技術(shù)本科學(xué)生多軸數(shù)控加工綜合能力培養(yǎng)實(shí)踐探索

侯培紅

【摘要】為了學(xué)生較高層次技能培養(yǎng)的需要，根據(jù)應(yīng)用型本科教育的特點(diǎn)，進(jìn)行涵蓋較復(fù)雜零件工藝設(shè)計(jì)、數(shù)控加工程序編制和零件實(shí)物數(shù)控加工為一體的多軸數(shù)控加工綜合實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生較高層次數(shù)控加工綜合能力，取得了良好的效果。

【關(guān)鍵詞】技術(shù)本科 多軸數(shù)控加工 應(yīng)用能力培養(yǎng) 綜合實(shí)踐

一、緒論

經(jīng)過(guò)30多年的改革開(kāi)放，國(guó)內(nèi)的制造技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，裝備技

術(shù)含量逐年提升，不同層次的數(shù)控設(shè)備已得到相當(dāng)?shù)钠占?，航空、航天、造船、核電、風(fēng)電、汽車(chē)、高端模具制造等高精尖的制造企業(yè)，不僅擁有低端的數(shù)控設(shè)備，更擁有四軸、五軸，甚至更高軸數(shù)的數(shù)控設(shè)備，如七軸、九軸及以上的數(shù)控裝備。

我校作為為制造業(yè)提供技術(shù)人才儲(chǔ)備的高校，為適應(yīng)國(guó)家智能制造的需要，以技術(shù)型、技能型人才培養(yǎng)為立校之本，高度重視數(shù)字化技術(shù)、智能制造相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)。在數(shù)字化技術(shù)、智能制造相關(guān)能力培養(yǎng)中，多軸數(shù)控加工技術(shù)綜合應(yīng)用能力培養(yǎng)便是數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)方向?qū)W生能力培養(yǎng)的重要一環(huán)。

二、訓(xùn)練實(shí)施方案

為了做好學(xué)生能力培養(yǎng)工作，就需要做好訓(xùn)練方案、資料準(zhǔn)備工作、實(shí)施等每個(gè)環(huán)節(jié)的工作。訓(xùn)練目標(biāo)任務(wù)、訓(xùn)練思路、訓(xùn)練方式等實(shí)施方案是至關(guān)重要的。

1.訓(xùn)練計(jì)劃

根據(jù)課程教學(xué)大綱，訓(xùn)練周數(shù)為五周，5個(gè)學(xué)分，主要培養(yǎng)學(xué)生如表1所示的多軸數(shù)控加工技術(shù)綜合能力。針對(duì)表1所示課程能力及其對(duì)應(yīng)內(nèi)容，根據(jù)五周的訓(xùn)練課時(shí)，按照循序漸進(jìn)的原則，安排一般手動(dòng)編程、宏程序編程、四軸CAM編程、五軸CAM編程和工藝設(shè)計(jì)等內(nèi)容，分別有專(zhuān)任教師指導(dǎo)，由學(xué)生按照時(shí)間節(jié)點(diǎn)，自主完成規(guī)定的工作量及其考核成績(jī)比例，具體如表2所示。在每天的實(shí)際訓(xùn)練時(shí)，將按照機(jī)房、實(shí)訓(xùn)室課表，安排訓(xùn)練內(nèi)容，詳細(xì)訓(xùn)練課表在此省略。 2.課程能力訓(xùn)練任務(wù)及資源配備

為了搞好項(xiàng)目訓(xùn)練，足夠數(shù)量的零件題圖庫(kù)準(zhǔn)備極為重要，它是能否有效開(kāi)展的重要保證，表3為可用于不同層次編程訓(xùn)練的不同類(lèi)型的零件。

多軸數(shù)控加工技術(shù)項(xiàng)目綜合訓(xùn)練的主要目標(biāo)任務(wù)是在基本能熟練使用某種軟件的基礎(chǔ)上，選擇所要加工的零件，進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助多軸數(shù)控編程，進(jìn)行零件實(shí)物加工，最后完成訓(xùn)練報(bào)告。項(xiàng)目訓(xùn)練工作任務(wù)如表4所示。

訓(xùn)練指導(dǎo)書(shū)用于指導(dǎo)整體項(xiàng)目訓(xùn)練。工藝編制指南明確了不同特點(diǎn)零件的工藝編制的流程。通過(guò)工藝手冊(cè)可以查閱到工序余量和切削用量等。

三、實(shí)施過(guò)程

1.訓(xùn)練方式

訓(xùn)練和考核方式關(guān)系到訓(xùn)練的好壞，所以選擇什么樣的訓(xùn)練方式至關(guān)重要。

作為實(shí)踐課程，本項(xiàng)目綜合訓(xùn)練采用任務(wù)引領(lǐng)式教學(xué)方式，以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)。除個(gè)人課題要求學(xué)生單獨(dú)完成外，小組項(xiàng)目要求學(xué)生分工協(xié)作完成。要求每個(gè)學(xué)生必須在規(guī)定的時(shí)間，并按時(shí)間節(jié)點(diǎn)，完成規(guī)定的任務(wù)。如前所說(shuō)，有個(gè)人課題和小組項(xiàng)目，學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)和所掌握的技能，在參閱訓(xùn)練指導(dǎo)性資料和網(wǎng)絡(luò)資料等的基礎(chǔ)上，完成訓(xùn)練指標(biāo)任務(wù)。該實(shí)踐課主要分成工藝設(shè)計(jì)、數(shù)控編程和實(shí)際數(shù)控機(jī)床加工三部分。

