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【關(guān)鍵詞】PLC梯形圖;思維;培養(yǎng)方法
一、PMC的介紹
一般來說,控制是指啟動所需的操作以達(dá)到給定的目標(biāo)下自動運行。當(dāng)這種控制由控制裝置自動完成時,稱為自動控制。PLC是為進(jìn)行自動控制設(shè)計的裝置。PLC以微處理器為中心,可視為繼電器、定時器及計數(shù)器的集合體。在內(nèi)部順序處理中,并聯(lián)或串聯(lián)常開觸點和常閉觸點,其邏輯運算結(jié)果用來控制線圈的通斷。與傳統(tǒng)的繼電器控制電路相比,PLC的優(yōu)點在于:時間響應(yīng)速度快,控制精度高可靠性好,結(jié)構(gòu)緊湊??垢蓴_能力強,編程方便,控制程序能根據(jù)控制的需要配合的情況進(jìn)行相應(yīng)的修改,可與計算機相連,監(jiān)控方便,便于維修。從控制對象來說,數(shù)控系統(tǒng)分為控制伺服電動機和主軸電機作各種進(jìn)給切削動作的系統(tǒng)部分和控制機床輔助電氣部分的PMC。PMC與PLC所需實現(xiàn)的功能是基本一樣的。PLC用于工廠一般通用設(shè)備的自動控制裝置,而PMC專用于數(shù)控機床輔助電氣部分的自動控制,所以稱為可編程序機床控制器,簡稱PMC。
在圖中,能夠看到,X是來自機床側(cè)的輸入信號(如接近開關(guān)、極限開關(guān)、壓力開關(guān)、操作按鈕等輸入信號元件,I/Olink的地址是從X0開始的。PMC接收從機床側(cè)各裝置反饋的輸入信號,在控制程序中進(jìn)行邏輯運算,作為機床動作的條件及對設(shè)備進(jìn)行診斷的依據(jù)。Y是由PMC輸出到機床側(cè)的信號。在PMC控制程序中,根據(jù)自動控制的要求,輸出信號控制機床側(cè)的電磁閥、接觸器、信號燈動作,滿足機床運行的需要。I/Olink的地址是從Y0開始的F是由控制伺服電機與主軸電機的系統(tǒng)部分側(cè)輸入到PMC信號,系統(tǒng)部分就是將伺服電機和主軸電機的狀態(tài),以及請求相關(guān)機床動作的信號(如移動中信號、位置檢測信號、系統(tǒng)準(zhǔn)備完成信號等),反饋到PMC中去進(jìn)行邏輯運輸,作為機床動作的條件及進(jìn)行自診斷的依據(jù),其地址從F0開始。G是由PMC側(cè)輸出到系統(tǒng)部分的信號,對系統(tǒng)部分進(jìn)行控制和信息反饋(如軸互鎖信號、M代碼執(zhí)行完畢信號等)其地址從G0開始。
二、M,S,T功能的處理
注:在M代碼中有一些為系統(tǒng)專用的M代碼,本身系統(tǒng)會發(fā)出相應(yīng)的F地址,它們不需要另行譯碼。
程序結(jié)束代碼:M02-F9.5/M30-F9.4
程序選擇停止:M01-F9.6
程序停止:M00-F9.7
系統(tǒng)專用不需要PMC處理的M代碼
子程序呼叫/返回:M98/M99
宏中斷:M96/M97
中斷信號G53.3
三、結(jié)論
在PMC程序中,使用的編程語言是梯形圖(LADDER)。對于PMC程序的執(zhí)行可以簡要地總結(jié)為,從梯形圖的開頭由上到下,然后由左到右,到達(dá)梯形法結(jié)尾后再回到梯形圖的開頭、循環(huán)往復(fù),順序執(zhí)行,從梯形圖的開頭直到結(jié)束所需要的執(zhí)行時間叫做循環(huán)處理時間。它取決于控制規(guī)模的大小。梯形圖語句越少,處理周期時間越短,信號響應(yīng)速度就越快。梯形圖使用的是FANUC LADDER III軟件進(jìn)行編輯。
通過PMC程序可以控制數(shù)控機床自動運行,那么我們通過編寫相應(yīng)的指令與系統(tǒng)內(nèi)部指令匹配,就可以查看其狀態(tài),對機床功能進(jìn)行修改及相應(yīng)編程,這樣我們在進(jìn)行機床排故時就可以事半功倍。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]祝紅芳.PLC及其在數(shù)控機床中的應(yīng)用[M].人民郵電出版社出版社,2007(10)
關(guān)鍵詞 數(shù)控加工工藝 數(shù)控編程 模擬加工 實踐教學(xué)
中圖分類號:G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
數(shù)控加工工藝與編程課程是一門專業(yè)課程,通過學(xué)習(xí)本門課程,使學(xué)生能應(yīng)用數(shù)控加工工藝編寫數(shù)控程序。同時,掌握數(shù)控機床的操作,并且具有對其它種類數(shù)控機床的了解和使用能力。根據(jù)以上的要求,從以下幾個方面對教材、教學(xué)手段、數(shù)控模擬仿真教學(xué)、實踐教學(xué)和輔導(dǎo)等方面談一談我們的做法。
1 數(shù)控加工工藝與編程課程的準(zhǔn)備
為了在數(shù)控加工工藝與編程教學(xué)中取得較好的教學(xué)效果,在教材選擇、教學(xué)手段、數(shù)控仿真教學(xué)、實踐教學(xué)和輔導(dǎo)等方面做了許多準(zhǔn)備工作。
1.1 授課對象
開設(shè)數(shù)控加工工藝與編程是機電一體化和數(shù)控技術(shù)專業(yè)的高職班的學(xué)生,上課時間安排在第五學(xué)期,在學(xué)生學(xué)過本專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程和部分專業(yè)課程之后開設(shè)的。
1.2 教材
在教材選擇上不強調(diào)統(tǒng)一使用一種版本,作法是在選用參考書基本內(nèi)容的基礎(chǔ)上,從工程實際出發(fā),以應(yīng)用型為主導(dǎo),加強實際應(yīng)用部分的講解和訓(xùn)練。
1.3 教學(xué)手段
在數(shù)控加工工藝的教學(xué)過程中,主要是把機械加工工藝的基本知識和數(shù)控加工工藝的相同之處和不同點作比較,使學(xué)生充分了解數(shù)控加工工藝的特點。制作數(shù)控加工工藝的CAI教學(xué)課件、工裝夾具、刀具與工藝參數(shù)的選擇以及加工過程等用動畫片的方法演示。結(jié)合課程內(nèi)容,在授課開始和教學(xué)過程中插播數(shù)控加工的教學(xué)光盤。從感性上了解所學(xué)的內(nèi)容,了解數(shù)控加工的全過程。
教學(xué)手段主要有多媒體教學(xué)課件,計算機輔助編程軟件,計算機數(shù)控模擬仿真加工軟件和數(shù)控加工教學(xué)光盤等。通過以上教學(xué)手段,使學(xué)生更容易掌握數(shù)控編程的每一個環(huán)節(jié)。
1.4 輔導(dǎo)與考核
數(shù)控加工工藝與數(shù)控編程是實踐環(huán)節(jié)較強的課程,在課堂教學(xué)和輔導(dǎo)課中,引導(dǎo)學(xué)生自主完成數(shù)控程序的編制??己朔椒ú捎美碚摽荚嚭陀嬎銠C數(shù)控仿真加工兩種方式。理論考試為基礎(chǔ)知識。數(shù)控程序編制考試,根據(jù)題目編寫加工程序,通過計算機數(shù)控模擬仿真加工出工件。這樣可以全面地考核學(xué)生對數(shù)控加工工藝和數(shù)控編程的掌握情況。
2 教學(xué)方法
數(shù)控加工工藝與數(shù)控編程課程中,數(shù)控加工工藝方面的知識,要求學(xué)生應(yīng)具有一定實踐方面的知識和綜合運用能力,對這些知識的學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí),采用集中講解要點和分散于后續(xù)的數(shù)控編程的課程中學(xué)習(xí)兩種作法。如刀具材料和刀具選擇的內(nèi)容放在計算機數(shù)控仿真加工中學(xué)習(xí),通過選擇刀具選項,根據(jù)工件的加工要求,刀具與工件的相對運動關(guān)系和刀具在機床中的安裝位置選擇刀具,根據(jù)加工工件的材料選擇刀具的材料,根據(jù)機床,工件的材料、尺寸和刀具等選擇切削加工參數(shù)。
另一方面,是數(shù)控編程,這部分內(nèi)容對初學(xué)者是不容易掌握的,數(shù)控程序編制的內(nèi)容看似容易,但編寫出符合加IT藝要求的數(shù)控程序,仍然需要時間和數(shù)控編程知識的積累,需要認(rèn)真講解和示范。
2.1 教學(xué)設(shè)計
(1)在授課過程中圍繞基本知識點的講解,采用課件的形式可以做到動靜結(jié)合,將知識點的學(xué)習(xí)和欣賞現(xiàn)代數(shù)控加工結(jié)合起來,使學(xué)生對這門課程產(chǎn)生濃厚的興趣、豐富的想象空間和強烈的求識欲望。從教學(xué)中學(xué)生的反映和教師的教學(xué)體會看,很多學(xué)生開始是很想把這門課程學(xué)好的。但是往往在聽過幾次課之后,信心就有所動搖,甚至認(rèn)為不能學(xué)會所學(xué)內(nèi)容。怎樣解決這一問題呢?怎樣使學(xué)生能輕松學(xué)好這門課程呢?這樣就提出了一個問題,怎樣能使所教的內(nèi)容為學(xué)生接受,教師在準(zhǔn)備講課內(nèi)容時,不能一味追求知識點的講解,而應(yīng)該把學(xué)生對課程內(nèi)容的理解和掌握放在第一位,特別是在開始講解數(shù)控編程的時候,常用的基本指令和數(shù)控編程格式,不要認(rèn)為簡單就一帶而過,而應(yīng)該把數(shù)控編程的基礎(chǔ)內(nèi)容講解透徹,使教學(xué)節(jié)奏和學(xué)生的接受能力相結(jié)合。同時,采取課堂互動教學(xué)和與學(xué)生交談,指定對象的內(nèi)容提問,課堂隨時小測驗等方法。了解學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的接受和掌握情況,以此為根據(jù)來確定教學(xué)進(jìn)度。
