摘要：多軸加工是高職院校模具設(shè)計與制造專業(yè)、數(shù)控加工技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)課程。是以PowerMILL軟件數(shù)控編程作為課程核心內(nèi)容，融入加工工藝分析、數(shù)控編程、加工仿真、實際加工及質(zhì)量檢測等知識和技能。培養(yǎng)學生的多軸編程及實際加工零件的能力。根據(jù)該課程特點和培養(yǎng)目標，進行課程教學改革研究，激發(fā)學生的學習興趣。

關(guān)鍵詞：高職;多軸加工課程;PowerMILL軟件;教學改革

中圖分類號：TG659-4;G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）20-0215-02

0? 引言

從航空航天超級工程到醫(yī)療器械等精密制造相關(guān)領(lǐng)域，都需要使用到先進的多軸加工技術(shù)。在目前的多軸加工技術(shù)中，主要以五軸加工技術(shù)為主流。五軸數(shù)控加工技術(shù)代表精密制造技術(shù)的精要，對先進制造技術(shù)、智能制造技術(shù)的發(fā)展起到重要支撐作用。多軸加工技術(shù)的應(yīng)用是方方面面的，上至航天軍事，下至機械設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等，都有多軸加工技術(shù)的身影。而五軸聯(lián)動數(shù)控機床則主要應(yīng)用于葉輪、船用螺旋槳、汽輪機轉(zhuǎn)子、重型發(fā)電機轉(zhuǎn)子等。隨著我國裝備制造產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、升級，目前對掌握多軸聯(lián)動加工編程與模擬仿真的技術(shù)技能人才需求日益迫切，該方面技能人才供不應(yīng)求。高等職業(yè)教育的一項重要職能就是服務(wù)于地方經(jīng)濟，為地方企業(yè)培養(yǎng)合格的技術(shù)技能型人才。因此《多軸加工》課程的教學研究具有重要的意義。

1? 多軸加工技術(shù)及PowerMILL軟件概述

多軸數(shù)控機床通常指具備4個或4個以上可控軸（一般來說X、Y、Z3個線性軸，加上1個或多個旋轉(zhuǎn)軸），并且這些坐標軸可以在CNC系統(tǒng)控制下進行聯(lián)動的數(shù)控機床。其中分別繞X、Y、Z線性軸旋轉(zhuǎn)的軸稱為A、B、C旋轉(zhuǎn)軸。在多軸加工技術(shù)中配置五軸聯(lián)動的高檔數(shù)控系統(tǒng)，還能夠?qū)?fù)雜的空間曲面進行高精度加工。PowerMILL軟件是一款功能強大、加工策略豐富的CAM軟件?？煽焖偕珊侠淼牡毒呗窂?，并對其進行優(yōu)化，同時具有集成一的加工實體仿真，方便在加工前了解整個加工過程及加工結(jié)果，節(jié)省加工時間。目前，我國對PowerMILL軟件的使用尤其廣泛。

2? 課程設(shè)計與實施

2.1 課程設(shè)計思路

通過對數(shù)控機床操作工、數(shù)控編程員及數(shù)控加工工藝員等就業(yè)崗位分析，以及“工學結(jié)合、校企共育、項目主導(dǎo)”的人才培養(yǎng)模式，按照“學中做、做中學”教學思路。確定本課程設(shè)計思路：以常州天安渦輪動力機械有限公司、北京精雕集團等校外實習基地為依托，以每年的全國五軸數(shù)控技能競賽的項目為載體，進行課程內(nèi)容的設(shè)置和項目的開發(fā)。選取企業(yè)的真實產(chǎn)品作為教學案例，課程安排在數(shù)字化設(shè)計與制造基地、先進機械制造技術(shù)基地，采用“邊學邊做、學做合一”的教學方式，根據(jù)學生的認知程度由淺入深，由簡單到復(fù)雜。

2.2 教學目標的確定

教學目標主要是明確學生在課堂中需要掌握的技能，并能夠解決實際問題。而多軸加工課程的目標則是能根據(jù)多軸產(chǎn)品的特點，完成各類高端復(fù)雜數(shù)控產(chǎn)品的編程加工;根據(jù)多軸的加工工藝知識，在PowerMill軟件中加工刀具與切削用量，設(shè)計出高效的加工路徑;根據(jù)不同的零件進行編制合理的加工程序，能在仿真數(shù)控機床上完成零件加工;能夠掌控實際加工現(xiàn)場，解決出現(xiàn)的基本問題。知識目標：了解多軸加工數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及其工藝基礎(chǔ)理論;熟悉PowerMILL的三軸曲面刀具路徑建立，并合理設(shè)置刀具路徑各項參數(shù);熟悉PowerMILL的四軸、五軸的零件加工刀具路徑建立，并合理設(shè)置刀具路徑各項參數(shù)。素質(zhì)目標：培養(yǎng)學生有較強的生產(chǎn)安全防護意識，吃苦耐勞精神，服從生產(chǎn)管理;有愛護數(shù)控機床的職業(yè)道德品質(zhì)，愛崗敬業(yè);學會溝通及團隊合作意識。

