摘 要：特種加工是近幾十年發(fā)展起來的新工藝，是對傳統(tǒng)加工工藝方法的重要補(bǔ)充與發(fā)展，隨著新材料、新技術(shù)、新工藝的不斷涌現(xiàn)，特種加工技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，所以金工實習(xí)教學(xué)中特種加工課程設(shè)置尤其重要。本文主要闡述和探討了我校工業(yè)培訓(xùn)中心瞄準(zhǔn)前沿技術(shù)，引進(jìn)先進(jìn)特種加工設(shè)備，開設(shè)特種加工新課題，改進(jìn)特種加工教學(xué)的模式，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開闊了學(xué)生視野，提高了學(xué)生的動手能力，使金工實習(xí)的實訓(xùn)質(zhì)量和實訓(xùn)內(nèi)容有了質(zhì)的提高。

關(guān)鍵詞：金工實習(xí) 特種加工 教學(xué)模式

中圖分類號：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）09（b）-0132-02

金工實習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生動手能力、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維的一門實踐性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課程，它對提高學(xué)生的操作技能和分析解決實際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)、創(chuàng)新精神有著極其重要的意義。特種加工的實習(xí)是金工實習(xí)過程中必不可少的一個重要環(huán)節(jié)。特種加工的種類繁多，加工方法和原理也多種多樣，從金屬材料到各種非金屬材料和復(fù)合材料，從傳統(tǒng)加工到電、聲、光的特種加工。新的工藝，新的設(shè)備不斷涌現(xiàn)，社會對應(yīng)用型人才質(zhì)量的要求也進(jìn)一步提高。如何讓更多的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備走進(jìn)我們的實習(xí)基地，使學(xué)生能夠?qū)W習(xí)到當(dāng)今社會最前沿的技術(shù)，畢業(yè)后能更快的適應(yīng)社會的需求是我們開設(shè)這門課的最終目的。

1 特種加工要瞄準(zhǔn)前沿技術(shù)

特種加工是機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)等多學(xué)科交叉而成的一門新興技術(shù)。特種加工的發(fā)展方向主要是：提高加工精度和表面質(zhì)量，提高生產(chǎn)率和自動化程度，發(fā)展幾種方法聯(lián)合使用的復(fù)合加工，發(fā)展納米級的超精密加工等。隨著新的技術(shù)和設(shè)備不斷涌現(xiàn)，我校工培中心在特種加工設(shè)備方面，除了傳統(tǒng)的電火花線切割機(jī)床（2臺），先后購置了激光雕刻（切割）機(jī)床（2臺）、快速成型機(jī)（一臺大型的，雙噴頭系統(tǒng)；20臺小型的，單噴頭系統(tǒng)）、激光內(nèi)雕機(jī)及三維照相機(jī)等設(shè)備，引進(jìn)了相關(guān)的技術(shù)，開設(shè)了相關(guān)的課題。

1.1 數(shù)控電火花加工

電火花加工又稱放電加工，它是利用在一定的絕緣介質(zhì)中，通過工具電極和零件電極之間脈沖放電時的電腐蝕作用對零件進(jìn)行加工的一種工藝方法，加工過程中看到電火花，故稱為電火花加工。根據(jù)工具電極形式的不同，又分為電火花加工和線切割加工。

1.1.1 電火花加工機(jī)床

電火花加工是基于在絕緣的工作液中工具和零件（正、負(fù)電極）之間脈沖性火花放電局部、瞬時產(chǎn)生的高溫，使零件表面的金屬熔化、氣化、拋離零件表面的原理，來去除多余的金屬，以達(dá)到零件尺寸、形狀及表面質(zhì)量預(yù)定的加工要求。它的加工范圍很廣泛，可以加工任何難加工的金屬材料和其他導(dǎo)電材料，可以加工形狀復(fù)雜的表面，可以加工薄壁、彈性、低剛度、微細(xì)小孔、異形小孔等特殊要求的零件。

1.1.2 電火花線切割機(jī)床

線切割機(jī)床采用鉬絲或硬性銅絲作為電極絲。被切割的工件為工件電極，電極絲為工具電極。通過電極絲和工件之間形成瞬間電火花放電來達(dá)到切割的目的。該機(jī)床在模具制造，新產(chǎn)品試制和異形零件加工中得到了廣泛應(yīng)用。

1.2 快速原型制造

快速原型制造技術(shù)又稱為快速成形技術(shù)，快速成形（Rapid Prototyping，RP）作為一門新興的制造技術(shù)，是計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD），計算機(jī)輔助制造（CAM）、計算機(jī)數(shù)字控制（CNC）、激光、新材料、精密伺服等多項技術(shù)的發(fā)展和綜合?？赏瓿蓙┮鈴?fù)雜形狀三維實體零件的技術(shù)總稱，俗稱三維打印機(jī)。RP技術(shù)，其基本原理可概括為：離散原型→分層制造→逐層疊加，離散堆積成形。目前廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、機(jī)械、電子、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

1.3 激光加工

激光加工是將激光束照射到工件的表面，以激光的高能量來切除、熔化材料以及改變物體表面性能。激光加工可分為激光熱加工和光化學(xué)反應(yīng)加工兩類。激光熱加工工作原理就是利用聚焦的激光能量密度極高，被照射工件加工區(qū)域溫度可達(dá)數(shù)千、甚至上萬攝氏度，將材料瞬時的熔化、蒸發(fā)，并在熱沖擊波作用下，將熔融材料爆破式噴射去除，達(dá)到相應(yīng)加工的目的。加工方式包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打標(biāo)、激光鉆孔和微加工等。激光加工已廣泛用于打孔、切割、焊接、電子器件微調(diào)、表面處理以及信息存儲等許多領(lǐng)域。

