淺談微型數(shù)控銑床對機電專業(yè)教學的作用

陳仟新?オ?

隨著機械與自動技術(shù)的迅猛發(fā)展，機電制造設(shè)備的種類和價格也越來越低，但仍不適合中職院大批量地進行采購。耗能小、成本低的微型機床應運而生，微型機床的出現(xiàn)可以很大程度地解決教學與教學成本之間的矛盾。微型機床特別適合根據(jù)需要進行改進、研發(fā)，可以從自產(chǎn)自用甚至自產(chǎn)自銷的方向來解決教學成本高的難題。

一、微型數(shù)控銑床簡介

機床在研發(fā)初期，主要是以小型并且桌面化的成品展示出來，并且拋開了現(xiàn)在的數(shù)控機床控制系統(tǒng)都采用的市場上商業(yè)化的數(shù)控系統(tǒng)，轉(zhuǎn)為采用可編程程度高的單片微處理器控制，能最大限度地控制成本，從而滿足自主研發(fā)并生產(chǎn)的要求。

本微型數(shù)控銑床是一個集成了機械與電氣自動化的控制系統(tǒng)，它與工廠生產(chǎn)加工用的數(shù)控銑床并無本質(zhì)上的區(qū)別，所以它能應用于基本的數(shù)控加工領(lǐng)域。其核心技術(shù)涉及到機械、電氣、自動化控制、計算機軟件、數(shù)控加工等多個技術(shù)領(lǐng)域。

二、微型數(shù)控銑床在教學中的地位和作用

微型數(shù)控銑床的主要應用是以減緩因設(shè)備不足帶來的教學實訓資源的需求壓力，降低教學成本，從而解決教學課程與教學資源之間的矛盾。結(jié)合我校的專業(yè)特點，微型數(shù)控銑床的核心技術(shù)主要對應我校的機電專業(yè)和自動化專業(yè)。

微型數(shù)控銑床的功能是參照商業(yè)化的數(shù)控銑床基本功能而設(shè)計的，所以微型數(shù)控銑床能在一定程度上完成一些基本的加工要求。隨著國家大力支持職業(yè)教育，如今中職生的數(shù)量比以往多得多。作為制造強國的中國，機電專業(yè)更是許多中職生的首選專業(yè)。那么隨著機電類專業(yè)的學生不斷增加，學校教學設(shè)備資源也會變得越來越緊張。微型數(shù)控銑床的出現(xiàn)可以在很大程度上解決因設(shè)備資源不足而帶來的教學壓力。首先，制造一臺微型數(shù)控銑床的成本大概只占了采購一臺一般性能的數(shù)控銑床價格的5%，也就是說采購一臺一般性能的數(shù)控銑床能制造大概20臺的微型數(shù)控銑床。這個價格比例就是微型數(shù)控銑床的最大優(yōu)勢。而且，微型數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)是以桌面型產(chǎn)品的方向去設(shè)計的，所以其對空間的占用是很少的，放置一臺微型數(shù)控銑床只需1平方米。所以它很容易就能走進實習車間、實驗室、教室甚至是辦公室。最后，微型數(shù)控銑床的小型化設(shè)計也決定了它工作時所消耗的電力資源，經(jīng)實測微型數(shù)控銑床滿載工作時的電能功率消耗最高300W，只是C6130A型普通車床（4.5KW）的7%，并且它只需要民用市電的200V電壓，并不需要電價昂貴的工業(yè)用電380V。

1.微型數(shù)控銑床的機械結(jié)構(gòu)組成能對應相關(guān)的教學課程

我校的機電專業(yè)機械方面教學主要是以基礎(chǔ)理論、加工實訓、鉗工裝配和技能競賽為主，微型數(shù)控銑床的機械結(jié)構(gòu)組成恰好也能對應上以上的教學課程。

