摘 要:特種加工是近幾十年發(fā)展起來的新工藝,是對傳統(tǒng)加工工藝方法的重要補(bǔ)充與發(fā)展,隨著新材料、新技術(shù)、新工藝的不斷涌現(xiàn),特種加工技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛,所以金工實(shí)習(xí)教學(xué)中特種加工課程設(shè)置尤其重要。本文主要闡述和探討了我校工業(yè)培訓(xùn)中心瞄準(zhǔn)前沿技術(shù),引進(jìn)先進(jìn)特種加工設(shè)備,開設(shè)特種加工新課題,改進(jìn)特種加工教學(xué)的模式,從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,開闊了學(xué)生視野,提高了學(xué)生的動(dòng)手能力,使金工實(shí)習(xí)的實(shí)訓(xùn)質(zhì)量和實(shí)訓(xùn)內(nèi)容有了質(zhì)的提高。
關(guān)鍵詞:金工實(shí)習(xí) 特種加工 教學(xué)模式
中圖分類號:G64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1673-9795(2013)09(b)-0132-02
金工實(shí)習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維的一門實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課程,它對提高學(xué)生的操作技能和分析解決實(shí)際問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)、創(chuàng)新精神有著極其重要的意義。特種加工的實(shí)習(xí)是金工實(shí)習(xí)過程中必不可少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。特種加工的種類繁多,加工方法和原理也多種多樣,從金屬材料到各種非金屬材料和復(fù)合材料,從傳統(tǒng)加工到電、聲、光的特種加工。新的工藝,新的設(shè)備不斷涌現(xiàn),社會(huì)對應(yīng)用型人才質(zhì)量的要求也進(jìn)一步提高。如何讓更多的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備走進(jìn)我們的實(shí)習(xí)基地,使學(xué)生能夠?qū)W習(xí)到當(dāng)今社會(huì)最前沿的技術(shù),畢業(yè)后能更快的適應(yīng)社會(huì)的需求是我們開設(shè)這門課的最終目的。
1 特種加工要瞄準(zhǔn)前沿技術(shù)
特種加工是機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)等多學(xué)科交叉而成的一門新興技術(shù)。特種加工的發(fā)展方向主要是:提高加工精度和表面質(zhì)量,提高生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度,發(fā)展幾種方法聯(lián)合使用的復(fù)合加工,發(fā)展納米級的超精密加工等。隨著新的技術(shù)和設(shè)備不斷涌現(xiàn),我校工培中心在特種加工設(shè)備方面,除了傳統(tǒng)的電火花線切割機(jī)床(2臺),先后購置了激光雕刻(切割)機(jī)床(2臺)、快速成型機(jī)(一臺大型的,雙噴頭系統(tǒng);20臺小型的,單噴頭系統(tǒng))、激光內(nèi)雕機(jī)及三維照相機(jī)等設(shè)備,引進(jìn)了相關(guān)的技術(shù),開設(shè)了相關(guān)的課題。
1.1 數(shù)控電火花加工
電火花加工又稱放電加工,它是利用在一定的絕緣介質(zhì)中,通過工具電極和零件電極之間脈沖放電時(shí)的電腐蝕作用對零件進(jìn)行加工的一種工藝方法,加工過程中看到電火花,故稱為電火花加工。根據(jù)工具電極形式的不同,又分為電火花加工和線切割加工。
1.1.1 電火花加工機(jī)床
電火花加工是基于在絕緣的工作液中工具和零件(正、負(fù)電極)之間脈沖性火花放電局部、瞬時(shí)產(chǎn)生的高溫,使零件表面的金屬熔化、氣化、拋離零件表面的原理,來去除多余的金屬,以達(dá)到零件尺寸、形狀及表面質(zhì)量預(yù)定的加工要求。它的加工范圍很廣泛,可以加工任何難加工的金屬材料和其他導(dǎo)電材料,可以加工形狀復(fù)雜的表面,可以加工薄壁、彈性、低剛度、微細(xì)小孔、異形小孔等特殊要求的零件。
1.1.2 電火花線切割機(jī)床
線切割機(jī)床采用鉬絲或硬性銅絲作為電極絲。被切割的工件為工件電極,電極絲為工具電極。通過電極絲和工件之間形成瞬間電火花放電來達(dá)到切割的目的。該機(jī)床在模具制造,新產(chǎn)品試制和異形零件加工中得到了廣泛應(yīng)用。
1.2 快速原型制造
快速原型制造技術(shù)又稱為快速成形技術(shù),快速成形(Rapid Prototyping,RP)作為一門新興的制造技術(shù),是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD),計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制(CNC)、激光、新材料、精密伺服等多項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展和綜合??赏瓿蓙┮鈴?fù)雜形狀三維實(shí)體零件的技術(shù)總稱,俗稱三維打印機(jī)。RP技術(shù),其基本原理可概括為:離散原型→分層制造→逐層疊加,離散堆積成形。目前廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、機(jī)械、電子、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。
1.3 激光加工
