“車床的數(shù)控化改造”項(xiàng)目化課程設(shè)計(jì)研究

馬海杰

摘 要 車床的數(shù)控化改造這門課程，以普通車床數(shù)控化改造和廢舊數(shù)控車床升級(jí)改造過程中的典型項(xiàng)目任務(wù)為載體，通過理實(shí)一體化教學(xué)實(shí)踐，探索“車床數(shù)控化改造”課程教學(xué)設(shè)計(jì)及實(shí)踐研究。課程改革后，學(xué)生課堂學(xué)習(xí)氛圍及積極性有了較大提高。

關(guān)鍵詞 數(shù)控化改造 理實(shí)一體化教 項(xiàng)目任務(wù)

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2017.02.012

Abstract Lathe numerical control transformation of the course， with the transformation of ordinary CNC lathe and CNC lathe used during upgrading of typical project tasks as the carrier， through the integration of theory and practice of teaching practice， explore the "NC transformation" course teaching design and practice research. After the curriculum reform， the classroom learning atmosphere and enthusiasm of the students have been greatly improved.

Keywords Numerical control transformation； integration and theory and practice； project task

車床的數(shù)控化改造課程是機(jī)床再制造專業(yè)的核心專業(yè)課程，它綜合了本專業(yè)機(jī)床電氣控制與PLC、數(shù)控系統(tǒng)連接與調(diào)試、數(shù)控機(jī)床PLC控制與調(diào)試、數(shù)控機(jī)床機(jī)械部件裝配與調(diào)整和數(shù)控機(jī)床液壓與氣壓傳動(dòng)等課程內(nèi)容，是前期這些課程知識(shí)和能力的綜合應(yīng)用，對(duì)于提高本專業(yè)學(xué)生從事機(jī)床數(shù)控化改造或機(jī)床再制造方面所需核心技能具有重要意義。

1 課程的基本信息

車床的數(shù)控化改造課程是“機(jī)床再制造專業(yè)”專業(yè)綜合應(yīng)用性課程，開設(shè)于二年級(jí)學(xué)生第四學(xué)期后半學(xué)期，實(shí)行理實(shí)一體化項(xiàng)目教學(xué)，集中上課，邊做邊學(xué)；整合課改前72學(xué)時(shí)理論授課，4周機(jī)床數(shù)控化改造實(shí)訓(xùn)（實(shí)訓(xùn)結(jié)束后進(jìn)行數(shù)控機(jī)床裝調(diào)與維修工技能鑒定），變成目前課改后的理實(shí)一體項(xiàng)目化授課120學(xué)時(shí)，數(shù)控機(jī)床裝調(diào)與維修工技能鑒定前1周集中培訓(xùn)。

2 課程的目標(biāo)與定位

（1）專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)。培養(yǎng)從事機(jī)床數(shù)控化改造或再制造方面的改造前評(píng)估、設(shè)計(jì)、裝配調(diào)試和測試檢驗(yàn)等工作，具有職業(yè)崗位（群）所需的基礎(chǔ)知識(shí)及專業(yè)技能、具有較強(qiáng)綜合職業(yè)能力的高端技術(shù)技能型專門人才。

（2）專業(yè)典型工作崗位。本專業(yè)典型工作崗位包括：機(jī)床改造工程師、設(shè)計(jì)員、工藝員和一線操作工，本課程基于機(jī)床再制造專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，能夠滿足這些典型工作崗位所需專業(yè)知識(shí)和技能。

（3）課程定位。“車床的數(shù)控化改造”課程在專業(yè)課程體系中屬于專業(yè)綜合應(yīng)用性課程。它具有較少的新知識(shí)和新能力要求，更多側(cè)重于前期課程知識(shí)和能力的綜合應(yīng)用，是學(xué)生頂崗實(shí)習(xí)前夕重要的一門綜合類課程。

（4）課程教學(xué)目標(biāo)。

①能根據(jù)給定的廢舊車床（包括廢舊的數(shù)控車床），考慮多方面因素，如改造成本、廢舊車床目前狀況，綜合評(píng)判是否適合車床的數(shù)控化改造-廢舊車床性能檢測與再制造性評(píng)估；