(2)通過實踐教學(xué)和計算機模擬仿真數(shù)控加工仿真,增強學(xué)生的感性認(rèn)識。通過數(shù)控仿真加工,測量各部分的尺寸,使學(xué)生對數(shù)控編程,數(shù)控程序調(diào)試和數(shù)控加工的全過程有所了解。之后在教師的指導(dǎo)下,讓學(xué)生自己編寫簡單的數(shù)控加工程序,用計算機數(shù)控仿真加工并檢測所加工的工件的各部位尺寸,驗證所編的數(shù)控加工程序。通過簡單工件的數(shù)控編程,會增強學(xué)生對數(shù)控編程的認(rèn)識和學(xué)好數(shù)控編程的信心。
(3)回到課堂教學(xué),對數(shù)控指令和數(shù)控程序作進(jìn)一步介紹,就會使學(xué)生輕松地跟上講課的節(jié)奏,對后續(xù)教學(xué)大有好處。在黑板上講解數(shù)控程序,能使學(xué)生跟上編寫程序的思路,把一個數(shù)控指令和使用時的注意事項講清楚,在學(xué)會了一種指令和注意事項后,就能達(dá)到理解數(shù)控指令和基本應(yīng)用規(guī)則的能力,學(xué)會解決問題的方法。
(4)在介紹數(shù)控指令時,注意不要把數(shù)控指令一下子都介紹給學(xué)生,這樣效果不好。集中將幾個基本的數(shù)控指令,一個一個地都搞清楚之后,剩下的數(shù)控指令就容易掌握了。
2.2 教學(xué)過程的重復(fù)
數(shù)控程序的編制,數(shù)控指令與數(shù)控程序段編寫中應(yīng)注意的細(xì)節(jié),對初學(xué)編寫數(shù)控程序的學(xué)生還是較難掌握的。因此,在這部分的教學(xué)中,采用了三步式教學(xué)方法。
(1)課堂教學(xué),把要介紹的基本內(nèi)容,通過課件,觀看光盤和錄像,講解等形式,從整體數(shù)控加工開始,即觀看數(shù)控機床加工工件開始,到分散精講數(shù)控指令、數(shù)控程序格式和數(shù)控程序段的其他相關(guān)內(nèi)容結(jié)束。
(2)完整數(shù)控加工程序的編制。學(xué)生編寫用基本數(shù)控指令組成的數(shù)控加工程序。經(jīng)計算機數(shù)控仿真加工,檢驗所加工的工件??杉由顚W(xué)生對數(shù)控程序整體的了解。
(3)總結(jié)學(xué)生所編制的數(shù)控程序。從以下幾個層面分析一個完整的數(shù)控程序:①程序?qū)哟畏置?;②?nèi)容正確;③工序安排和各項工藝參數(shù)選擇合理。
在計算機數(shù)控仿真過程中還可以了解到學(xué)生對刀具的選擇情況。在此基礎(chǔ)上,可以進(jìn)一步介紹簡化程序指令與使用方法。如單一循環(huán)指令和多重循環(huán)指令的內(nèi)容,討論加工誤差的影響因素和其它的內(nèi)容。如刀具半徑補償,刀具磨耗補償,坐標(biāo)系和機床使用與操作方面等內(nèi)容,使學(xué)生了解和掌握數(shù)控程序編寫的內(nèi)容和編制方法。
(4)集中實習(xí)。一般為兩周時間。集中實習(xí)可以加深對所學(xué)數(shù)控編程和數(shù)控機床操作的掌握。此階段分為兩步:①計算機數(shù)控仿真加工??梢韵葟臄?shù)控車削加工仿真學(xué)起,在掌握了數(shù)控車削加工編程和仿真加工之后,數(shù)控銑削加工,數(shù)控加工中心加工以及各種電加工方法的加工仿真就更容易學(xué)了。數(shù)控仿真可以檢驗和調(diào)試數(shù)控程序,又可以學(xué)會數(shù)控機床的操作。②數(shù)控機床操作。仿真加工與在真實數(shù)控機床上加工,在操作者的感受上是有很大差別的,需要多次示范,重點是要做好手動操作機床的練習(xí),特別是手搖操作和進(jìn)給倍率轉(zhuǎn)換過程的練習(xí),做好試切對刀操作。在這一教學(xué)過程中要特別強調(diào)機床操作上的安全。
3 結(jié)束語
數(shù)控加工工藝與編程教學(xué)方法的變革,受益于數(shù)控教學(xué)軟件,計算機數(shù)控仿真軟件和各種數(shù)控機床的投入。有了這些教學(xué)媒體和教學(xué)設(shè)施。如何引導(dǎo)學(xué)生把所學(xué)的知識綜合的應(yīng)用于數(shù)控加工工藝的擬定,加工參數(shù)的選擇和操作數(shù)控機床上。對于初次接觸這方面內(nèi)容的學(xué)生仍然是一個難點,要使學(xué)生學(xué)好這門課程應(yīng)以基礎(chǔ)知識,基本數(shù)控指令和數(shù)控車床的基本操作為主要講授內(nèi)容,有一個好的開端,才能實現(xiàn)學(xué)會一點通曉整體的目的。在教學(xué)過程中要及時找出和發(fā)現(xiàn)的問題,了解學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的掌握情況,要經(jīng)常與學(xué)生溝通,要善于總結(jié),掌握課程的教學(xué)規(guī)律,采取切實可行的教學(xué)方式使學(xué)生在這門課程的學(xué)習(xí)中達(dá)到熟練應(yīng)用的能力。這方面還有許多工作要做,在促進(jìn)教學(xué)水平的提高方面仍需要進(jìn)一步討論。
參考文獻(xiàn)
[1]晏初宏,數(shù)控加工工藝與編程[M]北京:化學(xué)工業(yè)版社,2006:1-255
關(guān)鍵詞:數(shù)控車大導(dǎo)程螺紋;轉(zhuǎn)速改變亂扣;精確測試變化規(guī)律;編程補償變化值
大導(dǎo)程梯形螺紋一般都是多頭螺紋,車削時需要分粗精加工進(jìn)行。精加工需要選擇低切削速度,粗加工需要選擇高切削速度,這樣數(shù)控車加工時會造成螺紋的亂扣。為了解決螺紋的亂扣問題本文進(jìn)行了深入的分析與探索。
1.數(shù)控車加工螺紋產(chǎn)生亂扣的原因分析與解決方法的探索
1.1 數(shù)控車變速車螺紋對刀具加工運動軌跡產(chǎn)生變化的影響
數(shù)控車加工螺紋需要保證螺紋的進(jìn)給與主軸旋轉(zhuǎn)同步,其控制主要依靠機床的主軸編碼器、運算器、伺服電機、滾珠絲杠四個部件來實現(xiàn)。
在加工螺紋時只改變了主軸的轉(zhuǎn)速,其他條件未發(fā)生改變就使螺紋產(chǎn)生了亂扣。因此可以確定主軸轉(zhuǎn)數(shù)的變化是導(dǎo)致螺紋刀具的運動軌跡產(chǎn)生變化的根本原因。主軸轉(zhuǎn)速變化造成刀具運動軌跡發(fā)生變化的規(guī)律我們可以用圖1所示的示意圖進(jìn)行直觀的分析。S1是轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分時螺紋刀具的運動軌跡示意圖,S2是轉(zhuǎn)為120轉(zhuǎn)/分時螺紋刀具的運動軌跡示意圖,產(chǎn)生兩種運動軌跡的原因是由于螺紋在起點位置時在圓周的起始角度不同所致,從而產(chǎn)生如圖1所示的軸向螺距誤差L1。
1.2 數(shù)控車Z向起刀點位置變化對螺紋刀具加工運動軌跡的影響
在編制數(shù)控螺紋加工程序時,螺紋的Z向起刀點位置相當(dāng)重要。螺紋在加工中途停機修改螺紋的Z向起刀點位置,繼續(xù)加工螺紋,會發(fā)生兩種情況。一種情況不會發(fā)生亂扣,其條件是修改后Z向起刀點位置與修改前Z向起刀點位置之差為螺紋導(dǎo)程的整數(shù)倍,即螺紋刀具在加工過程中的運動軌跡處在同一螺旋槽內(nèi)。另一種情況會產(chǎn)生亂扣,其條件是修改后Z向起刀點位置與修改前Z向起刀點位置之差不為螺紋導(dǎo)程的整數(shù)倍,即螺紋刀具在加工過程中的運動軌跡不處在同一螺旋槽內(nèi)。
1.3 利用螺紋加工編程原理可以彌補數(shù)控車轉(zhuǎn)速變化產(chǎn)生的刀具軌跡變化。
根據(jù)螺紋加工編程原理,可以通過改變螺紋加工起刀點位置的方法進(jìn)行調(diào)整刀具的運動軌跡,使其同時處于同一螺旋線內(nèi),從而解決螺紋的亂扣問題,但必須測定L1的具體數(shù)值。
2.測定螺紋速度變化導(dǎo)致刀具運動軌跡產(chǎn)生變化誤差變化規(guī)律
2.1 如何測定兩種速度車削螺紋產(chǎn)生的變化規(guī)律
使用兩種轉(zhuǎn)速加工梯形螺紋,選擇S1車削出一條螺旋槽,測量出螺紋的軸向牙形寬度A1;選擇S2車削出一條螺旋槽,測量出螺紋的軸向牙形寬度A2。A2與A1 的差值即為螺紋的誤差值L1。
此方法從理論上可行,在實際操作過程中出現(xiàn)了兩個問題:①軸向牙形寬度無法在測量時找到具體的位置,無法測量。②梯形螺紋的牙形面為斜面,無法用量具進(jìn)行精確測量。