激光加工是將激光束照射到工件的表面,以激光的高能量來切除、熔化材料以及改變物體表面性能。激光加工可分為激光熱加工和光化學(xué)反應(yīng)加工兩類。激光熱加工工作原理就是利用聚焦的激光能量密度極高,被照射工件加工區(qū)域溫度可達(dá)數(shù)千、甚至上萬攝氏度,將材料瞬時(shí)的熔化、蒸發(fā),并在熱沖擊波作用下,將熔融材料爆破式噴射去除,達(dá)到相應(yīng)加工的目的。加工方式包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打標(biāo)、激光鉆孔和微加工等。激光加工已廣泛用于打孔、切割、焊接、電子器件微調(diào)、表面處理以及信息存儲(chǔ)等許多領(lǐng)域。
1.3.1 激光切割,激光雕刻,激光打標(biāo)
激光切割尺寸精度高,縫隙小,激光切割形狀可隨著圖稿進(jìn)行任意更改,增加了設(shè)計(jì)的實(shí)用性和創(chuàng)造性。激光雕刻是利用軟件技術(shù),按設(shè)計(jì)圖稿輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)雕刻。激光打標(biāo)具有打標(biāo)精度高、速度快、標(biāo)記清晰等特點(diǎn)。激光打標(biāo)兼容了激光切割、雕刻技術(shù)的各種優(yōu)點(diǎn),可以在各種材料上進(jìn)行精密加工,還可以加工尺寸小且復(fù)雜的圖案,激光標(biāo)記具有永不磨損的防偽性能。
1.3.2 激光內(nèi)雕
激光內(nèi)雕是光化學(xué)反應(yīng)的一種,它首先通過專用點(diǎn)云轉(zhuǎn)換軟件,將二維或三維圖像/人像轉(zhuǎn)換成點(diǎn)云圖像,然后根據(jù)點(diǎn)的排列,通過激光控制軟件控制水晶的位置和激光的輸出,在水晶處于某一特定位置時(shí),聚焦的激光將在水晶內(nèi)部打出一個(gè)個(gè)的小爆破點(diǎn),大量的小爆破點(diǎn)就形成了要內(nèi)雕的圖像/人像。
2 教學(xué)改革及教學(xué)模式
2.1 分塊實(shí)習(xí),獨(dú)立操作
特種加工各課題之間分塊實(shí)習(xí)。分線切割加工機(jī)床、激光加工雕刻機(jī)及內(nèi)雕機(jī)、快速成型機(jī)。每個(gè)塊都購置了電腦,組件了機(jī)房,每個(gè)機(jī)房都建立了局域網(wǎng),基本做到每生一臺計(jì)算機(jī)??焖俪尚蜋C(jī)房每臺計(jì)算機(jī)還配置了一臺小型的快速成型機(jī)(單噴頭系統(tǒng))。運(yùn)用教師授課軟件,教師客戶端控制多臺電腦,教師用電腦主機(jī)當(dāng)服務(wù)器使用,既可以授課,放電教片,學(xué)生也可以自行使用電腦設(shè)計(jì),傳輸。這樣就不需要投影機(jī)了,學(xué)生自行設(shè)計(jì)完作品直接傳到教師主機(jī),供老師檢查。
2.2 師資培訓(xùn),一人多崗
由于增加了課題,工培中心人員緊缺。我們中心明確提出指導(dǎo)教師要“一專多能,一人多崗”。首先鼓勵(lì)大家學(xué)習(xí)數(shù)控及特種加工,以實(shí)現(xiàn)部分人員從指導(dǎo)傳統(tǒng)工種到指導(dǎo)先進(jìn)制造技術(shù)工種的轉(zhuǎn)崗,通過對傳統(tǒng)機(jī)加工人員及行政人員進(jìn)行特種加工技術(shù)的自我培訓(xùn),使每個(gè)指導(dǎo)教師都能獨(dú)立指導(dǎo)兩種或兩種以上工種的實(shí)訓(xùn)指導(dǎo),為中心的教學(xué)安排提供了便利。
2.3 教學(xué)方法及實(shí)習(xí)過程
2.3.1 線切割加工
第一步,首先由教師介紹線切割的機(jī)床構(gòu)造,加工原理、特點(diǎn)用途等。第二步,由教師展示以前學(xué)生加工的優(yōu)秀作品,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作熱情,讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)出有創(chuàng)意的圖形。第三步,學(xué)生在電腦里進(jìn)行計(jì)算機(jī)繪圖,畫圖可以在AutoCAD等軟件里進(jìn)行。傳給老師檢查,傳到機(jī)床控制電腦,用AutoCut軟件加工。
2.3.2 激光加工
設(shè)計(jì)加工零件圖形。采用AutoCAD,CorelDraw等軟件,設(shè)計(jì)繪制圖形,使用CorelDraw設(shè)計(jì)圖形,輸出時(shí),文件以“*.plt”為后綴。使用AutoCAD設(shè)計(jì)并繪制出加工圖形,另存為*.dxf。也可以用其他軟件設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換到CAD中,存*.dxf文件。啟動(dòng)與計(jì)算機(jī)并口連接的激光機(jī)床來加工。加工完成后再進(jìn)行組裝成各種成品。
2.3.3 快速成型
三維CAD模型設(shè)計(jì)。利用三維造型軟件(Pro/E,Solidworks,UG,CAXA等)直接構(gòu)建,保存為STL文件格式。復(fù)雜零件:利用三維掃描,反求工程。調(diào)入快速成型軟件UP,進(jìn)行逐層制造加工,加工完后進(jìn)行處理,打磨、拋光、涂掛等。經(jīng)歷了三維模型設(shè)計(jì)→模型的近似處理→STL文件切片處理→逐層制造→后處理。
學(xué)生作品如圖1~2。
3 結(jié)論
特種加工技術(shù)是現(xiàn)代制造技術(shù)的優(yōu)秀代表,已對整個(gè)制造業(yè)的生產(chǎn)模式產(chǎn)生了深刻的影響,特種加工實(shí)訓(xùn)課也是一門很有發(fā)展?jié)摿Φ恼n程。我們要努力加強(qiáng)課程建設(shè),提升教學(xué)效果,充分體現(xiàn)先進(jìn)制造技術(shù)的特色,讓大學(xué)生在這里學(xué)有所得,為我國機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展培養(yǎng)出合格的人才。
參考文獻(xiàn)
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