編程訓(xùn)練利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行，手動(dòng)編程借助數(shù)控編程加工仿真軟件進(jìn)行，多軸數(shù)控編程利用UGNXCAM軟件進(jìn)行。對(duì)零件進(jìn)行工藝分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行相應(yīng)的編程，然后上機(jī)進(jìn)行實(shí)物加工。編程在專(zhuān)用機(jī)房借助專(zhuān)用軟件進(jìn)行，實(shí)物加工在數(shù)控加工實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

在工藝設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)訓(xùn)練中，要求學(xué)生能對(duì)相對(duì)復(fù)雜的零件，合理分析，從零件結(jié)構(gòu)、毛坯材料，到確定合理的加工工藝路線(xiàn)，討論加工方法，選擇制造裝備及裝夾方式，選擇合適的刀具，寫(xiě)出零件的制造工藝方案，填寫(xiě)工藝過(guò)程卡，計(jì)算工序余量與工序公差，確定工序總余量及毛坯尺寸，確定初步的切削用量包括工步的背吃刀量、進(jìn)給量、轉(zhuǎn)速或切削速度，填寫(xiě)工序卡。

多軸數(shù)控加工程序編制環(huán)節(jié)，首先關(guān)注零件結(jié)構(gòu)、輪廓編程與加工的可行性，確認(rèn)表面粗糙度要求和精度等級(jí)，學(xué)習(xí)、討論多軸編程軟件，研究最優(yōu)的刀具切入、切出和走刀路線(xiàn)，重視等切削力、等切除率切削，選擇適合的編程類(lèi)型和方法，進(jìn)行有效的編程訓(xùn)練。

多軸數(shù)控編程加工的對(duì)象是相對(duì)復(fù)雜的零件，加工程序的編制主要利用四軸、五軸CAM軟件進(jìn)行。在編程訓(xùn)練環(huán)節(jié)結(jié)束后，經(jīng)過(guò)后置處理，然后操作數(shù)控機(jī)床，進(jìn)行零件實(shí)物加工。

2.訓(xùn)練實(shí)施過(guò)程

為了有效地開(kāi)展訓(xùn)練和掌握訓(xùn)練情況，在訓(xùn)練開(kāi)始前，向?qū)W生發(fā)放訓(xùn)練任務(wù)書(shū)、題圖庫(kù)、指導(dǎo)書(shū)、機(jī)房安排表、分組表。如表4所示，除個(gè)別情況外，訓(xùn)練按分組進(jìn)行，一般以4～6人為一組。訓(xùn)練時(shí)，每組從題圖庫(kù)中選擇一套題圖，然后進(jìn)行組員分工，各自根據(jù)任務(wù)書(shū)和訓(xùn)練指導(dǎo)書(shū)完成自己的任務(wù)，同時(shí)要求組內(nèi)同學(xué)協(xié)作、討論、共同參與。

教師要隨時(shí)觀(guān)察學(xué)生動(dòng)態(tài)和完成情況，跟蹤學(xué)生解決問(wèn)題和完成任務(wù)的思路，并做好記錄，將平時(shí)表現(xiàn)作為學(xué)生的平時(shí)成績(jī)。遇到共性問(wèn)題，教師及時(shí)給學(xué)生加以講解和解決疑難問(wèn)題。

學(xué)生按照要求，完成訓(xùn)練任務(wù)，提交訓(xùn)練總結(jié)報(bào)告。最后制作PPT，參加答辯，回答老師提出的答辯問(wèn)題。

3.訓(xùn)練實(shí)施情況

截至現(xiàn)在，已經(jīng)針對(duì)三屆學(xué)生，開(kāi)展了多軸數(shù)控加工綜合應(yīng)用能力培養(yǎng)實(shí)踐，取得了很好的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，如表5所示。

四、成效與反思

為了適應(yīng)本科學(xué)生高層次數(shù)控技術(shù)綜合能力培養(yǎng)的需要，開(kāi)設(shè)了“多軸數(shù)控加工技術(shù)項(xiàng)目綜合訓(xùn)練”課程，主要針對(duì)葉輪葉片、螺旋銑刀等相對(duì)復(fù)雜的零件，在零件模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，再利用NXUG軟件進(jìn)行四軸、五軸數(shù)控CAM編程，進(jìn)行后處理，最后操作使用多軸數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工，完成零件實(shí)物的加工。

該項(xiàng)目訓(xùn)練層次高，綜合性強(qiáng)。為了有效地開(kāi)展項(xiàng)目訓(xùn)練，采用任務(wù)引領(lǐng)式教學(xué)法，訓(xùn)練時(shí)首先明確訓(xùn)練任務(wù)，讓學(xué)生帶著任務(wù)進(jìn)入課程，學(xué)生變被動(dòng)為主動(dòng)，進(jìn)行思考，完成項(xiàng)目訓(xùn)練任務(wù)，取得了很好的訓(xùn)練效果。同時(shí)，也暴露出了一些問(wèn)題，即如果訓(xùn)練設(shè)備數(shù)量足夠，學(xué)生操作使用設(shè)備的機(jī)會(huì)就會(huì)更多，那么訓(xùn)練效果也將會(huì)更好。

參考文獻(xiàn)：

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