為了解決這2個問題,采取變通的方法進(jìn)行:軸向牙形寬度無法找到具體的位置,可以先找到法向牙形寬度,然后通過公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換即可;梯形螺紋的牙形面為斜面,無法測量。但由于我們目的是找到兩種切削速度加工螺紋時的導(dǎo)程軌跡誤差,與是什么樣的螺紋無關(guān),因此在進(jìn)行測試時完全可以車削矩形螺紋來進(jìn)行測量,矩形螺紋的牙形面為直面,使用公法線千分尺能夠進(jìn)行精確測量。
2.2 測試操作方法如下:
①將矩形螺紋刀具安裝在刀架上,選擇與梯形螺紋外徑相同的試切件,然后選擇使用精加工切削速度S1,編制一段與梯形螺紋導(dǎo)程相同的螺紋加工程序(其切削深度有1~2mm即可),車削出一段矩形螺紋,用公法線千分尺測出矩形螺紋的法向牙形寬度,記錄下此時的尺寸A1,根據(jù)車削螺紋的直徑與導(dǎo)程,計算出螺紋的導(dǎo)程角α。
②選擇粗加工切削速度S2,用同樣的程序車削同樣的矩形螺紋(觀察刀具是左刃還是右刃吃刀,以確定刀具起刀點的位置的移動方向),檢測出矩形螺紋的法向牙形寬度尺寸A2。
3.編制加工程序,進(jìn)行螺紋切削加工
由于精確掌握了兩種速度加工梯形螺紋產(chǎn)生螺紋刀具運動軌跡變化的具體數(shù)值,在編制螺紋加工程序時,只要將粗加工螺紋的Z向起刀點設(shè)為Z【8+(A1-A2)×tgα】,精加工螺紋的Z向起刀點設(shè)為Z8.0,螺紋加工程序分粗、精加工進(jìn)行分段編制,最后編制螺紋倒角程序。當(dāng)程序編制結(jié)束,刀具對好刀后,就可直接進(jìn)行梯形螺紋的加工。
4.結(jié)束語
采用變速車梯形螺紋不亂扣,提高了數(shù)控車床的加工精確度。精車采取低速度,保證了梯形螺紋的加工精度,粗車選擇高速度,提高了生產(chǎn)效率。
任務(wù)引領(lǐng)式教學(xué)法是指教師在圍繞某種工作場景,設(shè)計帶有功能性目的的真實任務(wù),以教學(xué)任務(wù)為中心,讓學(xué)生在完成任務(wù)的過程中學(xué)習(xí)專業(yè)知識,掌握專業(yè)技能,從而培養(yǎng)綜合專業(yè)能力的教學(xué)模式。
近年來,為了提高教學(xué)質(zhì)量,有關(guān)教學(xué)法的研究有很多。其中任務(wù)引領(lǐng)教學(xué)法在數(shù)控編程教學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用。但大多應(yīng)用于數(shù)控加工實習(xí)、實訓(xùn)環(huán)節(jié)。關(guān)于數(shù)控編程實驗教學(xué)的研究很少。
一、采用任務(wù)引領(lǐng)式數(shù)控編程教學(xué)的意義及其實施流程
數(shù)控編程實驗教學(xué)是圍繞數(shù)控編程能力培養(yǎng),將數(shù)控編程技能和知識點設(shè)計在各個數(shù)控編程實驗中,在進(jìn)行數(shù)控編程實驗教學(xué)時,將每個實驗作為任務(wù)布置給學(xué)生,使學(xué)生在實驗過程中掌握數(shù)控編程知識點和編程技巧的一種教學(xué)方法。實驗通過數(shù)控仿真軟件實現(xiàn),以避免理論課結(jié)束后直接安排在昂貴的數(shù)控機床上進(jìn)行實訓(xùn)而造成撞機和為了學(xué)生安全。
數(shù)控編程是數(shù)控加工的需要,所以數(shù)控編程通常包含有試切削加工的內(nèi)容??紤]到數(shù)控機床價格昂貴和學(xué)生初學(xué)階段直接上機練習(xí)的安全性等因素,借助現(xiàn)代教學(xué)手段即數(shù)控教學(xué)軟件以實驗的形式開展數(shù)控編程教學(xué)具有現(xiàn)實意義。而將任務(wù)引領(lǐng)教學(xué)法應(yīng)用到數(shù)控編程實驗教學(xué)中有以下好處:
知識的獲得是一個主動的過程,學(xué)習(xí)者不應(yīng)是信息的被動接受者,而應(yīng)是知識獲取的主動參與者。構(gòu)建主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為,知識不是通過教師傳授得到的,而是學(xué)習(xí)者在一定的情景下,借助他人(包括教師和學(xué)習(xí)伙伴)的幫助,利用必要的學(xué)習(xí)資料,通過意義建構(gòu)方式獲得的。如何引導(dǎo)學(xué)生自覺主動地投入學(xué)習(xí),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、興趣極為重要。任務(wù)引領(lǐng)式實驗教學(xué)法的開展,使學(xué)生在實驗過程中,完成各自的實驗任務(wù),由被動地聽課變?yōu)橹鲃拥貙W(xué)習(xí),由被動地接受知識變?yōu)橹鲃拥貙W(xué)習(xí)知識,鉆研編程技巧,并運用知識、技巧完成實驗任務(wù)、解決實際問題。激發(fā)和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,培養(yǎng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)能力,解決了教與學(xué)的矛盾,實現(xiàn)了“既授之以魚,又授之以漁”的教學(xué)目的,有利于提高教學(xué)效果。
任務(wù)引領(lǐng)式數(shù)控實驗教學(xué)學(xué)生為主體,教師是主導(dǎo),需要教師對學(xué)生提出的問題給予解答,要求教師有相關(guān)數(shù)控編程實驗的知識和數(shù)控仿真軟件操作使用經(jīng)驗,需要任課教師充分做好準(zhǔn)備工作,所以任務(wù)引領(lǐng)式數(shù)控實驗教學(xué)有利于提高教師自身素質(zhì)。
數(shù)控編程就是編制零件數(shù)控加工程序,編程是一種技能。任務(wù)引領(lǐng)教學(xué)法是以工作任務(wù)為核心來訓(xùn)練技能并構(gòu)建專業(yè)知識的教學(xué)法。任務(wù)引領(lǐng),以工作任務(wù)為中心引領(lǐng)知識、技能和態(tài)度,讓學(xué)生在完成任務(wù)的過程中再學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識,發(fā)展學(xué)生的綜合技能,數(shù)控編程教學(xué)正是以培養(yǎng)學(xué)生編程能力為課程目標(biāo)的。
根據(jù)上述數(shù)控編程特點,在數(shù)控編程實驗教學(xué)中應(yīng)用任務(wù)引領(lǐng)教學(xué)法擬安排流程如下:
1.知識點、能力模塊確定階段
分析數(shù)控編程教學(xué)任務(wù),明確知識點和能力結(jié)構(gòu),確定不同層次能力模塊。
2.任務(wù)載體確定階段
根據(jù)不同層次能力模塊,確定體現(xiàn)能力要素的數(shù)控編程任務(wù)載體――零件或零件圖。
3.布置和接受任務(wù)階段
按基礎(chǔ)能力模塊和特殊編程能力模塊,以零件圖為載體,將實驗任務(wù)布置給學(xué)生。
4.任務(wù)實施階段
學(xué)生接受實驗任務(wù),了解和分析任務(wù),并完成任務(wù);
5.成果驗收階段
提交程序及仿真加工產(chǎn)品,提交實驗報告。
二、任務(wù)引領(lǐng)式數(shù)控編程實驗教學(xué)中任務(wù)的確定
在“任務(wù)引領(lǐng)”教學(xué)中,“任務(wù)”的設(shè)置是最重要的,它將決定一節(jié)課學(xué)生是主動地學(xué)習(xí)還是被動地學(xué)習(xí)。任務(wù)的設(shè)置首先要有綜合性,使學(xué)生既能學(xué)到新知識和復(fù)習(xí)舊知識,還能鍛煉學(xué)生綜合運用知識的能力;其次要突出實踐性,任務(wù)必須通過實踐來完成;然后任務(wù)要有吸引力,必須讓學(xué)生感興趣;最后設(shè)置任務(wù)要有創(chuàng)新性,需要考慮到留給學(xué)生一定的創(chuàng)新空間,有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。
(一)數(shù)控實驗任務(wù)的提出
數(shù)控編程是一門實踐性很強的課程,按照加工零件的類型不同,一般分為數(shù)控車床、數(shù)控銑床和加工中心編程。按照學(xué)習(xí)循序漸進(jìn)的原則,根據(jù)數(shù)控編程教學(xué)的知識點和能力目標(biāo),根據(jù)教學(xué)內(nèi)容難易程度及其關(guān)聯(lián)性,將教學(xué)內(nèi)容分成幾個實驗項目,由易到難劃分,由簡單到復(fù)雜,難度系數(shù)逐步增加,知識含量逐步加深,后面的實驗項目可以包含前面的實驗項目的內(nèi)容或知識點,實驗之間環(huán)環(huán)相扣,前面的實驗項目的完成為后面的實驗項目完成起到鋪墊作用。用于任務(wù)引領(lǐng)教學(xué)法的實驗任務(wù)以零件或零件圖為載體,如表1所示。
(二)數(shù)控實驗任務(wù)的目標(biāo)和內(nèi)容
實驗任務(wù)一:編程基礎(chǔ)實驗
