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数控技术从发明到现在,已有近50年的历史。随着中国经济的不断发展,世界制造中心的逐步建成,使得企业对各层次数控人才的需求日益旺盛,人们对于数控技术重要性的认识也在不断加深,因而,数控技术应用专业已成为热门。我校从87年就开始数控技术的教学,多年的实践与探索,使我们感到数控实习教学中的硬件与软件建设对专业的建设非常重要。在此,笔者想就这方面,结合自己的工作体会,谈一下看法与想法。
数控实习教学中的硬件建设
数控实习教学中的硬件建设主要是指数控设备的配备。俗话说:“巧妇难为无米之炊”,数控硬件的建设关系到数控实习教学能否正常进行。通过多年来的实践,笔者认为在数控硬件的建设上重点要考虑以下二个方面:
1. 数控设备的配备要考虑到“四性”
大家知道,数控设备是以数控系统为代表的新技术对传统机械产业的渗透而形成的机电一体化产品,它本身代表了先进的生产方式,是机械制造行业现代化的标志,但引入教学领域,就必须从学校的教学特点来考虑,具体在配备时要考虑到“四性”:
(1)全面性。数控技术应用涉及到加工中心、数控机床、数控切割及电脉冲等加工领域,从技工教学的特点出发,就要考虑到设备配置的全面性。即在配置时,应配备包含数控车床、数控铣床、加工中心、数控线切割及数控电脉冲等在内的几种常用数控设备,以满足数控技术应用、模具设计与制造、CAD/CAM/CAPP等方面实习教学的需要。
(2)规模性。实习教学的特点是“动手”,数控设备达不到一定的规模,实习训练时间就得不到保证。但数控设备价格较高,因此,若从经济的角度考虑,一般应先使数控车床达到一定的规模(10台左右),以基本满足实习教学的需要。另外,若从学校培养的目标来考虑,如果以中级工为主,则可适当增加车、铣的数量(以车为主);如果以高级工为主则可适当增加铣床与加工中心的数量(以铣为主)。
(3)实用性。实践操作用的数控设备应采用生产型,这既是教学的需要,也是实战的需要。其生产加工能力强,可以便得教学课题进一步拓展,有助于学生操作技能的提高。基于这方面的考虑,我校数控技术培训与考核基地所配备的云机产数控车床、纵横国际股份公司产的数控铣床,台中精机股份公司产的加工中心、苏州三光股份公司产的线切割与电脉冲都是工厂用于生产加工的设备。
(4)先进性。主要指所选用的设备应代表数控技术发展的趋势。一是数控系统要先进;二是应采用交流数字驱动系统,伺服及控制方式应为伺服电机驱动的半闭环或闭环进给系统;三是一些设备的技术指标及配置要优化,如电机功率、主轴转速可选大一些;采用PC和CNC的结合技术,以提供良好的人机界面等。
2.数控系统的配置要考虑到便于教学
前面讲到,数控系统的配置要先进,这主要是指①开放性要好,易实现高速、高精加工。②要有高级的复杂功能,易实现各种插补。③有强大的联网通讯功能,能支持标准的FA网络及DNC连接。另外,还要有先进的操作维修性能,同时还应是全功能开放。这是其一。
其二,要适合当地企业及国内数控系统的使用主流,尽可能集中1—2个左右数控系统,并形成系列与阶梯。如我校对数控车床采用了SIEMENS 802D、FANUC 0—TDⅡ系统,对数控铣床采用了FANUC 0- I系统,对加工中心采用了FANUC 18MC数控系统的配置。这样,FANUC系统形成了中、高档系列。
其三,要有图形显示及错误诊断功能。这一点对于实习教学非常重要,通过刀具轨迹图形显示,能最大限度地避免程序输入中的错误,减少撞车损坏设备现象;通过诊断功能,能较快地找出出错的原因,便于修改修复。同时,这些功能也是进行直观教学的有效方法之一。
数控实习教学中的软件建设
如果说实习教学中的硬件建设是专业开设的基础,那么软件建设则是提高教学质量的保证,这主要涉及到教学模式、教学方法及教材等方面的建设。具体在建设时,应考虑如下:
1、运用“模拟教学+实践教学”的实习教学模式。模拟教学是指采用能够编程且模拟加工过程的教学软件进行编程练习与模拟操作练习的教学。实践教学是指采用数控机床进行实际操作训练的教学。运用这两方面结合的实习教学模式可以取得如下效果:
⑴有利于实习教学的开展。由于数控设备价格不菲,其价格决定其不可能象普通机床一样,做到一人一机。但是,采用与现有数控设备配套的数控模拟教学软件,通过网络系统,就可以很好地解决实际教学设备不足的问题,如我校在数控初、中级教学层面上,采用了SuperMan CNC系统及数控车、铣编程模拟器进行教学; 在中、高级教学层面上采用了与学校实际数控设备配套的SIEMENS 802D、FANUC OTD等数控系统的模拟加工教学软件用于实习教学,就收到了很好的效果。这样做,一方面可以通过分组轮换上设备进行操作,来分流因设备数量不足所造成的学生拥挤或空闲,而可以安排没有机床操作的学生进行编程练习。另一方面,通过显示与模拟,可以最大限度地发现实际操作中的错误,从而避免撞刀、撞车等事故发展。
⑵有利于学生操作技能的掌握与提高。数控实习教学主要是解决①学生的编程方法与技巧。②学生实际操作技能与分析、解决问题的能力。通过这样的教学模式,能够起到循序渐近,逐步提高的作用。首先,学生通过大量的编程与模拟练习,既可以使学生熟悉数控系统的操作,学会编程,掌握编程技巧,而且也可以使学生对整个加工的过程做到成熟于胸,在真正操作时,不至于过分紧张,确保人、机安全。其次,学生在编程与模拟过程中产生的问题,通过实际操作进行验证,有利于提高其学习兴趣,帮助其提高分析与解决问题的能力。再次,学生操作技能的提高,还是需要靠“实战”。通过实战,学生可以学习动态情况的处理方法,比如:手动与机械方式测定机床间隙的方法;对刀过程与技巧;加工中的实际尺寸的测量与尺寸控制及补偿;刀具磨损时的对策等等,这样,既有利学生真正掌握机床的操作与加工的方法,又有利于其对数控机床操作规范与要求的掌握,以及操作技能的提高与操作技巧的养成。
2、培养“双师型”的师教,实施“课题制”教学。教师既能讲授专业理论,又能指导实习操作,这既是现代职业技术教学对教师的要求,也是该专业建设的需要。由于数控技术专业理论对数控操作起着重要的指导作用,因而教师对实习环节与课题的熟悉,就能很好把握基本专业理论教学中的重点,真正做到理论联系实际,理论为实习服务,实习为理论提供论证的平台。而运用“课题制”教学,就是通过“双师型”的教师在实习教学中,根据实习课题,先讲专业理论,解决是什么的问题;再指导实习,解决怎么做的问题,最大限度地避免教学中的重复、脱节等现象,最大限度地提高教学效果与效率,提高教学质量。
3、编写与现有数控设备相结合的实习教材。由于技校用的有关数控实习方面的教材往往会与学校实际使用的数控设备及数控系统不附(如数控系统类型及功能的拓展模式,机床自身的操作特点等),教师讲了书本,又要补充现有设备规定的编程与操作要求,使得教学中的“教与学”矛盾非常突出。因此,编写与实际使用设备相符的实习操作教材显得犹为重要。具体在编写中除了要考虑到国家职业标准、技能鉴定规范及教学计划与大纲的要求,划分好实习课题外,还应结合学校适应市场的培养目标,结合现有设备,按照课题制教学的要求,把涉及到与实习课题有关的专业理论、工艺知识以及自动编程技术等内容编写进实习教材,只有这样,才能编出满足教学要求与市场需求的实用教材。
4、实施附合教学要求的产教结合。在数控实习教学中,由于设备自动化程度高,很适合产教结合。产教结合的开展,一方面有利于提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,另一方面也有利于提高学生适应工厂企业管理与生产方式的能力,能够培养学生的工时意识、产品意识、质量意识。具体实施时,应考虑到加工产品的合理选择,这是产教结合的关键。既要克服“拼”设备的现象,又要满足教学过程的展开,将课题的要求融入产品的加工中。因此,选择小批量的、形状较为复杂的产品的加工,当为首选。同时,还应通过运用企业生产管理模式的运作,来确保产教结合的正常开展。
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