數(shù)控車項目一體化教學(xué)探究

徐有軍

【中圖分類號】TG519.1-4

摘要：本文介紹了數(shù)控項目一體化教學(xué)法。利用此方法教學(xué)，在教學(xué)過程是以學(xué)生為主，教師只起到引導(dǎo)作用，學(xué)生在分組討論中達(dá)成共識，鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊合作能力，發(fā)現(xiàn)問題老師及時點評，引導(dǎo)優(yōu)秀生帶差生，使學(xué)生共同得到進(jìn)步。學(xué)生能力的提高了，又為學(xué)校生產(chǎn)出產(chǎn)品，這樣就達(dá)到我們的教學(xué)目的。

關(guān)鍵詞： 數(shù)控車項目一體化教學(xué)法、碟形工件、數(shù)控車削、分組討論

目前，數(shù)控加工技術(shù)是眾多技工院校的熱門專業(yè)?；蚴遣糠旨脊ぴ盒５娜^主打?qū)I(yè)。然而如何提高教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生畢業(yè)后更能適應(yīng)企業(yè)的生產(chǎn)需要。也是眾多技工院校積極探索的課題。近年來所推行的項目一體化教學(xué)就是一種較好的教學(xué)方法。我校在數(shù)控車教學(xué)中也積極進(jìn)行探索與實踐。此文就是我們的一些教學(xué)體會，旨在與各位同仁交流與探討，以進(jìn)一步提高數(shù)控車的教學(xué)效果和水平。

一、項目一體化教學(xué)簡介

數(shù)控車項目一體化教學(xué)法在技工學(xué)校中的應(yīng)用一般是指師生共同生產(chǎn)一件具體的、具有使用價值的機(jī)器零件或者產(chǎn)品。在生產(chǎn)該零件中（或是教學(xué)過程中），使學(xué)生掌握該零件或產(chǎn)品相關(guān)的加工知識和技能。這樣學(xué)生既學(xué)到該零件的加工理論知識和加工技術(shù)，又可為學(xué)校生產(chǎn)出零件或產(chǎn)品。

在項目實施時，學(xué)生一般分為2～3人為一個小組，學(xué)生利用自己掌握的知識進(jìn)行生產(chǎn)加工，老師給予指導(dǎo)或引導(dǎo)。故此該教學(xué)法只能在高年級學(xué)生中進(jìn)行。

二、教學(xué)前的組織與準(zhǔn)備

1、項目設(shè)置

根據(jù)學(xué)生已掌握的工藝制定知識、編程知識和數(shù)控車操作技能，以及我們目前承接加工的產(chǎn)品零件，我們設(shè)置的項目為碟形工件。該工件的毛坯是20 鋼板火焊切割，尺寸是Φ105×25mm，數(shù)量是200件，其外形尺寸及精度要求如圖一。其加工技術(shù)要求與學(xué)生目前的技能水平相符，但裝夾難度較大，需老師指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計加工夾具。

圖一

2、學(xué)生分組

某級數(shù)控二班共有學(xué)生42人，我們把學(xué)生分為3人一組，共14個小組，分組時要注意，理論知識好的學(xué)生或是操作技能好的學(xué)生與差生相互搭配，使每個小組的技術(shù)水平盡量接近。