1.實驗?zāi)康?/p>
讓學(xué)生掌握數(shù)控及其數(shù)控編程相關(guān)知識(諸如數(shù)控機床坐標(biāo)系及其零點、工件編程坐標(biāo)系、數(shù)字控制原理、常用G功能、數(shù)控車銑床編程及其異同等),培養(yǎng)學(xué)生具備數(shù)控編程基本能力,為后續(xù)編程教學(xué)和學(xué)生完成后續(xù)實驗任務(wù)奠定基礎(chǔ)。
2.實驗內(nèi)容
(1)通過數(shù)控仿真軟件熟悉數(shù)控機床操作面板;(2)選擇數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng);(3)確認(rèn)數(shù)控機床零點或參考點位置;(4)明確數(shù)控機床坐標(biāo)系(含坐標(biāo)系原點和坐標(biāo)軸方向)和工件編程坐標(biāo)系;(5)根據(jù)簡單零件圖紙(含簡單直線、斜線、圓?。?,輸入簡單程序段,確認(rèn)M代碼、G代碼含義;(6)通過軟件圖形功能,觀察點的移動軌跡,確認(rèn)與圖紙圖線的吻合。
3.實驗學(xué)習(xí)情景
開啟數(shù)控仿真軟件,進(jìn)入數(shù)控機床仿真編程加工準(zhǔn)備環(huán)節(jié)。通過點擊操作數(shù)控機床操作面板按鈕,進(jìn)行回參考點或回零操作,理解其異同。輸入絕對坐標(biāo)和增量坐標(biāo)編程編制的直線、圓弧的簡短程序,通過數(shù)控圖形仿真功能確認(rèn)其軌跡移動,并分析原理。
4.實驗結(jié)果
(1)機床零點或參考點顯示;(2)圖線軌跡顯示。
實驗任務(wù)二:編制數(shù)控車床加工程序
1.實驗?zāi)康?/p>
在前期基礎(chǔ)實驗的基礎(chǔ)上,使學(xué)生掌握粗精車、螺紋數(shù)車循環(huán)指令及其使用方法,掌握編程技巧,掌握數(shù)控車削對刀、加工的方法,具備一定的數(shù)控車床編程能力。
2.實驗內(nèi)容
(1)熟讀車削零件圖紙;(2)合理確定工件編程坐標(biāo)系,正確進(jìn)行節(jié)點計算;(3)掌握程序圖形檢驗功能,快速正確輸入、編制完成數(shù)控加工程序;(4)正確選擇數(shù)控機床、工件、工裝、刀具;(5)快速正確完成對刀、數(shù)控加工和測量。
3.實驗學(xué)習(xí)情景
熟讀典型車削(含錐面、圓弧外圓和螺紋及退刀槽)零件圖紙;參照數(shù)控車床編程案例,復(fù)習(xí)數(shù)控車削加工程序編制技巧,確定工件編程坐標(biāo)系,進(jìn)行零件圖形節(jié)點計算,編寫數(shù)控車床加工程序;啟動數(shù)控仿真軟件,做好編程前準(zhǔn)備,輸入加工程序;利用圖形功能檢驗程序正確性,完成加工程序編制;選擇工件類型、工件尺寸,并安裝工件;選擇工裝,并安裝;選擇切削刀具,并安裝;進(jìn)行對刀操作,建立工件加工坐標(biāo)系;利用數(shù)控加工單節(jié)和循環(huán)控制功能,進(jìn)行仿真加工,并進(jìn)行零件輪廓和尺寸測量。
4.實驗結(jié)果
(1)典型車削零件數(shù)控加工程序;(2)符合圖紙要求的已加工零件。
實驗任務(wù)三:編制數(shù)控銑床加工程序
1.實驗?zāi)康?/p>
在掌握編程基礎(chǔ)和數(shù)控車床編程方法的基礎(chǔ)上,掌握刀具半徑補償功能及其在粗、精加工中的應(yīng)用,掌握應(yīng)用零點偏置、子程序編程等編程技巧和數(shù)控銑削對刀、加工方法,同時掌握孔加工固定循環(huán)指令等相關(guān)知識及其程序編制技巧,具備一定的數(shù)控銑床編程加工能力。
2.實驗內(nèi)容
(1)熟讀銑削零件圖紙;(2)合理確定工件編程坐標(biāo)系,正確進(jìn)行節(jié)點計算;(3)快速正確輸入、編制完成數(shù)控加工程序,進(jìn)行程序圖形檢驗;(4)正確選擇數(shù)控機床、工件、工裝、刀具;(5)快速正確完成對刀、加工和測量。
3.實驗學(xué)習(xí)情景
熟讀典型銑削(含直線、外輪廓或內(nèi)輪廓)零件圖紙;參照數(shù)控銑床編程案例,復(fù)習(xí)數(shù)控銑削加工程序編制技巧,確定工件編程坐標(biāo)系,進(jìn)行零件圖形節(jié)點計算,編寫數(shù)控銑床加工程序;啟動數(shù)控仿真軟件,做好編程前準(zhǔn)備,輸入加工程序;利用圖形功能檢驗程序正確性,完成加工程序編制;選擇工件類型、工件尺寸,并安裝工件;選擇工裝,并安裝;選擇切削刀具,并安裝;進(jìn)行對刀操作,建立工件加工坐標(biāo)系;利用數(shù)控加工單節(jié)和循環(huán)控制功能,進(jìn)行仿真加工,并進(jìn)行零件輪廓和尺寸測量。
4.實驗結(jié)果
(1)典型銑削零件數(shù)控加工程序;(2)符合圖紙要求的已加工零件。
實驗任務(wù)四:運用參數(shù)化編程方法編制數(shù)控機床用戶宏程序
1.實驗?zāi)康?/p>
在掌握一般編程理論、編程方法、編程技巧的基礎(chǔ)上,掌握B類宏程序、A類宏程序及其變量賦值、運算、條件轉(zhuǎn)移、循環(huán)控制等編程原理技巧,具備一定的參數(shù)化用戶宏程序編制能力,提升學(xué)生手動編程整體能力。
2.實驗內(nèi)容
(1)確認(rèn)并分析被加工零件(含矩形周邊斜面、圓周球面或變截面拋物、雙曲曲面)類型;
(2)運用A類或B類宏指令編制曲面加工宏程序,并完成數(shù)控仿真加工。
3.實驗學(xué)習(xí)情景
分析確認(rèn)被加工體(含矩形周邊斜面、圓周球面或變截面拋物、雙曲曲面)類型,應(yīng)用變量賦值、運算、條件轉(zhuǎn)移、循環(huán)控制等編程技巧,編制曲面B類宏程序,并完成數(shù)控仿真加工。
4.實驗結(jié)果
(1)典型曲面體數(shù)控宏加工程序;(2)符合要求的已加工零件。
三、任務(wù)引領(lǐng)式數(shù)控編程實驗教學(xué)的實施流程
數(shù)控編程實驗教學(xué)安排在數(shù)控編程理論課之后和數(shù)控實訓(xùn)課之前進(jìn)行,實驗課安排在理論課之后,與理論課交替進(jìn)行,而且必須安排在有數(shù)控仿真軟件的多媒體機房進(jìn)行。在理論課講授完一個或幾個知識點后,緊跟著安排相應(yīng)的實驗課。這樣有助于使學(xué)生及時地很好地理解和掌握相關(guān)知識點,為后續(xù)課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)和理解打好基礎(chǔ)。具體流程如下:
1.學(xué)生接受教師布置的實驗任務(wù)。實驗任務(wù)分為四個環(huán)節(jié),由簡單到復(fù)雜,不斷深入,學(xué)生接到任務(wù)后首先要了解和分析任務(wù)。
2.不論是哪個環(huán)節(jié)的實驗任務(wù),都要根據(jù)數(shù)控編程基本步驟,首先分析零件和零件圖,編制零件加工工藝,確定編程坐標(biāo)系,進(jìn)行數(shù)值計算。
3.每個環(huán)節(jié)的實驗任務(wù),都安排在相應(yīng)的編程理論課之后,所以進(jìn)入實驗前首先要預(yù)填寫實驗報告,根據(jù)所學(xué)的編程原理和技巧編寫相應(yīng)的數(shù)控加工程序。
4.啟動并熟悉數(shù)控仿真軟件,然后將初步編寫的相應(yīng)的數(shù)控加工程序輸入數(shù)控裝置進(jìn)行程序檢驗,利用圖形模擬功能檢查程序所存在的問題。根據(jù)報警信息修改程序,直到程序合格為止。
5.選擇和安裝合適的工件、夾具和刀具,進(jìn)行對刀操作,完成零件加工。
6.利用仿真軟件測量功能,測量各檔尺寸,檢查是否與零件圖紙要求一致。
7.整理實驗實施過程中出現(xiàn)的各種問題,完成實驗報告,提交程序及仿真加工產(chǎn)品。
由上可見,基本流程為聽課復(fù)習(xí)歸納準(zhǔn)備實驗報告進(jìn)行實驗進(jìn)行歸納,學(xué)生帶著問題,帶著興趣,帶著任務(wù),帶著期待進(jìn)入課堂,進(jìn)入實驗。要求學(xué)生多學(xué)習(xí)勤思考,遇到問題發(fā)揮主觀能動性,積極解決問題。
要求學(xué)生提交寫好預(yù)實驗報告,最后的實驗報告可以在預(yù)實驗報告的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改。實驗報告要求寫上實驗進(jìn)行的過程、發(fā)現(xiàn)的問題和解決的問題以及存在的問題。如在編寫銑削零件內(nèi)輪廓程序的編寫中,如果左、右刀補(G41、G42)的選取與走刀路線不一致,那么在加工后測量輪廓時,會發(fā)生尺寸相差一個直徑值的情況等。
四、數(shù)控編程實驗考核方法
以上編程項目的每個實驗任務(wù),都準(zhǔn)備多套難度不同的零件圖紙。每種零件圖紙的分值有所不同,難度大的分值高,難度低的分值低。如難度系數(shù)較大的分值定為100,中等難度的滿分定為80,一般難度的滿分定為60。學(xué)生可以根據(jù)自己的意愿選擇不同難度系數(shù)的零件圖紙進(jìn)行編程。
