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        五軸加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程建設(shè)研究

        2016-11-01 15:47:57譚積明
        中國科技博覽 2016年22期
        關(guān)鍵詞:過程考核實(shí)訓(xùn)教學(xué)

        譚積明

        [摘 ?要]隨著制造業(yè)的飛速發(fā)展,機(jī)械制造類企業(yè)對(duì)五軸加工技術(shù)人員需求量日益增大,然而培養(yǎng)技術(shù)人員的職業(yè)院校卻不能有效地開展五軸加工實(shí)訓(xùn)課程。文章通過建立并分析數(shù)控技術(shù)“S”曲線,結(jié)合五軸加工技術(shù)的特點(diǎn),提出了開展五軸加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的必要性,并建立了新課程結(jié)構(gòu)以及考核評(píng)價(jià)方式,最后通過實(shí)施驗(yàn)證,得出新課程結(jié)構(gòu)以及考核評(píng)價(jià)方式,能夠有效地實(shí)施到教學(xué)當(dāng)中去,并解決五軸實(shí)訓(xùn)教學(xué)難于開展的問題,對(duì)職業(yè)院校開展此類課程具有一定的參考價(jià)值。

        [關(guān)鍵詞]實(shí)訓(xùn)教學(xué);五軸加工;課程機(jī)構(gòu);過程考核;五軸教學(xué)

        中圖分類號(hào):TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2016)22-0202-01

        1 引言

        近幾年我國加工制造業(yè)得到了空前發(fā)展,數(shù)字制造技術(shù)的提升促使了我國相關(guān)制造技術(shù)的更新?lián)Q代,傳統(tǒng)加工設(shè)備的使用率在合理的范圍內(nèi)逐漸減少,同時(shí)先進(jìn)數(shù)控裝備的使用率日益增加,然而為了滿足不斷提高的產(chǎn)品精度,速度,難度等要求,高端數(shù)控裝備的發(fā)展與使用已經(jīng)成為了制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢,五軸數(shù)控機(jī)床作為高端裝備的代表,受到了制造業(yè)的廣泛追捧,然而能夠操作五軸數(shù)控設(shè)備的技術(shù)工人卻出現(xiàn)了嚴(yán)重短缺,作為培養(yǎng)技術(shù)人員的職業(yè)院校,在五軸加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程建設(shè)和開展方面的不科學(xué),是造成技術(shù)工人短缺的主要原因,當(dāng)然許多中高職院校的教育工作者亦發(fā)現(xiàn)了此類問題,并做出了相關(guān)改革和研究。

        2 五軸加工技術(shù)與實(shí)訓(xùn)課程特點(diǎn)分析

        2.1 五軸加工技術(shù)發(fā)展趨勢分析

        隨著數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展,五軸加工中心的應(yīng)用越來越廣泛。其優(yōu)點(diǎn)在于使復(fù)雜零件的加工簡單化。并縮短了加工周期,提高了加工質(zhì)量[3],因此五軸數(shù)控裝備的市場占有率正在逐年增加。我國為滿足日益增長的產(chǎn)業(yè)需求,亦不斷提升五軸加工技術(shù)及五軸制造裝備的研制水平,雖然大多企業(yè)仍采用進(jìn)口技術(shù)和裝備,但國產(chǎn)五軸數(shù)控系統(tǒng)和五軸裝備的市場占有率也在逐年提升。表1為國內(nèi)主要機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)1996年至2014年數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量。

        由表1不難看出隨著加工制造業(yè)的發(fā)展和企業(yè)的生產(chǎn)需求,五軸加工中心在我國實(shí)現(xiàn)了從無到有的過程,截止2014年,國產(chǎn)五軸加工中心產(chǎn)銷量達(dá)723臺(tái)套,且不包含統(tǒng)計(jì)之外的其它國產(chǎn)機(jī)床生產(chǎn)廠家的產(chǎn)銷量。隨著企業(yè)對(duì)五軸制造裝備需求量的不斷提升,對(duì)五軸技術(shù)人員的需求亦隨之增加,職業(yè)院校是否需要開展五軸加工技術(shù)的相關(guān)課程已經(jīng)成為了研究和討論的重點(diǎn)。技術(shù)成熟度預(yù)測,能夠推測技術(shù)系統(tǒng)處于生命周期的哪個(gè)階段,以輔助確定研發(fā)策略。因此可用于預(yù)測五軸加工技術(shù)的未來發(fā)展。且技術(shù)的發(fā)展與相關(guān)技術(shù)的教育有直接聯(lián)系,因此可以通過技術(shù)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,得出對(duì)應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域教育發(fā)展的情況。

        2.2 五軸加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程特點(diǎn)

