軸鎖定”的方法,使移動部件被鎖定或Z軸位移鎖定。在這里特別要注意,如果使用“機床鎖定”或“Z軸鎖定”的方法,在解除鎖定后必須重新回機床參考點,否則會造成因機床坐標系丟失而撞刀。除了使用“機床鎖定”功能外,還可以利用機床的工件原點偏移功能,對工件坐標系進行偏移。在“OFFSET SETTING”功能頁面下,選擇“工件系”,“EXT”坐標系中將Z0改為Z100,即將原工件坐標系向Z正方向平移100mm,此時直接將程序運行,即便程序中X、Y圖形有錯,也可以避免撞刀的發生。程序修改至完全正確后,方可進行銑削加工。
四、程序運行前檢查
首次運行的程序,除了上一步的程序檢查外,還應檢查以下各處:第一,檢查EXT坐標中各值是否清為0(有時加工預留的值除外);第二,檢查當前所用刀具的長度補償和半徑補償值是否正確;第三,機床鎖定或Z軸是否鎖定,特別注意如果前面有鎖定一定要手動回參考點后才能運行程序;第四,將主軸倍率調整到100%,將進給倍率調整到較小值如10%~30%,程序運行后視運行情況再慢慢調高進給倍率至合理值。
關鍵詞:數控銑床;項目教學;目的;設計;實施
一、數控銑床編程與操作項目教學法的背景
目前,操作數控銑床的校本教材雖然也是本著“以工作任務為中心,以項目為主體”,但還存在一些問題。
1.課程內容的完整性、系統性欠缺,輕視知識的實用性和實踐技能
中職數控專業的學生數控銑床教學實踐短,基本不能加工出實用的成品。教師、學生參與實際生產的機會很少。這樣的教學脫離了生產實際,教師、學生的實際生產能力得不到提高,特別是學生不能體會到實際生產的時間要求、質量要求、廢品率要求、成本要求、產品精度要求等。
2.授課內容缺乏新穎性
雖然在職業學校學生主要是實踐能力的培養而不是設計,但是教師也要抓住機會使學生產生設計的理念,教學內容趨向產品化。現在我校學生基本上是一個一個工種的學習,如機電專業的學生所學的車工、鉗工、數控車、數控銑、電工操作、CAD/CAM等等,基本上每次課程的教學實例都是從教科書里搬出來給學生講的,缺乏和實際的機械產品的結合,不利于學生綜合能力的形成。
3.在教學效果上,缺乏真實的工作氛圍,學生職業素養難以養成
實訓基地忽視了企業文化的建設,特別是與自己學校聯辦的企業文化宣傳,企業產品的介紹,生產流程,企業人員的文化素質和能力的要求等等,學生在學校實訓感受不到身臨其境的感覺,學習起來壓力不大,動力不足。
二、實施項目教學法的目的和意義
實施項目教學法的目的是培養學生的自學、觀察、動手、研究、分析、互助等等方面的能力。我們在教學中是以項目為引導,以任務為驅動開展的教學活動。項目教學法教學有利于培養學生獨立分析問題、解決問題的能力,有利于培養學生自學能力和團體協作能力,能充分調動學生的學習積極性,使學生在完成“項目”的過程中激發學生的學習愿望和學習興趣。
三、項目教學設計的實施
1.教師要明確實習目的,制訂出實習目標,籌劃好整個實習教學的全過程。教師要使學生在思想上、知識上、物質上做好參加實習的準備。教師要布置好實習現場和實習環境,準備齊全設備、工具、工件、材料。
2.教師布置本節課的總任務,把總任務分成若干個子任務,子任務要說得具體詳細,讓學生有條不紊地完成每天的工作量,做到日日清。
3.教師要講清本課題實習的意義、任務和要求;講清本次實習的設備、工具、材料及使用方法;明確工藝過程、技術要求、操作要領、安全規程。教師要盡量采用先進的教學手段和直觀的教學方法以及現代化的教學設施,從視覺、聽覺和觸覺等多方面調動學生的學習積極性,使學生進一步加深對生產加工的理解。
4.教師采用互補方式對學生進行分組,這樣有利于學困生的轉化,也有利于培養優等生的團結協作意識。