每個實驗任務(wù)目標(biāo)明確,如圖紙要求等?;A(chǔ)環(huán)節(jié)實驗分組完成,同學(xué)之間可以相互討論,但要獨立操作完成。特殊編程實驗要求學(xué)生各自獨立完成。必要時教師給予指導(dǎo),發(fā)現(xiàn)問題及時糾正,共性問題及時在實驗課堂上進(jìn)行指導(dǎo)加以解決。
根據(jù)數(shù)控程序編制的特點,將實驗成績分為程序完成情況分、知識點掌握情況分、實驗報告分和平時表現(xiàn)分。教師應(yīng)該掌握學(xué)生進(jìn)行實驗的全過程,并根據(jù)實驗完成情況進(jìn)行評分。如,在規(guī)定時間內(nèi)完成的給予基本分,根據(jù)運行程序并測量加工輪廓曲線的正確性進(jìn)行評分,根據(jù)檢查程序結(jié)構(gòu)的完整性進(jìn)行評分,根據(jù)檢查指令使用的正確性進(jìn)行評分,針對程序中主要程序段進(jìn)行提問,讓學(xué)生回答,根據(jù)回答的準(zhǔn)確程度加以評分,還有對實驗報告的完成情況進(jìn)行評分,根據(jù)遵守實驗紀(jì)律等給予平時成績分等。
五、結(jié)語
教育家陶行知先生所倡導(dǎo)的“在學(xué)中做,在做中學(xué)”的教育理論,以具體的任務(wù)為學(xué)習(xí)動力或動機;以完成任務(wù)的過程為學(xué)習(xí)過程;以展示任務(wù)成果的方式來體現(xiàn)教學(xué)的成就。任務(wù)引領(lǐng)式教學(xué),是“以完成任務(wù)為目的”的教學(xué)方式。這種教學(xué)方式對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)十分重要,正日益受到職業(yè)教育界的普遍關(guān)注。在任務(wù)引領(lǐng)式教學(xué)中,任務(wù)為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體,學(xué)生參與到教學(xué)當(dāng)中來,學(xué)生在接受老師布置的任務(wù)后,針對任務(wù),主動地仔細(xì)消化課堂教學(xué)的編程理論,制定實施計劃,最后完成任務(wù)。整個教學(xué)過程充分體現(xiàn)著學(xué)生的主體地位,實現(xiàn)做學(xué)合一,使良好的教學(xué)效果得以實現(xiàn)。
一、引言
數(shù)控機床的種類很多,按照不同數(shù)控系統(tǒng)和加工聯(lián)動軸數(shù)可以分2軸、3 軸、4軸和5軸等一系列數(shù)控機床,這些數(shù)控機床都是靠程序來進(jìn)行走刀軌跡的控制,所以數(shù)控機床對操作人員的編程要求非常高。一個零件的加工質(zhì)量往往取決于該零件的加工程序和加工刀具,這就需要我們在平時的數(shù)控加工過程中不斷積累和總結(jié)編程技巧,來滿足數(shù)控加工的高效率高精度的發(fā)展趨勢。
二、數(shù)控自動編程簡介
進(jìn)入21世紀(jì),數(shù)控技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn),編程技術(shù)作為數(shù)控領(lǐng)域的一個龐大分支,同樣獲得了飛速發(fā)展。目前,在市場上的軟件功能越來越強大,并引領(lǐng)了數(shù)控自動編程潮流,其影響力之廣,水平之高,使廣大數(shù)控愛好者和從業(yè)人員趨之若鶩,但是自動編程只能適應(yīng)于既定類型(尺寸)的刀具,如果刀具類型(尺寸)發(fā)生變化,我們又需要重新編制程序。
自動編程獲得加工程序其實是對軟件應(yīng)用熟練程度和對工藝知識了解水平過程的體現(xiàn),至于該程序得以獲得的數(shù)學(xué)本質(zhì),自動編程人員并不需要知道,這對編程人員而言,缺少了對數(shù)控加工刀具軌跡生成過程的理論了解。
三、宏程序
宏程序?qū)儆谑止ぞ幊?,是手工編程的高級階段。一個高級的數(shù)控編程人員必須掌握宏程序,因為宏程序具有無與倫比的優(yōu)勢。宏程序?qū)α慵娜嵝钥胺Q完美,對自動編程和常量式手工編程獲得的程序,我們無法做到讓它們適應(yīng)同類但不同尺寸零件的加工,只要加工對象形狀或工藝尺寸發(fā)生變化,必須要重新編程,而宏程序卻可以適應(yīng)這種變化。操作者所做的僅僅是更改宏程序中的相關(guān)變量值而已。也只有宏程序才是目前各類編程方法中,將數(shù)學(xué)本質(zhì)和加工工藝完美結(jié)合起來的一種編程方式,其獨特的優(yōu)勢成為高水平編程人員的最愛。
四、復(fù)合循環(huán)指令編程簡介
華中世紀(jì)星HNC―21系統(tǒng)內(nèi)外徑粗車復(fù)合循環(huán)指令(G71)簡化格式及參數(shù)含義如下。
(1)無凹槽加工。
格式:G71 U(d) R(r) P(ns) Q(nf) X(x) Z(z) F(f) S(s) T(t)
(2)有凹槽加工。
格式:G71 U(d) R(r) P(ns) Q(nf) E(e) F(f) S(s) T(t)
其中,d :X 方向切削深度(每次切削量),半徑量。r :每次退刀量。n s :精加工路徑起始程序段順序號。nf:精加工路徑結(jié)束程序段順序號。x:X方向精加工余量。z:Z方向精加工余量。f:粗加工時的進(jìn)給速度。s:粗加工時的主軸轉(zhuǎn)速。t:粗加工時的刀具功能。e:精加工余量,其為X方向的等高距離――外徑切削時為正,內(nèi)徑切削時為負(fù)。華中系統(tǒng)中G71不分粗、精車。在此系統(tǒng)中,粗車完畢后就執(zhí)行精車程序。
華中系統(tǒng)的G71指令可以代替FANUC系統(tǒng)的G73指令,也就是說可以進(jìn)行帶有凹槽和凹曲面的復(fù)雜零件的加工,所以在編程的時候,還是需要根據(jù)操作者對加工零件的不同,合理選擇相應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng)和編程方法來進(jìn)行數(shù)控加工。
五、手工編程
手工編程分為常量式編程和變量式編程(宏程序編程),手工編程的時候會碰到形狀非常復(fù)雜的零件,需要花費大量的時間去計算節(jié)點和宏運算,效率和精度很低。但是宏程序卻迫使編程人員必須掌握加工對象的數(shù)學(xué)基礎(chǔ),結(jié)合工藝,將相關(guān)算法編入其中實現(xiàn)加工,看起來好像工作量繁重,但與收獲相比,這種付出是值得的。
手工編程實例:此次加工的工件有橢圓和拋物線,我們使用華中世紀(jì)星HNC―21T系統(tǒng)的G71指令進(jìn)行手工編程,工件如圖1所示。
手工編程的代碼如下。
六、組合式編程方法的應(yīng)用
針對復(fù)合循環(huán)指令的編程特點不難發(fā)現(xiàn),復(fù)合循環(huán)所調(diào)用的只是需要加工的程序段,也就是輪廓編寫的程序段,即精加工程序段,然后利用復(fù)合循環(huán)指令的循環(huán)加工過程去除大量的毛坯,如果直接利用自動編程軟件生成程序,需要粗加工、精加工和后置處理等一系列步驟,最后生成的程序很長,不容易修改,加工路徑不靈活,可能會有很多空行程,不利于提高加工效率。
針對這一特點,我們通過反復(fù)編程加工實驗,總結(jié)出一套把自動編程和復(fù)合循環(huán)指令相結(jié)合的“組合式”編程方法來簡化編程。
方法如下:利用CAXA數(shù)控車2011進(jìn)行自動編程的時候,把自動編程過程中的粗加工階段去除,直接編寫精加工程序和精加工的后置處理參數(shù),然后將精加工自動生成程序段放入G71程序段之間進(jìn)行循環(huán)走刀,既達(dá)到了粗加工的目的,又保證了精加工的精度控制,很好地避免了自動編程的這一缺點,大大提高了加工效率和編程速度,實現(xiàn)高精度高效率的產(chǎn)品加工。
根據(jù)圖1我們充分了解了加工零件的信息,考慮到其有橢圓和拋物線,可以應(yīng)用自動編程自動生成軌跡,按照組合編程原理,只需生成一個精加工的軌跡,然后選擇其中對加工有用的G代碼和復(fù)合循環(huán)指令進(jìn)行組合編程。又因其有凹槽,可以用華中世紀(jì)星HNC―21T系統(tǒng)G71進(jìn)行組合編程。
設(shè)置好華中世紀(jì)星HNC―21T系統(tǒng)數(shù)控車后置參數(shù)后,自動生成的代碼如下。
(1)左側(cè)輪廓程序。
只是生成了精加工的程序就如此長,加上粗加工程序?qū)⒎浅B闊?,而粗加工的目的是去除大量毛坯,之后才進(jìn)行精加工,因此無需自動編程的粗加工程序段,直接提取程序段N1~N2之間的程序,這樣省掉了自動編程的粗加工階段。我們發(fā)現(xiàn),自動編程的精加工程序已經(jīng)將拋物線和橢圓分成很多段圓弧進(jìn)行連接,在整個生成代碼的過程中無需任何計算,非常方便。利用華中世紀(jì)星HNC―21T系統(tǒng)對G71指令進(jìn)行組合編程,程序如下。
七、手工編程和“組合式”編程方法加工效果對比
手工編程速度慢,適應(yīng)性不好,但是加工后表面粗糙度好、無刀痕且精度高。而運用組合式編程加工,通過實踐驗證,與手工編程相比幾乎縮短了一半的加工時間,且精度高。但組合式編程表面粗糙度似乎要比手工編程稍微遜色一些,具體如圖2、圖3所示。
【關(guān)鍵詞】數(shù)控仿真軟件;教學(xué);實訓(xùn);應(yīng)用