微型數(shù)控銑床能承擔機械加工實訓教學。微型數(shù)控銑床主要是完成機械切削加工的功能，它同樣也是采用數(shù)控編程的方法進行加工控制的?？刂瞥绦蚺c我校數(shù)控銑編程常用的CAXA軟件所生成的G代碼文件完全兼容通用，所以在編程操作上是完全一樣的，學生可以將在微型數(shù)控銑床上調(diào)試好的程序直接拿到學校的數(shù)控銑床上進行加工。微型數(shù)控銑床使用的加工刀具是小型的雕刻刀，能加工的材料主要是體格相對低廉的亞力克、塑料、木材等軟材料，大大地節(jié)省了刀具損耗和材料損耗，這特別適合初學學生練習用。組合成微型數(shù)控銑床的基本部件由鋁合金板材做成，其零件外形的尺寸要求并不復雜，很適合學生進行加工生產(chǎn)。所以在大批生產(chǎn)微型數(shù)控銑床時，機械部件全部由學生完成，這不僅節(jié)省了很多的人力資源，還可以對學生進行項目教學，讓學生進行實訓加工操作，了解機器的整個制造加工過程。

微型數(shù)控銑床可用于鉗工裝配教學。機器的機械裝配也可以由老師輔導學生完成，機器的主要裝配是以板材部件連接、電機安裝、絲桿安裝、導軌安裝、工作臺安裝和整機調(diào)試校驗等為主。一臺機器涉及到多個安裝項目要求，比以前的由鋸銼削再到簡單裝配實訓內(nèi)容要豐富得多，也能為競賽增加訓練項目。

微型數(shù)控銑床為數(shù)控維修教學打下基礎(chǔ)。數(shù)控維修在我校是機電專業(yè)的一個分支，但微型數(shù)控銑床是一個機與電的組合。相比于數(shù)控機床龐大的電氣控制系統(tǒng)，微型數(shù)控銑床要簡單得多，機械結(jié)構(gòu)也相對簡單。對機電專業(yè)的學生來說，從數(shù)控維修邁向電氣專業(yè)，微型數(shù)控銑床就成了其中最好的橋梁。微型數(shù)控銑床雖然結(jié)構(gòu)簡單，但它包含有數(shù)控機床的基本功能模塊，簡化的數(shù)控機床更容易使學生理解認識，是由淺入深向高層次學習的最好的引領(lǐng)教學項目。

2. 微型數(shù)控銑床能對應上自動化控制的項目分枝

隨著社會的發(fā)展，工業(yè)自動乃至智能化越來越普及，也是我校的機電專業(yè)培養(yǎng)學生的方向。我校的機電自動化專業(yè)主要是基礎(chǔ)理論教學、電子電工理論和實訓教學、可編程自動化教學以及計算機軟件和網(wǎng)絡教學。微型數(shù)控銑床既然是機械與電氣的組合體，它同樣也相應地對應上了自動化控制的項目分枝。

微型數(shù)控銑床對電子電工專業(yè)教學的促進作用。微型數(shù)控銑床是自主開發(fā)的，我校蔡躍偉和陳仟新老師獲得了國家知識產(chǎn)權(quán)局的專利一項，那么我校就掌握著全部的核心技術(shù)。在制造微型數(shù)控銑床的過程中，其中的電路板就可以交給電子專業(yè)的學生來完成。里面包含著電子制作的基礎(chǔ)，如焊接、識圖、選件等，也有電子線路中的兩大組合，模擬電子和數(shù)字電子，在電子理論教學中有一個很好的實物參照；電氣控制部分和安裝也可以交給電工專業(yè)的學生完成，可以讓學生熟悉一臺設(shè)備的電氣安裝的項目要求。除了能培養(yǎng)學生的動手能力外，電氣安裝的安全規(guī)范和標準也是重要的檢驗指標，從而讓學生培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和工作態(tài)度。

三、小結(jié)

當所有的機械電氣都安裝并調(diào)試完成后，微型數(shù)控銑床并不能正常地運行，或者說還不能運行。因為里面還缺少了重要的組成部份——軟件。微型數(shù)控銑床的核心處理采用單片機控制，與我校單片機實驗室選用的實驗設(shè)備的單片機芯片是同一個類型。單片機編程在中職學生的認知中是一個比較難的學習課程，要完成微型數(shù)控銑床的控制就要有一個比較復雜的軟件編程過程，也有相對簡單的邏輯控制流程，是一個由淺入深的算法組合。對學生初學單片機或許并不能起到明顯的作用，但對由低級向高級，由實驗室向真正產(chǎn)品設(shè)備的轉(zhuǎn)型是一個理想的對接。

責任編輯陳春陽