5.學生進行操作練習,教師組織實施項目。學生操作過程包括:程序輸入―工件裝夾―裝刀對刀―輸入刀補參數―進行零件試車―零件加工等步驟。這一過程教師要對學生進行示范指導,對學生提出的問題及時給予解答,規范學生的操作,養成良好的行為習慣,并注意安全生產教育。
6.教師要在實習過程中以巡回方式對學生進行全面的檢查和指導。在檢查指導中,教師一要做到腿勤、眼勤、腦勤、嘴勤、手勤;二要注意發現典型,帶動全體;三要采取個別糾正、集體指導、學生演示等多種靈活的指導方式。
7.教師總結講評,主要根據每個學生在該項活動中的參與程度、所起的作用、合作能力及成果等進行評價,可先由學生自評、互評,之后再由教師評。在評價過程中,師生共同討論在項目工作中出現的問題,最終教師對整個過程進行總結。
四、總結
從數控銑床編程與操作課程采用項目化教學的實施效果來看,雖然取得了比較明顯的效果,但還有許多有待進一步完善的地方。
1.教師的輔導地位不容忽視
在教學中,教師不僅要親手教會學生如何使用機床,還要引導、指導、輔導學生完成新零件的工藝設計、刀具的選用、程序編制以及加工、測量,同時輔助學生解決一系列可能出現的問題。
2.教師的教學要使學生更快地適應生產環境,教師所選的教學內容越是貼近生產實際,教學效果就越好。
總之,實施項目化教學推動了教學革新,改變了傳統教學模式,為學生提供了更加有效學習的良好環境。在整個教學過程中,既發揮了教師的主導作用,又體現了學生的主體作用,使課堂教學的質量和效益得到了大幅度的提高。
參考文獻:
【關鍵詞】一體化教學 課程設計 教學設施
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2013)03-0093-01
一 課程認識
依據數控技術專業調研編制《數控專業人才培養方案》,結合數控技術專業技能抽考標準,找準數控編程與操作課程的位置。
1.課程定位
數控編程與操作課程是集中對機械制圖、數控加工工藝、工程材料與刀具、機床夾具、測量技術等前期課程的綜合應用課程,是數控技術專業的核心專業課程。
2.培養目標
熟悉機床數控系統功能,掌握數控加工工藝與數控編程指令,并能正確應用所學指令編寫數控加工程序,熟練數控機床的操作,能夠按圖紙要求加工出所需零件。
對應就業崗位:工藝員與程序員、數控車床操作工、數控銑床操作工、數控加工中心操作工。
二 課程整體設計
結合課程標準、技能抽考標準與所選教材,將教學主要任務分解為車削與銑削兩大模塊:
1.車削模塊
以薄壁類零件的數控車削加工為主要任務,完成數控車床的基本操作;簡單軸類零件的加工;復合循環指令的編程及其加工;內孔的車削編程及其加工;切槽加工;螺紋零件加工;數控車削加工質量控制;綜合件加工;軸類零件的編程與車削加工抽考考核。
2.銑削模塊
以箱體類零件的數控銑削加工為主要任務,完成數控銑床的基本操作;槽的數控銑削加工;外輪廓的數控銑削加工;孔的加工;數控銑削加工質量控制;箱體類零件的編程與銑削加工抽考考核。
以車削模塊為例,主要采用案例教學、教學做一體、問題探究法教學,啟發式教學等教學方法。該模塊的教學實施與考核評價如下:
教學實施:按單件生產安排其數控加工工藝,編寫出加工程序。以小組形式進行,毛坯材料為Φ50×80mm的45鋼件毛坯;每個同學發放一個完整毛坯,該毛坯須完成整個零件圖紙要求方可提交給任課老師,對于在各單項實施過程中產生的廢品,由學生自行分析找出廢品原因,并寫出書面報告提交給任課老師,共同分析確定該廢品產生的原因,以提高生產效率,保證學習質量。