        開展五軸相關(guān)課程,首先需要分析五軸加工技術(shù)的特點(diǎn)。五軸加工技術(shù)實(shí)踐性強(qiáng),需要開展實(shí)訓(xùn)教學(xué)[5]。為更好地模擬實(shí)際工作環(huán)境,實(shí)訓(xùn)教學(xué)對(duì)硬件配置要求較高,然而開展高新技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)訓(xùn)課程一般很難模擬實(shí)際工作環(huán)境,配置昂貴的實(shí)訓(xùn)設(shè)備。以五軸加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)為例,進(jìn)口小型五軸加工中心每臺(tái)在200萬左右,國產(chǎn)一般水平的五軸加工中心每臺(tái)在100萬左右。因此五軸加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程具有設(shè)備昂貴,設(shè)備量少;不易實(shí)現(xiàn)大范圍實(shí)訓(xùn)教學(xué);課程難度大,不易掌握;課程涉及知識(shí)面廣,不易入門;設(shè)備操作和系統(tǒng)編程復(fù)雜,學(xué)習(xí)課時(shí)長;實(shí)訓(xùn)教學(xué)需要材料多,成本高等特點(diǎn)。

        3 五軸技工技術(shù)課程內(nèi)容構(gòu)建

        3.1 課程結(jié)構(gòu)建立

        虛擬仿真技術(shù)是一種由計(jì)算機(jī)生成的一個(gè)以視覺感受為主,也包括聽覺、觸覺的綜合可感知的人工環(huán)境,提供給人們通過計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜設(shè)備進(jìn)行可視化操作與交互的一種全新方式。虛擬仿真技術(shù)在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中,由于五軸數(shù)控機(jī)床的體積大,購置成本、維護(hù)成本及運(yùn)行成本都很高。與其它數(shù)控設(shè)備相比,危險(xiǎn)程度高,一旦不能正確操作,輕則損壞刀具,刀柄。重則損壞機(jī)床,甚至發(fā)生人身事故。

        3.2 考核評(píng)價(jià)方式

        課程考核評(píng)價(jià)方式一直是教學(xué)研究的重點(diǎn),隨著研究的不斷深入,實(shí)訓(xùn)教學(xué)的考核評(píng)價(jià)方式亦趨于多樣化,但與國外對(duì)比,我國的考核評(píng)價(jià)方式仍有很大的發(fā)展空間,英國國家職業(yè)資格證書考試與傳統(tǒng)考試有很大區(qū)別,它以多樣化的實(shí)際工作效果作為評(píng)定方式。澳大利亞對(duì)培訓(xùn)課程提出了最低的能力測試考核要求。多樣化考核評(píng)價(jià)方式的綜合運(yùn)用,比采用單一試卷的考核方法,更能反映出學(xué)生的實(shí)際能力,因此參考國外職業(yè)教育考核評(píng)價(jià)方式,結(jié)合五軸加工技術(shù)的課程特點(diǎn),建立新的考核評(píng)價(jià)方式。

        4 五軸實(shí)訓(xùn)課程開展效果分析

        為了檢驗(yàn)上述課程內(nèi)容以及考核評(píng)價(jià)方式的有效性和可實(shí)施性,從我校機(jī)械制造工藝教育專業(yè)、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)選出兩個(gè)實(shí)驗(yàn)班進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性教學(xué)對(duì)比,使兩個(gè)班對(duì)應(yīng)AB兩組,采用方差分析法對(duì)AB組的總成績進(jìn)行F值檢驗(yàn)從而得出AB兩個(gè)組哪一組教學(xué)效果較優(yōu),A組采用新課程內(nèi)容和考核評(píng)價(jià)方式。

        其中為條件假設(shè),、為自由度,為對(duì)象個(gè)數(shù),、為對(duì)象人數(shù),、為方差估計(jì)值。

        根據(jù)=1,=28,F(xiàn)查值表[8],找到F(1,28)0.5=4.2,由于F=6.38>F(1,28)0.5=4.2,則假設(shè)不成立,即A、B兩組教學(xué)效果存在較大差異,A組教學(xué)效果優(yōu)于B組教學(xué)效果。結(jié)果表明采用新五軸加工技術(shù)課程以及考核評(píng)價(jià)方式的學(xué)生,教學(xué)效果更優(yōu)。

        5 小結(jié)

        文章通過分析五軸加工技術(shù)發(fā)展趨勢及五軸裝備在國內(nèi)的占有率,利用“S”曲線預(yù)測了五軸加工技術(shù)在我國職業(yè)教育領(lǐng)域的發(fā)展趨勢及開展五軸加工技術(shù)的必要性和重要性,最后結(jié)合五軸加工技術(shù)的特點(diǎn),建立了五軸加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)的課程結(jié)構(gòu)以及五軸加工技術(shù)的考核評(píng)價(jià)方式,并通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)驗(yàn)證了課程結(jié)構(gòu)和考核評(píng)價(jià)方式的有效性,對(duì)同類院校開展五軸加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程具有一定的指導(dǎo)意義。

        參考文獻(xiàn)

        [1]陳玉文,楊偉雪.五軸銑削加工在《模具數(shù)控加工》教學(xué)中的應(yīng)用[J].模具制造,2014,(3):90-93

        [2]董子源,沈春根,陳煒等.數(shù)控五軸加工葉輪的實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2014,12(2):99-103

        [3]嚴(yán)慧萍.虛擬仿真在中職實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].福建師范大學(xué),2014,5

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