數(shù)控多軸加工技術(shù)課程任務(wù)驅(qū)動教學(xué)改革

王凌云　王丹　黃紅輝　傅飛

摘 要：以葉輪零件多軸加工為例研討任務(wù)驅(qū)動型教學(xué)的具體實(shí)施方法，從工作任務(wù)的總體設(shè)計(jì)到工作任務(wù)的執(zhí)行過程以及執(zhí)行任務(wù)的各種途徑和方法等方面入手，探討任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法在數(shù)控多軸加工技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用。教學(xué)實(shí)踐證明，任務(wù)驅(qū)動教學(xué)提高了學(xué)生學(xué)習(xí)主動性和創(chuàng)新性，學(xué)生學(xué)到了職業(yè)崗位工作任務(wù)的實(shí)施過程，取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：任務(wù)驅(qū)動 數(shù)控多軸加工 教學(xué)改革

中圖分類號：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）05（c）-0175-02

1 任務(wù)的總體設(shè)計(jì)

采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法，以學(xué)生為主體，從分析零件結(jié)構(gòu)，制定數(shù)控加工工藝、編制數(shù)控加工程序、仿真加工到實(shí)際加工出零件的整個過程中，讓學(xué)生提出多種工藝方案，老師引導(dǎo)學(xué)生確定最佳方案。結(jié)合零件形狀，制定數(shù)控加工工藝，進(jìn)行定位與夾緊方案的制定，使用UG規(guī)劃整體葉輪數(shù)控刀軌，分析鋁合金加工性能，采用合理切削參數(shù)，通過后置處理，將生成的數(shù)控程序在Vericut中進(jìn)行數(shù)控仿真，最終在VMC-0656e五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工，驗(yàn)證了葉輪數(shù)控加工方案及程序的可行性，活躍了課堂學(xué)習(xí)氣氛，使學(xué)生獲得成就感，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐應(yīng)用能力。

如圖1所示，該工件由外圓柱面、端面、孔、扭曲的直紋面以及倒角組成。工件的毛坯為棒料，葉輪葉輪底面和φ20mm孔的表面粗糙度為Ra1.6μm，加工要求高；其余表面的表面粗糙度均為Ra3.2μm，加工要求較高；φ20mm孔的中心與外圓柱面有0.012mm的同軸度要求，底面和外圓柱面有0.02mm的垂直度要求。根據(jù)上述分析，外圓、左右端面的加工采用粗車-精車兩個加工階段；φ20mm孔的加工階段分為鉆-擴(kuò)-鉸三個加工階段；φ6mm孔的加工階段分為粗銑和精銑兩個加工階段；葉輪部分的加工工藝過程為流道面的開粗、葉片面的半精、流道面半精工、流道面精工、葉片面精工以及清根。

2 教學(xué)方法和手段

2.1 多媒體教學(xué)

采用多媒體教學(xué)手段，通過錄像、CAI課件、圖片等教學(xué)資料，圖聲并茂，生動直觀地布置課堂工作任務(wù)。

2.2 案例剖析教學(xué)

通過介紹典型零件的數(shù)控多軸聯(lián)動加工方法，使學(xué)生能做到舉一反三，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生解決數(shù)控多軸加工工藝問題和根據(jù)所用的機(jī)床及控制系統(tǒng)進(jìn)行后置處理的能力，使學(xué)生能做到對同類零件加工的觸類旁通。

2.3 數(shù)控仿真教學(xué)

采用數(shù)控編程仿真教學(xué)軟件，使學(xué)生能夠真正地看到程運(yùn)行及零件加工的過程，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

由于葉輪加工工程中，刀具軌跡比較復(fù)雜，刀軸矢量變化大，因此在進(jìn)行實(shí)際加工前，采用仿真軟件對數(shù)控加工程序進(jìn)行驗(yàn)證。用Vericut軟件進(jìn)行模擬加工檢查加工過程中的干涉、過切等現(xiàn)象出現(xiàn)。

2.4 數(shù)控五軸機(jī)床加工教學(xué)

將“教、學(xué)、練”融為一體，學(xué)生在做中學(xué)、學(xué)中做。學(xué)生用CAM軟件計(jì)算刀軌后，再選擇五軸聯(lián)動的加工中心做后處理計(jì)算程序，型號為VMC-0656e用仿真軟件校驗(yàn)數(shù)控加工程序，然后用仿真軟件vericut檢查是否有干涉現(xiàn)象，再用五軸聯(lián)動的加工中心進(jìn)行零件加工如圖2所示。這種即學(xué)即練的教學(xué)方式，提高了學(xué)習(xí)效率，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

3 課程的特色與創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 以就業(yè)為導(dǎo)向制定崗位能力

通過多年的課程教學(xué)改革，形成了理論實(shí)踐一體化教學(xué)的鮮明特色，以職業(yè)能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，運(yùn)用多種教學(xué)手段，理論與實(shí)踐相結(jié)合，由于未來工作崗位的主要特點(diǎn)是具備較強(qiáng)的工程應(yīng)用能力并能夠解決實(shí)際問題，從這一要求出發(fā)，確定本課程職業(yè)能力要求和培養(yǎng)目標(biāo)。

3.2 采用一體化教學(xué)模式

主要以數(shù)控多軸機(jī)床加工工藝設(shè)計(jì)、數(shù)控加工程序編制與機(jī)床加工作為核心內(nèi)容，以此為主線確定如圖所示的教學(xué)流程，實(shí)現(xiàn)理論知識的學(xué)習(xí)與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，教學(xué)過程以具體工作任務(wù)為引領(lǐng)。

3.3 運(yùn)用多種教學(xué)手段培養(yǎng)應(yīng)用型人才

利用多媒體教學(xué)、仿真教學(xué)及實(shí)訓(xùn)教學(xué)等多種教學(xué)手段，推動教學(xué)改革，促進(jìn)教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，提高了教學(xué)質(zhì)量；采用虛擬加工與真實(shí)加工相結(jié)合的形式。在加工操作前，利用CAD/CAM軟件進(jìn)行刀具路線的仿真，葉輪的加工難點(diǎn)主要表現(xiàn)在葉片多為非可展扭曲直紋面；相鄰葉片的空間較小，因此加工葉片曲面時除了刀具與被加工葉片之間發(fā)生干涉外，刀具極易與相鄰葉片發(fā)生干涉。用vericut仿真軟件檢查是否有干涉，再用五軸聯(lián)動的加工中心進(jìn)行零件加工。這種即學(xué)即練的教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)習(xí)效率。

4 結(jié)語

依照葉輪零件圖紙，以任務(wù)驅(qū)動進(jìn)行教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生制訂零件的加工工藝方案，確定工序工步及機(jī)床刀具等，從理論分析到實(shí)際加工、從翻閱機(jī)械有關(guān)資料到數(shù)控程序的制定，依照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，制定出在實(shí)際生產(chǎn)中可行的數(shù)控程序，再通過仿真加工軟件，對制定的加工程序進(jìn)行驗(yàn)證。提高了學(xué)生學(xué)習(xí)主動性和創(chuàng)新制造能力。

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