3、工、刃、量具準(zhǔn)備

根據(jù)要要加工零件所需的工具、刀具、量具做好準(zhǔn)備

三、教學(xué)實施過程

1、指導(dǎo)學(xué)生制定工藝與車削步驟，與學(xué)生通過對該零件的綜合分析中知道。

①、該零件尺寸精度較易加工，但外圓和內(nèi)孔的同軸度，端面和內(nèi)孔軸線間的垂直度均有較高的要求。

②、該零件的總長度22mm，但外圓長度僅4mm，這給零件裝夾加工帶來嚴(yán)重的困難。

③、內(nèi)孔尺寸精度較高，長度11mm，這樣的精度和長度可作為工件的定位基準(zhǔn)。

④、工件A、B兩面都有斜面加工，且加工余量較多。

根據(jù)從以上的技術(shù)要求和形狀特點，我們讓學(xué)生分組討論如何制作工件的加工步驟。學(xué)生在分組討論中很熱烈，提出的工件的加工方案也很多，但在這些方案中都遇到相同的問題，就是無法保證工件的外圓與內(nèi)孔的同軸度，主要原因是外圓與內(nèi)孔在同一次裝夾中車削完成，很難做到。對這個難題同學(xué)們一下子束手無策。此時我們引導(dǎo)同學(xué)們回憶以前所學(xué)的車工工藝中工件形位公差保證法，以工件的內(nèi)孔為基準(zhǔn)車削工件的外圓、端面等。受啟發(fā)的同學(xué)們再次討論，在討論中集中提出一個加工方案，是用心軸為夾具，以工件的內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)精車工件的外圓。但是心軸如何設(shè)計制造，以學(xué)生目前所掌握的知識他們感到很難。他們用懇切的目光望著老師，這時我們把各小組的加工方案逐一評講，對不科學(xué)、不合理的方案進(jìn)行詳細(xì)解說。如有些方案中裝夾次數(shù)較多，這會增加車削輔助時間和勞動強(qiáng)度。影響生產(chǎn)效率。對較科學(xué)合理的方案，或有創(chuàng)新的給予肯定和表揚。如根據(jù)毛坯的實際情況用薄壁管做定尺。這是一種較好的裝夾方法。（這就是裝夾工件的限位裝置，使每次裝夾工件伸出的長度相同，每件工件軸方向的位置也相同）這樣通過對真實工件加工步驟的制定，使同學(xué)們對車削工藝知識和工裝知識更加鞏固和較大的提高，特別對工藝裝夾的理解有了更進(jìn)一步的認(rèn)識，當(dāng)我們把心軸夾具的裝配圖掛出來后（見圖2），同學(xué)們對碟形工件加工工藝已有較統(tǒng)一的認(rèn)識。

圖2

2、接著我們把備課定好的合理的車削方案寫出來。

方案：①、工件伸出的長度14mm（用薄壁管做定尺）夾緊工件；②、粗車外圓至Φ101mm，長度為車刀離卡爪1.5mm處；③、平面長度車至23mm，鉆Φ18.5mm的孔；④、調(diào)頭裝夾工件（換另一薄壁管做定尺）；⑤、粗車外圓至Φ101mm，端面按圖樣總長尺寸（22 mm）車好；⑥、內(nèi)孔車至Φ20 mm；⑦、車出A面Φ80×1.5內(nèi)臺階；⑧、車出A面凹斜面；⑨、卸下工件卡盤夾緊心軸，裝夾工件（心軸應(yīng)提前委托普車實習(xí)學(xué)生做好）；⑩、精車外圓至Φ100 mm；?、按圖車B面凸斜面至尺寸；?、檢查各尺寸是否符合圖樣要求。到此可以進(jìn)入下步指導(dǎo)學(xué)生編寫加工程序。

3指導(dǎo)學(xué)生編寫數(shù)控車削程序（FANUC 0-TD數(shù)控車床）

指導(dǎo)學(xué)生編寫數(shù)控加工程序，也是這次項目教學(xué)法的重要內(nèi)容，此前學(xué)生已有編程的基本知識，對各個代碼的功能和編程格式已基本掌握。我們這次教學(xué)活動的目的是引導(dǎo)學(xué)生靈活使用G代碼和熟練掌握規(guī)范的編程格式。根據(jù)此教學(xué)理念，我們把機(jī)械加工工藝卡分給各小組。讓學(xué)生分別寫出碟形工件各階段的加工程序，學(xué)生在分組討論時熱情不減，各小組都用較短的時間寫出了碟形工件的數(shù)控加工程序，我們在審閱各組編程中發(fā)現(xiàn)一些問題。如下：

①、粗精加工沒有分開（粗精車刀的選用）：在內(nèi)孔加工過程中，有些小組的編程沒有把粗精加工分開或粗精加工用同一把車刀。在經(jīng)過粗加工后，刀具有了一定量的磨損，再進(jìn)行精加工就不能保證其切削精度和表面粗糙度。按照圖紙的工藝要求，內(nèi)孔是作為加工B面和外圓的定位基準(zhǔn)。所以在加工中要保證其尺寸精度的同時，還要保證它的形狀精度。如果用同一把刀作粗精加工，這些要求是難以達(dá)到的。endprint

②、在程序中出現(xiàn)過多的空行程序段：數(shù)控車加工是一種快速、高效的加工方法。如果在程序中出現(xiàn)較多空行程（走空刀），就會延長機(jī)床執(zhí)行程序的時間，增加了工件的加工周期，降低了生產(chǎn)效率，增加了生產(chǎn)成本。有幾個小組編程同時出現(xiàn)了這樣的問題，我們作出點評并耐心的引導(dǎo)學(xué)生，盡量編程積累化繁為簡，縮短空行程。