②按照國家標(biāo)準(zhǔn)（GJB 5481-2005機(jī)床數(shù)控化改造通用技術(shù)要求；GB/T 28615-2012綠色制造金屬切削機(jī)床再制造技術(shù)導(dǎo)則），能夠擬定或設(shè)計(jì)廢舊車床整體改造方案（重點(diǎn)：系統(tǒng)選型），并進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，包括電氣原理圖繪制、機(jī)械結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)等（20%）；

③按照給定車床數(shù)控化改造要求，如改造用電氣原理圖和接線圖，裝配圖及裝配工藝，整機(jī)改造工藝流程，相關(guān)系統(tǒng)用連接、調(diào)試說明書等，初步具有完成局部或整機(jī)改造的能力-拆洗修換裝調(diào)（機(jī)電）；

④能夠?qū)Ω脑旌蟮能嚧?，按照相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，借助相關(guān)工量具，完成精度檢驗(yàn)和試切加工；

⑤綜合運(yùn)用先修課程學(xué)到的知識(shí)和掌握的技能，解決車床改造過程中出現(xiàn)的實(shí)際問題。

3 課程整體設(shè)計(jì)

3.1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)

由于學(xué)院車床的數(shù)控化改造過程目前做不到重復(fù)性改造，故把改造過程涉及到的主干知識(shí)學(xué)習(xí)和核心技能訓(xùn)練，拆解成18個(gè)相關(guān)性項(xiàng)目進(jìn)行訓(xùn)練，具體項(xiàng)目設(shè)計(jì)詳見表1，這18個(gè)項(xiàng)目基本覆蓋車床改造過程的典型工作過程和任務(wù)，同時(shí)側(cè)重于車床安裝、裝配、系統(tǒng)連接與調(diào)試、精度檢驗(yàn)和試切加工等，同時(shí)兼顧改造設(shè)計(jì)。

3.2 課程教學(xué)條件

校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地：兩臺(tái)普車改造完成的數(shù)控車床，兩臺(tái)廢舊數(shù)控車床經(jīng)系統(tǒng)升級(jí)改造的數(shù)控車床，四臺(tái)數(shù)控車床CAK6150Di（配置fanuc 0i mate TC系統(tǒng)），可用于本門課程的理實(shí)一體項(xiàng)目化教學(xué)。

校外實(shí)訓(xùn)基地：學(xué)院與山西智創(chuàng)科技有限公司、蘇州勤美達(dá)精密機(jī)械有限公司進(jìn)行深入校企合作，在數(shù)控機(jī)床裝調(diào)維修、數(shù)控機(jī)床升級(jí)改造或普通機(jī)床數(shù)控化改造方面對(duì)頂崗實(shí)習(xí)的學(xué)生實(shí)施聯(lián)合培養(yǎng)機(jī)制，鞏固所學(xué)專業(yè)知識(shí)，強(qiáng)化機(jī)床改造方面的實(shí)踐技能。

課程參考資料：本門授課所用資料是機(jī)床廠家和數(shù)控系統(tǒng)廠家提供的全套技術(shù)資料，如：機(jī)床電氣原理圖、數(shù)控車床使用說明書（機(jī)械與電氣）、fanuc系統(tǒng)系列說明書，數(shù)控車床典型部件裝配圖紙和裝配工藝等；四臺(tái)改造完成的數(shù)控車床改造前及改造過程中整理完成的全套技術(shù)資料。

3.3 教學(xué)模式

課程設(shè)計(jì)理念：在整個(gè)教學(xué)過程始終貫徹邊做邊學(xué)教學(xué)理念，突出專業(yè)能力培養(yǎng)，將相關(guān)專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐技能融入到每一次課程當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)“理論知識(shí)與實(shí)踐技能結(jié)合、教室與實(shí)訓(xùn)室結(jié)合、學(xué)習(xí)與工作結(jié)合”的三結(jié)合。

教學(xué)過程：每一次課都通過案例或示范任務(wù)直觀引入，學(xué)生模仿并通過思考，逐步完成類似或難度等級(jí)漸增任務(wù)，在做任務(wù)、做項(xiàng)目過程不斷提高理論水平和實(shí)踐技能，同時(shí)在一些重要的項(xiàng)目中增加考核任務(wù)。