近年來,隨著企業(yè)數(shù)控機床廣泛應(yīng)用,企業(yè)對數(shù)控技術(shù)人員的需求量越來越大,數(shù)控操作技術(shù)人員的培養(yǎng)也成為職業(yè)院校的一項重要任務(wù)。數(shù)控加工是實踐性很強的學(xué)科,要求大量的實訓(xùn),但是數(shù)控加工設(shè)備是高技術(shù)產(chǎn)品、價格昂貴、占地面積大,許多院校受資金和場地的限制無法購置大量的數(shù)控設(shè)備供學(xué)生練習(xí);另一方面,學(xué)生直接在數(shù)控機床上操作練習(xí),容易操作失誤而導(dǎo)致刀具、設(shè)備的損壞,甚至出現(xiàn)安全事故。因此傳統(tǒng)的機床操作培訓(xùn)方法效率低、教師工作量大、培訓(xùn)費用高,需要用更新的方法來取代。所以數(shù)控仿真軟件教學(xué)是解決這些問題的重要途徑。
一、數(shù)控加工仿真軟件的選用
數(shù)控加工仿真的軟件形式很多,有的是數(shù)控機床本身自帶的仿真系統(tǒng),但這種數(shù)控機床的仿真系統(tǒng)在教學(xué)中局限性較大,不適于教師教學(xué)和學(xué)生訓(xùn)練;還有的是一些先構(gòu)圖而后自動編程仿真軟件,也不適應(yīng)手工編程教學(xué)的要求;其它如德國的DIANOGOR軟件雖可對所編的程序進(jìn)行檢驗但操作較為麻煩,且所能適應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機床不多,不能對學(xué)生進(jìn)行對刀訓(xùn)練和操作面板的應(yīng)用訓(xùn)練。國內(nèi)還有其它幾種數(shù)控加工仿真軟件,但都有一些不盡人意之處。幾經(jīng)比較,最終我們選擇了南京宇航公司數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的教學(xué)軟件。該軟件是基于虛擬現(xiàn)實的仿真軟件,是一種富有價值的教學(xué)輔助工具。
二、數(shù)控加工仿真軟件的應(yīng)用方法
如何運用這套軟件進(jìn)行教學(xué)呢,我們在教學(xué)中主要從以下幾個方面進(jìn)行探索與實踐。
1、靈活應(yīng)用教學(xué)方法,課堂教學(xué)中使學(xué)生被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)
現(xiàn)在,由于大部分學(xué)習(xí)基礎(chǔ)好的學(xué)生選擇上大學(xué),職業(yè)技術(shù)院校教師教學(xué)很困難,傳統(tǒng)的教學(xué)方式已很難使學(xué)生接受,因此,利用先進(jìn)的教學(xué)方法、教學(xué)手段來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣顯得尤為重要。數(shù)控專業(yè)教師應(yīng)有較高的教學(xué)水平和教學(xué)能力,有較強的數(shù)控職業(yè)能力即數(shù)控編程能力、工藝處理能力、實際動手能力、自動編程能力,能較為嫻熟地運用行動導(dǎo)向的教學(xué)方法,在課堂教學(xué)真正體現(xiàn)學(xué)生為主體,突出顯示學(xué)生動手動腦的活動,變學(xué)生被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)。在教學(xué)過程中,教師起引導(dǎo)作用,即對學(xué)生活動中遇到困難或無法下手的問題進(jìn)行引導(dǎo)、講解。課堂教學(xué)中每節(jié)課的知識點盡可能集中,深入淺出,便于學(xué)生掌握編程方法與技巧。
2、恰當(dāng)運用數(shù)控加工仿真軟件,充分發(fā)揮其教學(xué)中的作用
數(shù)控加工仿真軟件主要應(yīng)用于數(shù)控編程與操作這一理論教學(xué)課程,還可作為數(shù)控操作技能訓(xùn)練的輔助工具。教師應(yīng)十分重視數(shù)控加工仿真軟件的在教學(xué)中的應(yīng)用方法,擺正數(shù)控加工仿真軟件在教學(xué)中的位置,既不能完全依賴數(shù)控加工仿真軟件而放棄教師在教學(xué)中的引導(dǎo)作用,也不能在教學(xué)中教師唱獨角戲采用常規(guī)的教學(xué)模式而忽視數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的應(yīng)用,應(yīng)該科學(xué)地、充分地發(fā)揮數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在教學(xué)中的作用。
數(shù)控編程與操作是理論、實踐性均很強的課程,它應(yīng)該是在已完成其它專業(yè)基礎(chǔ)理論教學(xué)、專業(yè)教學(xué)(包括普通機床的加工工藝數(shù)控機床的加工工藝等)以及完成了約30周普通機床技能訓(xùn)練的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,教學(xué)中應(yīng)妥善安排該課程課堂教學(xué)與上機仿真教學(xué)的課時比例,一般為1:1,總學(xué)時約為160-240學(xué)時左右(可根據(jù)學(xué)生層次適當(dāng)調(diào)整課時)。
3、科學(xué)安排教學(xué)內(nèi)容,循序漸近掌握數(shù)控編程與操作技巧
在教學(xué)過程中教學(xué)內(nèi)容的安排分為三個模塊。其一為基礎(chǔ)模塊,主要講解與訓(xùn)練最常用的FANUC數(shù)控系統(tǒng)中的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心的編程方法、操作及應(yīng)用,這一模塊是教學(xué)重點,必須使學(xué)生熟練掌握,靈活應(yīng)用;其二為提高模塊,主要講解與訓(xùn)練SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)的三種機床的編程與操作,以幫助學(xué)生進(jìn)一步加強不同在數(shù)控系統(tǒng)下對不同數(shù)控機床的編程方法的理解與應(yīng)用能力;模塊三為拓展模塊,主要講解國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)中的華中數(shù)控系統(tǒng)和廣州數(shù)控系統(tǒng)中的數(shù)控車床的編程與操作方法,擴大學(xué)生的知識面,提高學(xué)生對不同操作系統(tǒng)、不同操作面板的編程與操作能力。這三個模塊的教學(xué)可根據(jù)學(xué)生不同層次進(jìn)行安排,中專中技層次難度較低,高技大專層次難度稍大。
4、正確進(jìn)行教學(xué)評價,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)意識和自覺性
教學(xué)時所進(jìn)行的教學(xué)評價包括學(xué)生的自我評價、學(xué)生相互之間的評價和教師評價。上機應(yīng)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)控編程與操作練習(xí)時以教師評價為主,對每次的練習(xí)成績及時登記。課堂測試應(yīng)有較強的目的性,不是為難學(xué)生,而是通過對學(xué)生進(jìn)行測試,來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)意識、學(xué)習(xí)熱情,學(xué)習(xí)的自覺性和自信心。因此,測試題應(yīng)與課堂教學(xué)、上機應(yīng)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的練習(xí)要求相適應(yīng)??记暗膹?fù)習(xí)應(yīng)有較強的目的性,不應(yīng)超出范圍,課程的總評成績不要過分注重一次期末考試結(jié)果,而是更多地、客觀地關(guān)注學(xué)生在整個學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)效果。教師在教學(xué)中有明確的教學(xué)目的,逐個系統(tǒng)、逐個機床進(jìn)行講解及安排練習(xí),因人施教,因材施教,恰到好處。
5、模塊化教學(xué)體系在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用
模塊化教學(xué)方法就是讓不同課程的內(nèi)容在一個教學(xué)模塊中體現(xiàn)出來,有時又稱為跨專業(yè)的教學(xué)。為了使學(xué)生在問題的解決中習(xí)慣于一種完整的方式,教學(xué)中提出問題在解答時必須要用到多個學(xué)科的知識。我們教師的教學(xué)(尤其是專業(yè)課教學(xué))不是單純的通過教學(xué)而教學(xué),我們大多選用一定的載體或項目。例如在數(shù)控車床編程教學(xué)中我們選用了國際象棋作為載體,讓學(xué)生通過編制一套加工國際象棋32個棋子的車削加工程序,掌握數(shù)控車削編程的基本方法、各種指令及代碼的使用、數(shù)控加工工藝方案的選擇等,在學(xué)習(xí)過程中學(xué)生可以自己加工一副國際象棋帶回家,提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,教學(xué)的效果自然會很好。如何有效利用實驗設(shè)備和實訓(xùn)課時,讓學(xué)生能在職業(yè)能力上有顯著的提高,是教師們探索的目標(biāo)和努力的方向。