考核評價:(1)個人考核:每組每個同學提交實訓工件,工件應該是完成了所有教學項目的成品零件,該零件應符合加工圖紙要求,由任課老師根據學生的職業素養、零件加工工藝卡片填寫情況,以及按照零件評分標準綜合考核學生個人成績。(2)小組綜合考核:以技能抽考題庫為依據隨機選取抽考題目。每組抽考1~2名學生進行考核。抽考學生代表所在組完成較復雜零件的加工工藝以及編程加工。
學生最終考核以個人考核與小組考核為準,其中之一考核不合格者計為該門課程不合格。
三 教學單元設計——復合循環指令
教學目的:數控車床操作規范要求及安全文明生產要求;車削復合循環指令G71/G70的程序編制與應用;調頭加工平端面保證總長;游標卡尺、千分尺的使用及零件質量檢測方法。
教學重點:外圓數控車削加工指令 G71/G70;零件的質量檢測。
教學難點:調頭加工保證總長;零件的質量檢測。
教學實施:首先由教師講解與示范案例,并完成示范工件車削加工,然后學生完成相關任務。具體步驟:讀懂工作任務即零件加工圖紙;講解數控車復合循環程序的格式要求與應用;講解車削加工切削用量的選取以及粗精加工的程序編制;小組討論完成零件加工方案并填寫工藝卡片;編制加工程序以及注意事項說明;分組進行操作練習;教師巡視指導;組內每位同學獨立完成零件的加工。
四 課程總結
數控編程與操作課程采用一體化教學實施以來,與課程改革前的傳統理論教學加實訓的模式相比較,成果顯著。具體表現:(1)以小組形式展開教學,學生學習過程中存在對比性,學生學習該課程的積極性明顯提高;(2)教師現場教學并加工演示,學生比較直觀地接受新知識,降低了學習的盲目性與難度,對新知識的理解消化時間明顯縮短;(3)教室轉換成車間,多媒體教學與現場演示相結合,將難度系數較大的知識點簡易化;(4)教與學的任務更加明確,小組間比評,小組成員間的互幫互助,學生學習成績差距明顯減小;(5)綜合性、多樣化的考核制度,增強了同學間的交流,同時也提高了同學們的團隊協作精神。
一、《數控銑削實訓與考級》項目教材的開發
數控銑工是數控專業核心課程之一。配套教材《數控銑削實訓與考級》以就業為導向,以職業能力為本位、以職業實踐為主線、以項目訓練為主體的原則進行編寫,借鑒國內外職業教育先進教學模式,突出項目教學,課程內容參照數控銑工國家職業標準,成系列按課題展開,考評標準具體明確,直觀實用,可操作性強。它把提高學生的職業能力放在突出的位置,加強實踐性教學環節,使學生成為企業生產服務一線迫切需要的高素質勞動者。
該課程將每個項目分解成工藝分析、數控編程、數控銑床操作和零件加工等若干個任務,有利于學生在任務驅動下,自主學習、自我實踐,也有利于教師組織教學。本課程第一模塊為數控銑工中級技能訓練,第二模塊為數控銑工高級技能訓練。第一模塊15個項目,第二模塊20個項目。各校可根據具體情況選擇符合中高級數控銑工國家標準的項目進行訓練。
通過該課程的學習及實訓,學生能掌握如下的知識和技能:編制較復雜零件數控銑工工藝;掌握數控銑工的編程知識與操作規程,會編制數控銑工的一般程序;學會選用刀、夾具,學會測量并進行誤差補償;熟練掌握CAD/CAM軟件的應用技術,根據零件圖樣進行三維建模和運用CAD/CAM軟件自動編程及后置處理;具有良好的工作習慣,較強的產量和質量意識,樹立學生間、師生間團結協作的精神;通過第一模塊15個項目和第二模塊20個項目的訓練,通過技能鑒定考核,取得數控銑工中、高級職業資格證書。
二、《數控銑削實訓與考級》內容結構舉例
第一模塊:數控銑工中級技能訓練項目14:綜合加工訓練二
任務1:工藝分析及處理。零件圖樣分析、工藝分析、工件裝夾、切削用量選擇
任務2:程序編制。手工或自動編程
任務3:機床操作。對刀設定工作坐標系、程序模擬與調試、工件加工、在線測量
任務4:質量檢測和評分。按數控銑工國家職業標準要求檢測
三、項目課程教學中的問題
1.項目課程如何組織實施?