教學(xué)方法與教學(xué)手段：在教學(xué)實(shí)施過程中，以學(xué)生為主體，以學(xué)生是否掌握相關(guān)知識(shí)和技能來評(píng)價(jià)教學(xué)方法的科學(xué)性和合理性，善于采用引導(dǎo)法、分組討論法、情境法等教學(xué)方法，充分利用教學(xué)課件、技術(shù)資料、實(shí)訓(xùn)設(shè)備、課程資源庫等教學(xué)資源，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。

3.4 課程評(píng)價(jià)

過程考核、期末考核和技能鑒定考核三者相結(jié)合。過程考核側(cè)重學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)態(tài)度、課堂上任務(wù)完成情況，考核項(xiàng)目或任務(wù)得分情況，過程考核占到總成績的50%；期末考試側(cè)重于理論考核，占到總成績的25%；數(shù)控機(jī)床裝調(diào)與（下轉(zhuǎn)第68頁）（上接第24頁）維修工技能鑒定考核占到總成績的25%。

4 課程單元設(shè)計(jì)

下面以fanuc系統(tǒng)選型為例，闡述教學(xué)實(shí)施過程：

（1）任務(wù)引入（15min）。學(xué)院有兩臺(tái)廢舊數(shù)控車床，1987年左右購置，系統(tǒng)為DJK-BS03A，該機(jī)床自購置后主要用以數(shù)控車削實(shí)訓(xùn)，機(jī)械精度保持較好，現(xiàn)需對(duì)其數(shù)控系統(tǒng)升級(jí)改造。鑒于學(xué)院數(shù)控實(shí)訓(xùn)中心大部分系統(tǒng)為HNC-210系統(tǒng)和FANUC系統(tǒng)，①為了便于維護(hù)管理；②同時(shí)近幾年在數(shù)控機(jī)床裝調(diào)維修與升級(jí)改造比賽項(xiàng)目中，使用fanuc系統(tǒng)較多；③改造完成后也主要用于機(jī)床改造課程實(shí)訓(xùn)和技能競賽培訓(xùn)用，所以經(jīng)申請(qǐng)領(lǐng)導(dǎo)同意升級(jí)為fanuc系統(tǒng)，現(xiàn)需確定系統(tǒng)配置清單和價(jià)格。

（2）逆向任務(wù)實(shí)施（容易著手）（45min）。學(xué)院有四臺(tái)數(shù)控車床，配置的系統(tǒng)為fanuc 0i mate TC系統(tǒng)，請(qǐng)根據(jù)課前提供的相關(guān)技術(shù)資料（選型手冊(cè)、部件速查手冊(cè)、維修說明書、連接功能說明書等）和設(shè)備，確定機(jī)床的系統(tǒng)配置清單。學(xué)生可以通過現(xiàn)場查看各部件銘牌、系統(tǒng)開機(jī)查看系統(tǒng)軟硬件配置，翻閱相關(guān)說明書，以小組分工、討論、協(xié)作方式最終完成配置清單的填寫（表2）。必要的情況下，教師根據(jù)學(xué)生完成任務(wù)情況或遇到的典型問題進(jìn)行講解。最終每小組向老師匯報(bào)工作。

（3）教師點(diǎn)評(píng)總結(jié)（30min）。展示學(xué)生的成果并點(diǎn)評(píng)，之后集中講解學(xué)生在做任務(wù)中遇到的難題或疑問。

（4）正向任務(wù)實(shí)施（上課時(shí)引入的問題）（45min）。在完成逆向任務(wù)的基礎(chǔ)上，已知主軸電機(jī)的功率和調(diào)速范圍要求，各進(jìn)給軸電機(jī)的功率和扭矩，以及其他改造要求，確定fanuc系統(tǒng)配置清單。

（5）考核（15min）。任務(wù)考核分兩個(gè)階段，第一段在任務(wù)實(shí)施的過程中進(jìn)行部分考核，另外一個(gè)階段為上交配置清單后進(jìn)行考核（表3）。

5 結(jié)論

“車床數(shù)控化改造”課程改革以項(xiàng)目任務(wù)為載體，較大程度地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，使學(xué)生真正參與到課堂活動(dòng)中。學(xué)生在完成各項(xiàng)目任務(wù)的同時(shí)，不僅掌握了機(jī)床改造過程中涉及的典型工作技能，進(jìn)一步提高其理論知識(shí)水平，并且培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作，與人溝通的能力。