机电类专业金工实习中数控加工教学

摘 要：阐述了由传统的金工实习向现代工程训练转变的必要性以及数控加工在金工实习中的地位,并分析了数控加工教学的问题所在.详细介绍了金工实习中数控教学的组织方式,对数控教学内容和教学方法进行了优化.

关 键 词：金工实习；数控加工；教学改革；技能鉴定

作者简介：陈秀宏（1979-）,女,河北唐山人,河北科技师范学院欧美学院,讲师.（河北　秦皇岛　066004）原大明（1980-）,男,山东文登人,东北石油大学秦皇岛分校,讲师,燕山大学电气工程学院硕士研究生.（河北　秦皇岛　066004）

中图分类号：G642.44文献标识码：A文章编号：1007-0079（2012）32-0096-01

金工实习是高等工科院校的一门基础性实践课程,是工科学生在校期间重要的实践环节.许多工作在工业第一线的工程师们,普遍认为金工实习是大学期间印象深刻、影响深远、终生受益的重要课程之一.[1]随着科学的发展、制造技术的日新月异,工业产品的设计制造由传统生产方式向现代生产方式过渡,新材料、新技术、新工艺在工业制造中被大量采用.为了适应新的形势,紧跟时代的步伐,使学生熟悉现代先进的加工方法和技能,有必要也必须在金工实习中加入数控加工的内容,让每位学生都有学习数控加工的机会.这样,培养出来的“能文能武”的学生才能够跟得上时代的步伐、满足社会的需求,学校才能达到培养高素质人才的教学目的.

一、开展数控加工教学存在的问题

现在,大多数学校的金工实习安排都是以车、钳为主,铣、刨、磨、热处理等工种为辅.而河北科技师范学院（以下简称“我校”）近几年虽然不断加大数控设备方面（数控车床、铣床、加工中心）的投入,但与学生实习需求相比,还不能满足需要.另外负责指导数控加工的专业教师人数不多,且教师队伍不稳定,也一定程度上影响了数控教学的效果.再有每年数控加工教学的费用很大,这包括机床维护、材料损耗、工具磨损等,而且数控机床本身技术先进,操作相当繁琐,对于学生来说在短时间内难以掌握.这些因素都制约了金工实习中数控加工教学的开展.

二、优化数控加工教学体系和组织方式

1.合理利用设备,科学组织实习

我校现有数控机床设备包括：4台数控机床和4台数控铣床并构成了维修中心,进行机床维修内容实习；4台数控车床和4台数控铣床并构成了生产中心,进行机床生产内容实习；1台带有刀库的数控铣床且构成了加工中心,进行多刀具加工内容实习.

为了充分利用数控机床设备,做好实习的组织工作.实习前,为每台机床配备相应的工具（游标卡尺）、刀具和毛坯；[2]学生采用分组轮换制,按照工种分组,每个小组8～11人,从中选出一人担任组长,负责整个小组的实习工作,如收发实习日志、报告、总结等.实习中,小组定时交叉轮换,采取分组讲课、分组实习操作,避免了加工过程中的冲突,使每个学生都能接触到实习的全过程；指导教师进行全程跟踪,对加工工艺、加工步骤、操作方法进行指导,确保实际操作过程中的安全,保证产品质量.在加工制造过程中,以小组为单位,集中大家的智慧,共同研究加工方案,解决遇到的困难和问题,分工协作,取长补短,互相学习,互相提高.[3]

2.重视教师培养,构建教师队伍

在教师方面,学校重视对教师的培养,定期组织教师进行相关培训；[4]同时加强教师责任意识的培养,督促教师充分利用现场实习和与学生紧密接触的优势,把握数控加工教学的内容与要求,提高教学效果.此外,教师可以通过和学生相互交流,受评价反馈的启发,自觉学习新知识、新技术,提高操作技能,来满足金工实习教学的要求,从而提高自身的各方面能力.2006年至今,已先后有2名金工实习指导教师获得国家高技能人才培训工程师资培训资格,3名指导教师获得数控铣工职业资格证书.技能型教师队伍初步形成,保证了数控加工教学的顺利开展.

3.虚实结合,建立虚拟制造实验室

实际数控加工过程中,常常为了校验数控程序的正确性,需进行一次或多次试切,同时数控加工参数也需要不断调试,直到确认数控程序能够完成预定的加工要求.这样不仅浪费资源、效率低下,而且可能因操作过程中的碰撞或干涉等问题造成经济损失.[5,6]

为此,我校建立了由1台教师机和30台学生机组成的计算机虚拟制造室,用数控加工仿真软件VNUC代替数控机床硬件,以“软”代“硬”,有效地弥补了数控机床的不足,也可以很好地解决以上问题.VNUC具备对多种数控系统机床操作全过程和加工运行环境仿真的功能,使原来需要在数控设备上才能完成的大部分教学功能可以在这个虚拟制造环境中实现,改善了金工实习教学条件,建立了一种新的“展示—仿真—操作”相结合的教学模式,做到虚实结合.不但大大减少了设备、工件材料和能源的消耗,降低了实习成本,而且又不存在安全问题,学生可以大胆地、独立地进行学习和练习,有效保证了数控加工的实习效果及安全.

4.完善教学手段,提高学生综合素质

（1）在整个实习过程中,对学生的纪律严格要求,严格执行考勤制度,[7,8]制订了学生实习守则,保证了良好的实习秩序,使实习各环节有条不紊地进行.同时提高了对填写实习日志、清理机床场地、遵守各工种安全操作规程等要求,对学生的综合工程素质培养起到了较好的促进作用.

学生可以自己动手操作和综合运用所掌握的内容进行自我设计图形和程序,经指导教师修改审查,确认无误后,将编制的程序输入数控机床,装夹毛坯和刀具,进行对刀操作,单段运行没有问题后再进行自动加工,使学生对产品生产的全过程有一个直观的了解.例如,数控车床加工的国际象棋,数控铣床加工的“Love”、“熊”、“耳环”、“和平鸽”、“奥运五环”、“车标”等图案,都极大地提高了学生的学习兴趣,这样既使学生学到了现代加工知识,提高了操作技能,又锻炼了其综合设计能力.

指导教师根据学生独立操作完成的工件,从设计水平、构思及造型等方面给出该工种的成绩,并指出存在的问题,使学生对自己产品的得分有明确认识,对于提高学生的质量意识观念有一定作用.