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，進(jìn)行涵蓋較復(fù)雜零件工藝設(shè)計、數(shù)控加工程序編制和零件實物數(shù)控加工為一體的多軸數(shù)控加工綜合實踐教學(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) 綜合實踐

一、緒論

經(jīng)過30多年的改革開放，國內(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、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)人才儲備的高校，為適應(yīng)國家智能制造的需要，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)專業(yè)方向?qū)W生能力培養(yǎng)的重要一環(huán)。

二、訓(xùn)練實施方案

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、實施等每個環(huán)節(jié)的工作。訓(xùn)練目標(biāo)任務(wù)、訓(xùn)練思路、訓(xùn)練方式等實施方案是至關(guān)重要的。

1.訓(xùn)練計劃

根據(jù)課程教學(xué)大綱，訓(xùn)練周數(shù)為五周，5個學(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。針對表1所示課程能力及其對應(yīng)內(nèi)容，根據(jù)五周的訓(xùn)練課時，按照循序漸進(jìn)的原則，安排一般手動編程、宏程序編程、四軸CAM編程、五軸CAM編程和工藝設(shè)計等內(nèi)容，分別有專任教師指導(dǎo)，由學(xué)生按照時間節(jié)點，自主完成規(guī)定的工作量及其考核成績比例，具體如表2所示。在每天的實際訓(xùn)練時，將按照機(jī)房、實訓(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

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

多軸數(shù)控加工技術(shù)項目綜合訓(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，進(jìn)行計算機(jī)輔助多軸數(shù)控編程，進(jìn)行零件實物加工，最后完成訓(xùn)練報告。項目訓(xùn)練工作任務(wù)如表4所示。

訓(xùn)練指導(dǎo)書用于指導(dǎo)整體項目訓(xùn)練。工藝編制指南明確了不同特點零件的工藝編制的流程。通過工藝手冊可以查閱到工序余量和切削用量等。

三、實施過程

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。

作為實踐課程，本項目綜合訓(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)。除個人課題要求學(xué)生單獨完成外，小組項目要求學(xué)生分工協(xié)作完成。要求每個學(xué)生必須在規(guī)定的時間，并按時間節(jié)點，完成規(guī)定的任務(wù)。如前所說，有個人課題和小組項目，學(xué)生利用所學(xué)知識和所掌握的技能，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)。該實踐課主要分成工藝設(shè)計、數(shù)控編程和實際數(shù)控機(jī)床加工三部分。

編程訓(xùn)練利用計算機(jī)進(jìn)行，手動編程借助數(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)行實物加工。編程在專用機(jī)房借助專用軟件進(jìn)行，實物加工在數(shù)控加工實驗室進(jìn)行。

在工藝設(shè)計環(huán)節(jié)訓(xùn)練中，要求學(xué)生能對相對復(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，討論加工方法，選擇制造裝備及裝夾方式，選擇合適的刀具，寫出零件的制造工藝方案，填寫工藝過程卡，計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，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，重視等切削力、等切除率切削，選擇適合的編程類型和方法，進(jìn)行有效的編程訓(xùn)練。

多軸數(shù)控編程加工的對象是相對復(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)過后置處理，然后操作數(shù)控機(jī)床，進(jìn)行零件實物加工。

2.訓(xùn)練實施過程

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

教師要隨時觀察學(xué)生動態(tài)和完成情況，跟蹤學(xué)生解決問題和完成任務(wù)的思路，并做好記錄，將平時表現(xiàn)作為學(xué)生的平時成績。遇到共性問題，教師及時給學(xué)生加以講解和解決疑難問題。

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

3.訓(xùn)練實施情況

截至現(xiàn)在，已經(jīng)針對三屆學(xué)生，開展了多軸數(shù)控加工綜合應(yīng)用能力培養(yǎng)實踐，取得了很好的實踐經(jīng)驗，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，開設(shè)了“多軸數(shù)控加工技術(shù)項目綜合訓(xùn)練”課程，主要針對葉輪葉片、螺旋銑刀等相對復(fù)雜的零件，在零件模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)行工藝設(shè)計，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，完成零件實物的加工。

該項目訓(xùn)練層次高，綜合性強(qiáng)。為了有效地開展項目訓(xùn)練，采用任務(wù)引領(lǐng)式教學(xué)法，訓(xùn)練時首先明確訓(xùn)練任務(wù)，讓學(xué)生帶著任務(wù)進(jìn)入課程，學(xué)生變被動為主動，進(jìn)行思考，完成項目訓(xùn)練任務(wù)，取得了很好的訓(xùn)練效果。同時，也暴露出了一些問題，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)會就會更多，那么訓(xùn)練效果也將會更好。

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