1.3.1 激光切割，激光雕刻，激光打標(biāo)

激光切割尺寸精度高，縫隙小，激光切割形狀可隨著圖稿進(jìn)行任意更改，增加了設(shè)計的實用性和創(chuàng)造性。激光雕刻是利用軟件技術(shù)，按設(shè)計圖稿輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行自動雕刻。激光打標(biāo)具有打標(biāo)精度高、速度快、標(biāo)記清晰等特點。激光打標(biāo)兼容了激光切割、雕刻技術(shù)的各種優(yōu)點，可以在各種材料上進(jìn)行精密加工，還可以加工尺寸小且復(fù)雜的圖案，激光標(biāo)記具有永不磨損的防偽性能。

1.3.2 激光內(nèi)雕

激光內(nèi)雕是光化學(xué)反應(yīng)的一種，它首先通過專用點云轉(zhuǎn)換軟件，將二維或三維圖像/人像轉(zhuǎn)換成點云圖像，然后根據(jù)點的排列，通過激光控制軟件控制水晶的位置和激光的輸出，在水晶處于某一特定位置時，聚焦的激光將在水晶內(nèi)部打出一個個的小爆破點，大量的小爆破點就形成了要內(nèi)雕的圖像/人像。

2 教學(xué)改革及教學(xué)模式

2.1 分塊實習(xí)，獨立操作

特種加工各課題之間分塊實習(xí)。分線切割加工機(jī)床、激光加工雕刻機(jī)及內(nèi)雕機(jī)、快速成型機(jī)。每個塊都購置了電腦，組件了機(jī)房，每個機(jī)房都建立了局域網(wǎng)，基本做到每生一臺計算機(jī)?？焖俪尚蜋C(jī)房每臺計算機(jī)還配置了一臺小型的快速成型機(jī)（單噴頭系統(tǒng)）。運(yùn)用教師授課軟件，教師客戶端控制多臺電腦，教師用電腦主機(jī)當(dāng)服務(wù)器使用，既可以授課，放電教片，學(xué)生也可以自行使用電腦設(shè)計，傳輸。這樣就不需要投影機(jī)了，學(xué)生自行設(shè)計完作品直接傳到教師主機(jī)，供老師檢查。

2.2 師資培訓(xùn)，一人多崗

由于增加了課題，工培中心人員緊缺。我們中心明確提出指導(dǎo)教師要“一專多能，一人多崗”。首先鼓勵大家學(xué)習(xí)數(shù)控及特種加工，以實現(xiàn)部分人員從指導(dǎo)傳統(tǒng)工種到指導(dǎo)先進(jìn)制造技術(shù)工種的轉(zhuǎn)崗，通過對傳統(tǒng)機(jī)加工人員及行政人員進(jìn)行特種加工技術(shù)的自我培訓(xùn)，使每個指導(dǎo)教師都能獨立指導(dǎo)兩種或兩種以上工種的實訓(xùn)指導(dǎo)，為中心的教學(xué)安排提供了便利。

2.3 教學(xué)方法及實習(xí)過程

2.3.1 線切割加工

第一步，首先由教師介紹線切割的機(jī)床構(gòu)造，加工原理、特點用途等。第二步，由教師展示以前學(xué)生加工的優(yōu)秀作品，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作熱情，讓學(xué)生自己設(shè)計出有創(chuàng)意的圖形。第三步，學(xué)生在電腦里進(jìn)行計算機(jī)繪圖，畫圖可以在AutoCAD等軟件里進(jìn)行。傳給老師檢查，傳到機(jī)床控制電腦，用AutoCut軟件加工。

2.3.2 激光加工

設(shè)計加工零件圖形。采用AutoCAD，CorelDraw等軟件，設(shè)計繪制圖形，使用CorelDraw設(shè)計圖形，輸出時，文件以“*.plt”為后綴。使用AutoCAD設(shè)計并繪制出加工圖形，另存為*.dxf。也可以用其他軟件設(shè)計轉(zhuǎn)換到CAD中，存*.dxf文件。啟動與計算機(jī)并口連接的激光機(jī)床來加工。加工完成后再進(jìn)行組裝成各種成品。

2.3.3 快速成型

三維CAD模型設(shè)計。利用三維造型軟件（Pro/E，Solidworks，UG，CAXA等）直接構(gòu)建，保存為STL文件格式。復(fù)雜零件：利用三維掃描，反求工程。調(diào)入快速成型軟件UP，進(jìn)行逐層制造加工，加工完后進(jìn)行處理，打磨、拋光、涂掛等。經(jīng)歷了三維模型設(shè)計→模型的近似處理→STL文件切片處理→逐層制造→后處理。

學(xué)生作品如圖1～2。

3 結(jié)論

特種加工技術(shù)是現(xiàn)代制造技術(shù)的優(yōu)秀代表，已對整個制造業(yè)的生產(chǎn)模式產(chǎn)生了深刻的影響，特種加工實訓(xùn)課也是一門很有發(fā)展?jié)摿Φ恼n程。我們要努力加強(qiáng)課程建設(shè)，提升教學(xué)效果，充分體現(xiàn)先進(jìn)制造技術(shù)的特色，讓大學(xué)生在這里學(xué)有所得，為我國機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展培養(yǎng)出合格的人才。

參考文獻(xiàn)

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[2]洪超，主編.金工實習(xí)[M].3版.南京：南京大學(xué)出版社，2012：283-309.