總之,數(shù)控加工仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用尚在起步與研究探索階段,只要積極思考在應(yīng)用中產(chǎn)生的問題,主動采取應(yīng)對措施,我們正確發(fā)揮其在教學(xué)中的作用,就一定能收到事半功倍的效果。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:綜合編程;手工編程;自動編程;數(shù)控銑加工;數(shù)控編程 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
中圖分類號:TG659 文章編號:1009-2374(2016)02-0042-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.02.020
1 概述
數(shù)控編程作為數(shù)控加工的關(guān)鍵技術(shù)之一,分為手工編程和自動編程兩種方法。手工編程就是從分析零件圖樣、確定加工工藝過程、數(shù)值計算、編寫零件加工程序單、制作控制介質(zhì)到程序校驗都是人工完成。自動編程也稱為計算機編程,是指利用計算機專用軟件來編制數(shù)控加工程序,編程人員只需根據(jù)零件圖樣的要求使用數(shù)控語言,由計算機自動地進(jìn)行數(shù)值計算及后置處理,編寫出零件加工程序單,加工程序通過直接通信的方式送入數(shù)控機床,指揮機床工作的過程。程序的編制效率和質(zhì)量在很大程度上決定了產(chǎn)品的加工精度和生產(chǎn)效率,尤其是隨著數(shù)控加工不斷朝著高速、精密加工的方向發(fā)展,提高數(shù)控程序的編制效率和質(zhì)量,對提高制造企業(yè)的競爭力有著極其重要的意義。單純使用手工編程或者自動編程的方式進(jìn)行數(shù)控編程都存在局限性,所以是否能夠結(jié)合兩種編程方式的優(yōu)缺點,采用綜合編程的方法,來達(dá)到提高加工效率的目的,是值得我們探討的問題。
2 兩種編程方式的優(yōu)缺點對比
簡單的6行宏程序,只要設(shè)定深度和每層的切深量,就可以實現(xiàn)控制刀具螺旋下刀的動作,而且深度增加并不會增加程序的行數(shù)。
自動編程:由于CAD/CAM軟件生成程序時,空間的曲線基本是由直線逼近,所以螺旋下刀層高為1mm的一圈,需要48行程序才能實現(xiàn),而隨著深度的增加,程序的行數(shù)也成倍增加,如下所示:
通過對比可知手工編程與自動編程的優(yōu)缺點如下:
手工編程的優(yōu)點是:(1)通用性強,程序簡潔明了,邏輯嚴(yán)密,程序設(shè)計質(zhì)量高;(2)程序的可讀性、可修改性強;(3)手工編程的學(xué)習(xí)難度低,容易掌握,編程不需要增加額外的軟件和硬件,成本低。
手工編程的缺點是:(1)零件圖上給出的數(shù)據(jù)一般要經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換才能用于編程,運算過程中容易產(chǎn)生人為錯誤;(2)復(fù)雜零件的數(shù)學(xué)處理和計算十分困難,計算過程中容易出現(xiàn)遺漏和錯誤,并難以查找;(3)手工編程的效率低。
自動編程的優(yōu)點是:(1)數(shù)學(xué)處理能力強。計算機能自動編制極為復(fù)雜零件的加工程序,編程速度快,周期短,程序精度高;(2)自動生成數(shù)控程序。自動編程在完成計算刀具運動軌跡之后,后置處理程序能自動生成數(shù)控加工程序,且不會出現(xiàn)語法錯誤;(3)程序自檢、糾錯能力強。自動編程能夠通過系統(tǒng)的診斷功能,完成對數(shù)控加工程序的動態(tài)模擬,檢查刀具加工軌跡和零件加工輪廓,發(fā)現(xiàn)問題能及時進(jìn)行修改。
自動編程的缺點:(1)自動編程產(chǎn)生的加工程序一般都比較龐大,并難以判讀、分析、修改;(2)自動編程的通用性不強。CAD/CAM軟件很難進(jìn)行手工修改,如果有一個數(shù)據(jù)或參數(shù)發(fā)生改變,必須重新計算刀具軌跡,重新生成程序,所以通用性差。
針對兩者的優(yōu)缺點,要達(dá)到程序簡潔的目的,就必須利用綜合編程的方法,即輪廓程序由軟件生成,其他的簡單加工如分層加工、螺旋下刀等用手工編程代替,實現(xiàn)兩者的優(yōu)勢互補,縮小程序,以縮短傳輸時間,盡量避免在線加工,突破在線加工傳輸速度慢的瓶頸,達(dá)到提高加工效率的目的。
3 綜合編程應(yīng)用實例
下面以某數(shù)控比賽的圖紙為例,說明綜合編程方式對提高數(shù)控銑加工效率的作用。
通過分析發(fā)現(xiàn),零件的輪廓比較復(fù)雜,深度也較深,而且需要去除的余量不均勻,如果用手工編程的話,基點運算是一個難點,所以單純用手工編程簡直是一個不可能完成的任務(wù),如果用自動編程軟件編程的話,生成的程序空刀很多,程序很長,達(dá)到161K,已經(jīng)超出很多數(shù)控機床內(nèi)存容量的極限,如圖2所示,這種情況下只能進(jìn)行在線加工。
針對這種情況,解決的辦法是:
第一步,通過運用多種加工策略加工,實現(xiàn)刀具路徑的優(yōu)化。經(jīng)過優(yōu)化加工策略后,加工時間從26分鐘減少為不到11分鐘,程序大小由161K減少為46.1K,如圖3、圖4所示:
第二步,生成基礎(chǔ)程序。雖然程序已經(jīng)大大減小,但是程序還有優(yōu)化的空間,像一些輪廓軌跡相同,只是深度不同的程序完全可以用自動編程+手工編程的方式,實現(xiàn)它的分層切深功能,而一些有規(guī)律分布的輪廓,我們也可以通過用自動編程生成其中的一個程序,然后加入旋轉(zhuǎn)、鏡像等指令達(dá)到程序瘦身的目的,所以為了方便后面的手工修改程序,我們應(yīng)選擇最基本的輪廓以切深一層為基準(zhǔn)生成代碼作為基礎(chǔ)程序。
第三步,通過在基礎(chǔ)程序中加入切深程序、旋轉(zhuǎn)、鏡像指令等變成加工程序。根據(jù)輪廓的深度要求,加入簡單宏程序?qū)崿F(xiàn)輪廓的分層加工,然后根據(jù)輪廓的分布情況,通過使用旋轉(zhuǎn)、鏡像等指令加上基礎(chǔ)程序的方式實現(xiàn)其他輪廓的加工,這樣就可以達(dá)到盡量縮小程序、節(jié)約數(shù)據(jù)傳輸時間的目的。
通過用宏程序替換分層加工的程序,用旋轉(zhuǎn)指令實現(xiàn)程序的快速修改,程序的大小就從46.1K減少為不到5K,程序得到了極大的精簡,無論在數(shù)據(jù)傳輸,還是在機床執(zhí)行程序上,都能夠大大地節(jié)約時間,所以也肯定能大大提高數(shù)控銑加工的效率。
4 結(jié)語
關(guān)鍵詞 宏程序;數(shù)控編程;變量;編程原點;對刀點
中圖分類號TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708(2013)82-0126-03
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,現(xiàn)在所應(yīng)用的數(shù)控機床已經(jīng)不是僅僅依靠擋塊、凸輪模擬及擋塊開關(guān)等傳統(tǒng)的控制手段就可以實現(xiàn)數(shù)控加工的。在第一臺電子計算機出現(xiàn)以后,如何將電子計算機運用到機床的實際操作中成為人們的一大設(shè)想,對于復(fù)雜零件加工的問題如何很好的去解決成為研究的重點。經(jīng)過多年來的不斷研究,尤其是在近20年的發(fā)展中,工業(yè)體系趨向于完善,大量的數(shù)控設(shè)備逐步的運用到電子、模具、機床等行業(yè)中,其信息化和智能化的程度在某些方面已經(jīng)超過了人工的精雕細(xì)刻,隨著數(shù)控設(shè)備的大量應(yīng)用,對于制造業(yè)和加工也而言,是一次革命性的變革。
隨著我國工業(yè)化社會的不斷發(fā)展,很多復(fù)雜零件的加工越來越多,越來越復(fù)雜,例如拋物線形、橢圓形及非圓形零件等,如果采用常規(guī)的編程方法,肯定是行不通的,為了使數(shù)控機床的功能得到最大程度的發(fā)揮,在編程方法方面就應(yīng)該考慮宏程序,這也是對難點問題進(jìn)行解決的有效手段。
1 宏程序簡介
2 橢圓曲面零件分析
加工該零件的時候,要求表面形狀呈橢圓形鏡面。如果采用傳統(tǒng)的加工方法和加工工藝的話,根本無法達(dá)到橢圓形狀、鏡面的要求;如果是采用一般數(shù)控機床加工方法進(jìn)行零件的加工的話,因為數(shù)控機床軟件中只有圓弧插補G20、G03,直線插補G01等,并沒有針對橢圓形的指令,如果一定要采用此法完成橢圓的加工,就只能采用“等效法”。等效法是將圓弧看作是有很多角等距圓弧構(gòu)成的整體,然后利用計算機對各點的坐標(biāo)值進(jìn)行計算,最后在利用圓弧插補質(zhì)量G03進(jìn)行編程。如果加工的要求越高,那么需要的等距圓弧數(shù)量也就越多,等距圓弧的數(shù)量多少決定了加工的精度,雖然此方法可以達(dá)到加工的效果,但是所需要的等距圓弧數(shù)量相當(dāng)大,需要的坐標(biāo)值非常多,程序編制起來非常復(fù)雜,在實際加工中并不適用。因此采用宏程序編程方法,通過對變量進(jìn)行設(shè)置,計算機對坐標(biāo)值自動進(jìn)行計算并完成,從而得到理想的編程效果。