組織實施項目教學的一般步驟:選擇確定項目名稱與內容要求―設計項目任務書―組織項目學習小組,各項目小組接受任務并在教師輔導教學后組織討論分工―學習、搜集、整理與項目相關的知識和信息―制訂制作方案―教師點評并組織修改完善方案―組織實施方案(項目制作)―項目總結并展示相應成果―師生評價交流、提高相關能力與水平。
在教學過程中要改革傳統的教學模式,建議采用理實一體教學法和項目教學法進行。要發揮分層教學、小組合作學習、學生自主學習的優勢,提高教學效益和學生獨立操作能力。
項目教學法是一種師生通過共同實施一個完整“項目”工作而進行的教學活動,是將一個相對獨立的項目,從信息收集、方案設計、項目實施到最終評價,由學生在教師的主持下以小組合作工作形式自行組織完成的。學生通過該項目的進行,了解并把握整個過程及每一環節中的基本要求。采用項目教學法,能將某一教學課題的理論知識和實踐技能結合在一起,有利于培養學生分析問題、解決問題的綜合能力,而小組分工形式則有利于培養學生的團隊合作精神。
本課程重點在數控編程和零件加工上,數控編程方面建議結合仿真模擬軟件采用理論實踐一體化進行教學,零件加工方面宜采用項目教學法進行訓練。本課程的難點在工藝分析上,建議采用小組合作學習加以克服。
2.如何評價?
實施項目教學能有效貫徹“以學生為中心,在做中學”和“以能力為本位,在評價中學習”的現代職教理念。重視學習過程評價,強化綜合實踐能力考核,力求能充分反映學生不同智能類型和水平。采用觀測、現場操作、工件制作、提交實踐報告、作品評價、自評、第三者評價、小組組長評價等多種方法對學生進行評價,最后由教師作出綜合評定。
經過第一模塊的實訓后,參加中級技能鑒定考核,取得中級職業資格證書。經過第二模塊的實訓后,參加高級技能鑒定考核,取得高級職業資格證書。
3.師資、設備如何配置?
按每學期兩個班,每班45名學生配置,每班配置2位專業教師,一主一輔。數控銑床或加工中心8至10臺。AutoCAD網絡版45個節點一套;CAXA制造工程師等網絡版45個節點一套。數控銑工模擬軟件網絡版45個節點一套。CAD/CAM機房一個,計算機50臺(建網)。
四、項目課程教學中的體會
1.教師在項目教學設計時應做到五個“突破”。
突破45分鐘授課制,推出項目教學專用實驗實訓周;突破單一學科、單一教時教學設計的傳統,推出跨學科綜合項目或單元教學內容綜合設計制作項目;突破學習場所的限制,學生可根據需要在實訓室等不同場地進行自主性學習、研討和制作;突破教學方法的單一性,加強交流研討、資料檢索收集、社會調研、現場參觀學習等職業能力的培養和指導;突破任務的單一性,選用項目可由n個工作任務組成,在任務驅動下,合作完成某一項目的制作。