③、循環(huán)指令選擇不熟練：循環(huán)指令的選擇不合理，集中出現(xiàn)在幾個小組的編程中，第一種情況是有兩個小組用G72端面循環(huán)指令編寫B(tài)面加工程序段，我們了解了他們的編程思路，學(xué)生這樣告訴我們：“老師這工件是盤形的，所以我們選擇G72”。我們對他們的思路肯定的同時還要向他們解釋為什么不用G72，因為G72端面循環(huán)指令是執(zhí)行軸向進(jìn)給，徑向切削。徑向切削時切削速度是變化的（由快到慢），這樣會增加切削阻力，對機(jī)床、夾具（心軸）剛性要求高。所以我們棄用G72。第二種情況是有一個小組選用G73外輪廓封閉式循環(huán)指令，編寫B(tài)面加工程序段。我們會告訴學(xué)生：“外輪廓封閉式循環(huán)指令適合加工一些有工件基本輪廓的鑄件，對于這個工件如果我們選用G73，會產(chǎn)生很多的空行程，這違背了編程原則”。慶幸的是絕大多數(shù)小組選用G71或G90來編寫B(tài)面。

④、主軸轉(zhuǎn)速選用不合理：有些小組所編寫的程序里的轉(zhuǎn)速S值，粗加工時選擇過高，達(dá)到500～600r/min。這樣的轉(zhuǎn)速不利于切削，因為毛坯是火焊切割出的，切割面不是很規(guī)整、表面硬度高，過高轉(zhuǎn)速切削對刀具的刃口傷害很大。我們要給學(xué)生講評，讓他們明白。

⑤、進(jìn)給量、背吃刀量不合理：因為毛坯是火焊切割出的，導(dǎo)致切割面不是很規(guī)整、表面硬度高，所以進(jìn)給量一般選0.3mm（每轉(zhuǎn)進(jìn)給），第一刀把毛坯硬層切盡，這些問題幾乎每個小組編程是都沒考慮到，我們將引導(dǎo)學(xué)生去多思考，貼近實際去考慮問題。

⑥、輔助指令（切削液的使用）：對于切削液的使用，有一個小組的考慮是在加工中途使用切削液，我們點評時提醒學(xué)生注意：硬質(zhì)合金就像玻璃一樣，高溫遇水會炸裂。

針對以上問題我們一一進(jìn)行講評，規(guī)范學(xué)生的編程，選擇合適的切削參數(shù)，引導(dǎo)同學(xué)們編寫的程序要簡潔、科學(xué)、聯(lián)系實際。

程序編寫完成后輸入機(jī)床，檢驗運行軌跡無誤后，就可以進(jìn)行工件的切削。同學(xué)們都希望能親自動手加工一個工件，學(xué)生的參與積極性很高，我們滿足了學(xué)生的要求。先由各小組操作技術(shù)好的學(xué)生先做，由好帶差，使每個學(xué)生都能順利地加工出零件。由于前面的準(zhǔn)備工作做得較好、較詳細(xì)，故較順利地完成這次項目一體化的教學(xué)任務(wù)。

四、結(jié)論

1、通過蝶形工件的加工，學(xué)生分析問題，解決問題的能力得到提高；已熟練掌握程序編寫格式和G代碼的靈活運用；熟悉中等復(fù)雜工件的加工工藝，特別是同學(xué)們親自動手加工出一個真實的零件，有些成就感，提高了學(xué)習(xí)興趣。

2、這批零件雖由學(xué)生車削，但是在數(shù)控車床上加工完成的，工件的質(zhì)量容易保證，所以這批零件全部合格。這樣既為學(xué)生的實習(xí)提供了機(jī)會，又為企業(yè)提供了產(chǎn)品，為學(xué)校增加了效益，是一種雙贏的教學(xué)方法。

五、注意事項

為了確保產(chǎn)品質(zhì)量，教學(xué)中要注意如下問題。

1、 各小組程序編好后，指導(dǎo)老師要認(rèn)真檢查X、Z的數(shù)據(jù)，輸入機(jī)床后也要仿真驗證各尺寸數(shù)據(jù)。

2、 參加此教學(xué)法的學(xué)生應(yīng)對數(shù)控車的對刀方法、工件的測量較熟練。

3、 指導(dǎo)老師在備課時，最好用廢料進(jìn)行試切削，以保證工件的質(zhì)量和教學(xué)能順利進(jìn)行。

致謝

作者在撰寫本文過程中，非常榮幸得到茂名市高級技工學(xué)校王建天老師的有益指導(dǎo)，并對本文的修改提供了寶貴的意見，謹(jǐn)此表示致謝。

參考文獻(xiàn)：1、《數(shù)控車削編程與加工技術(shù)》2版 謝曉紅主編 北京：電子工業(yè)出版社，2008.7

2、《機(jī)械設(shè)計手冊》 徐灝主編 北京：機(jī)械工業(yè)出版社、1991endprint