3 自變量的確定
5 數(shù)控機床中確認(rèn)編程原點
所謂編程原點,指的是在加工的零件圖樣特點基礎(chǔ)上,選定編制零件程序的基準(zhǔn)點,該點即為坐標(biāo)系的原點,也就是編程原點。在編制加工程序時,以該點建立坐標(biāo)系,以坐標(biāo)系為基準(zhǔn)對加工程序進(jìn)行編制。從理論上說,不管在任何位置上選擇編程原點都可以進(jìn)行編程,如圖4所示編程原點示意圖。但是在實際情況中,應(yīng)該根據(jù)零件的工藝基準(zhǔn)以及設(shè)計基準(zhǔn)作為選擇的依據(jù),應(yīng)該充分對這些因素進(jìn)行考慮,這樣便于編程。通常情況下,對于車削零件,在選擇編程原點的時候應(yīng)該盡量選擇在回轉(zhuǎn)軸線與其端面的交點位置,或者是回轉(zhuǎn)軸與對稱面的交點處;對于銑削零件而言,則應(yīng)該將編程原點選擇在幾個體的一角或者是在零件表面的某一個特征點位置,或者表面幾何中心位置。
在數(shù)控車床加工零件的整個過程中,尤為重要的一個環(huán)節(jié)就是編程,編程對于零件加工的結(jié)果有著直接的決定作用。在對橢圓曲面體編程原點的選擇上,“對刀”是非常關(guān)鍵的一個步驟,也就是對“對刀點”的確認(rèn),對刀點也成為起刀點或者起始點,是在零件進(jìn)行加工前,對工件和刀具的相對位置的基準(zhǔn)點。由于工件在加工過程中和刀具是通過相互移動來實現(xiàn)零件的加工的,因此選擇的對刀點是否良好,以及對刀是否準(zhǔn)確,都會直接影響到零件的加工精度。一般情況下,可以將對刀點設(shè)置在零件上,或者是設(shè)置在和零件定位基準(zhǔn)相關(guān)的某一位置。選擇對刀點時應(yīng)該遵循以下幾方面的原則:首先,要保證程序編制的簡化和數(shù)值處理的方便;其次,要容易找正,這樣方面加工原點位置的確定以及在加工過程中檢查的可靠與方便;第三,有利于零件的加工精度提高。對這幾方面因素綜合進(jìn)行考慮,才能選擇出最佳的對刀點。
在“對刀”的時候,在CRT屏幕上的Z坐標(biāo)處,輸入零件的實際加工的長度,在X坐標(biāo)處輸入零件的實際外徑,然后數(shù)控機床會自動完成對該程序編程原點進(jìn)行確認(rèn),只要所輸入的數(shù)據(jù)正確無誤,編程原點的準(zhǔn)確性也就沒有問題,所加工出的零件精度也在控制范圍內(nèi)。由此可見,在數(shù)控機床中對編程原點的確認(rèn)是非常重要的,直接關(guān)系到零件的加工效果,因此,編程過程中,對于這個環(huán)節(jié)應(yīng)該倍加重視,一定要做到精確,防止出現(xiàn)由于坐標(biāo)數(shù)據(jù)輸入不正確造成的編程原點確認(rèn)出現(xiàn)誤差,導(dǎo)致加工出的零件不符合設(shè)計要求。
6 結(jié)論
在宏程序基礎(chǔ)上對橢圓曲面體進(jìn)行加工,解決了數(shù)控加工中對橢圓曲面零件存在的一些問題。這種方法有效的降低了人工計算的繁瑣,使零件的加工精度提高,程序簡單易行,方便了用戶的使用。
參考文獻(xiàn)
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(1)高職生的職業(yè)面向。數(shù)控技術(shù)專業(yè)高職生的主要就業(yè)崗位為數(shù)控機床的操作、數(shù)控加工工藝設(shè)計、數(shù)控加工編程技術(shù)、數(shù)控機床的維護(hù)與維修、制造類企業(yè)產(chǎn)品的銷售與生產(chǎn)管理。就業(yè)范圍為機械、電子、模具、航空航天、汽車、船舶、軍工等行業(yè)企業(yè)。同時,引入職業(yè)資格證書或技術(shù)等級證書,實施“雙證書”教育,畢業(yè)時,學(xué)生要求獲得畢業(yè)證書以及加工中心操作工或數(shù)控銑工或數(shù)控車工中級職業(yè)技能證書。
(2)課程培養(yǎng)目標(biāo)的確定?!稊?shù)控加工編程與操作》課程是本專業(yè)領(lǐng)域方向的核心技能課程。通過課程的學(xué)習(xí),學(xué)生能熟練地操作數(shù)控車床、數(shù)控銑床與加工中心機床,熟悉數(shù)控加工的編程指令,掌握零件的數(shù)控加工工藝設(shè)計、編程的方法與技巧,綜合運用數(shù)控加工的理論知識與操作技能,提高分析與解決生產(chǎn)實際問題的能力,為將來走向職業(yè)崗位打好堅實基礎(chǔ)。
(3)課程教材模塊設(shè)計過程。根據(jù)教學(xué)規(guī)律要求和核心能力的可融合性,首先組合設(shè)計出許多教學(xué)模塊,同時參照國家職業(yè)技能鑒定考核大綱的內(nèi)容要求,有重點的取舍模塊內(nèi)容,然后進(jìn)一步明確各模塊在學(xué)生未來工作中的意義和作用、完成模塊教學(xué)應(yīng)采取的方式、模塊的權(quán)重和分值以及教學(xué)效果評價標(biāo)準(zhǔn)等,確定模塊教學(xué)所需的學(xué)時數(shù),最后將教學(xué)模塊合理歸類并組合為課程。《數(shù)控加工編程與操作》課程分為數(shù)控車削編程與操作項目和數(shù)控銑削編程與操作項目,每個項目又分為數(shù)控機床操作技能、數(shù)控加工工藝和數(shù)控編程三個教學(xué)模塊。
2課程教材模塊設(shè)計
2.1數(shù)控機床操作技能模塊
(1)教學(xué)目標(biāo)。數(shù)控機床操作技能模塊的培養(yǎng)重點應(yīng)放在具體機床操作的技能上,包括機械設(shè)備的操控技能和數(shù)控設(shè)備的操控技能。該模塊主要是通過設(shè)計各個設(shè)備的實際操作練習(xí)項目來實現(xiàn)相關(guān)技能的培養(yǎng)。這個模塊主要是要保證學(xué)生的設(shè)備操作時間,即要保證每個學(xué)生的設(shè)備操作時間。該模塊不需要單獨設(shè)計綜合性的實訓(xùn)項目,只須單獨設(shè)計各種設(shè)備操作技能考核的項目。
(2)教學(xué)內(nèi)容。從內(nèi)容上該模塊應(yīng)包括數(shù)控銑(加工中心)操作、數(shù)控車操作。數(shù)控機床操作技能是高職院校數(shù)控技術(shù)等專業(yè)學(xué)生最基本的專業(yè)技能,它也是高職學(xué)生的就業(yè)優(yōu)勢,因此高職院校的學(xué)生必須熟練掌握數(shù)控機床的操作。
2.2數(shù)控加工工藝模塊
(1)教學(xué)目標(biāo)。數(shù)控加工工藝技能模塊對數(shù)控技術(shù)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)重點應(yīng)放在數(shù)控加工工藝制定能力上,可適當(dāng)降低對相關(guān)知識的理論拓展。比如,工程材料可重點講解各種常用材料的類型及一些機械性能,而可少講一些材料組織方面的理論知識;切削方面的知識可重點講解切削用量的具體確定方法,而少講一些切削原理方面的知識。確定該模塊知識體系時,要緊緊圍繞培養(yǎng)學(xué)生數(shù)控加工工藝制定的技能。該模塊在整個知識內(nèi)容講授后,需設(shè)計一個模塊技能綜合實訓(xùn)項目,以加強和檢查學(xué)生對該技能的掌握程度??梢钥紤]設(shè)計一個或兩個典型數(shù)控加工零件讓學(xué)生進(jìn)行數(shù)控加工工藝設(shè)計,包括工藝方案的制定、切削工藝參數(shù)的確定、進(jìn)給路線的確定、工序尺寸與公差的確定以及工裝方案等相關(guān)工藝內(nèi)容的確定。
(2)教學(xué)內(nèi)容。從內(nèi)容上該模塊包括工程材料知識、切削刀具知識、切削工藝參數(shù)確定的知識、數(shù)控加工工藝方案及機床夾具等知識。加工工藝是機械加工人員必須具備的專業(yè)知識,是基本功。
2.3數(shù)控編程模塊
(1)教學(xué)目標(biāo)。該模塊內(nèi)容非常多,但重點應(yīng)該放在自動編程軟件的應(yīng)用上,因為在目前企業(yè)實際工作中,大部分情況是采用自動編程的。該模塊應(yīng)該設(shè)計一個綜合實訓(xùn)項目,以提高學(xué)生的掌握能力。比如,可以用企業(yè)較典型的加工產(chǎn)品給學(xué)生做數(shù)控編程技能模塊的實訓(xùn)項目。
(2)教學(xué)內(nèi)容。數(shù)控編程模塊是數(shù)控技術(shù)專業(yè)核心的技能模塊,該模塊最能體現(xiàn)高職數(shù)控技術(shù)專業(yè)學(xué)生的水平和能力。數(shù)控編程技能模塊的教學(xué)內(nèi)容包括數(shù)控車編程、數(shù)控銑床編程、加工中心編程。
3結(jié)語