2.3 教學項目的確定

本課程選取了9個教學項目，都是以企業(yè)典型的多軸加工產(chǎn)品為任務(wù)載體，按照實際工作過程設(shè)計教學，如表1所示。每個項目包括工藝分析、數(shù)控編程、加工仿真、實際加工和質(zhì)量檢測一系列完整的工作流程。由淺入深，循序漸進的學習掌握多軸加工和數(shù)控仿真技術(shù)。通過學習，學生在技術(shù)上可以達到企業(yè)生產(chǎn)的基本要求，同時課程采用靈活的行動導(dǎo)向的教學方法。

每個項目學習結(jié)束后，學生都需完成相應(yīng)的項目報告（電子版），為日后畢業(yè)設(shè)計的撰寫奠定了有利的基礎(chǔ)。

2.4 課程實施條件

目前，國內(nèi)高職院校都面臨著多軸加工機床價格昂貴、學校配置數(shù)量少的問題。但又要讓每個學生都能掌握該課程的知識及技能，應(yīng)有效的將使用PowerMILL軟件進行數(shù)控程序的編制、刀具路徑的編輯、優(yōu)化及模擬加工與實際操作教學相結(jié)合，解決機床設(shè)備數(shù)量有限和安全等問題，提高教學效率和效果。

我?，F(xiàn)有的多軸加工教學資源：法國優(yōu)龍五軸聯(lián)動加工中心機床，西門子840D控制系統(tǒng);科教城先進機械制造技術(shù)基地的兩臺五軸加工機床、兩臺車銑復(fù)合機床;科教城數(shù)字化設(shè)計與制造基地配套50臺裝有CAD、CAM軟件（UG、PowerMILL）的計算機以及虛擬仿真機房。

3? 實踐教學過程及考核評價方式的改革

3.1 實踐教學過程的改革

相較于原有的數(shù)控機床而言，先進的數(shù)控機床操作難度更大，不當?shù)氖褂梅绞揭哺菀装l(fā)生事故。因此，在實訓過程中，需要將虛擬設(shè)備與現(xiàn)實設(shè)備相結(jié)合，讓學生在仿真環(huán)境中對機械產(chǎn)品的零件進行技術(shù)培訓。除此之外，在操作過程中還需要提供實時的程序檢測功能。并在實驗結(jié)束后，記錄操作過程生成視頻，以供教師對學生的表現(xiàn)進行評價。

在實踐教學過程中，學生和老師進入真實操作間進行實訓。而虛擬技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠大幅度提高學生在實訓過程中的安全性，同時還能夠有效解決設(shè)備數(shù)量短缺的問題，滿足每一個學生的訓練需求。以一個班級（40名學生）為例，將對班級學生根據(jù)實訓基地現(xiàn)有設(shè)備進行分組教學，具體分組情況見表2。

通過表2可知，在實踐過程中，設(shè)備的實訓人數(shù)和傳統(tǒng)加工實訓人數(shù)基本持平。這樣做的好處在于能夠充分保證學生實訓的質(zhì)量和安全，同時教師還能夠及時指導(dǎo)學生，避免事故發(fā)生。

3.2 考核評價方式的改革

形成性評價和終結(jié)性評價是多軸加工課程的主要評價方式。該評價方式不僅能夠較為全面的考察學生的知識水平，同時對學生的實訓能力和對突發(fā)情況的應(yīng)對能力都能有一定的涉獵。形成了多層次，多元化的考核標準和考核體系。

在表3的課程考核評價中，主要包括了態(tài)度評價，技能型評價、知識性評價和創(chuàng)新性評價等四個方面。其中技能型評價包括對型芯、型腔、“3+2”軸零、大力神杯、整體葉輪等零件的數(shù)控自動編程、優(yōu)化、后處理以及模擬仿真加工等技能完成情況的評價。創(chuàng)新性評價則包括與該課程相關(guān)的論文，競賽、專利等學習方面的評價。

4? 多軸加工課程改革今后的方向

4.1 師資隊伍建設(shè)

加強教學團隊的建設(shè)，增加“雙師素質(zhì)”教師的比例，引進企業(yè)兼職教師。組織團隊成員參加先進制造技術(shù)方面的各種培訓，從而達到提高教學效果和教學質(zhì)量的目的。

4.2 實踐教學基地建設(shè)

將每臺多軸加工設(shè)備接入實訓基地的局域網(wǎng)中，再通過局域網(wǎng)的終端接入互聯(lián)網(wǎng)中。并購置些便攜式攝像機等器材，同時根據(jù)先進制造行業(yè)的需求，對CAM軟件進行實時更新。在多軸加工課程實施過程中，教師可以通過遠程控制或攝像等方式，將教學內(nèi)容共享至課堂，從而實現(xiàn)教師，學生和實訓現(xiàn)場的三位一體的互動模式，完成教學教學。

除此之外，還可以將實訓基地中的多軸加工設(shè)備對其課外開放，在教師的現(xiàn)場指導(dǎo)下對多軸加工技術(shù)更深層次的學習、訓練。輔助教師共同為企業(yè)解決技術(shù)及工藝上的難題。指導(dǎo)團隊成員參加每年的全國五軸數(shù)控加工技能競賽以及各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽。

4.3 信息化建設(shè)

在多軸加工課程教學中加強信息化建設(shè)，不僅能夠充分提高教學質(zhì)量，滿足學生的學習生活需要，同時還能夠充分發(fā)揮學校的資源效能。在教學中，信息化的建設(shè)體現(xiàn)在教學的方方面面。建立數(shù)字化資源庫是構(gòu)筑網(wǎng)絡(luò)學習交流平臺，實現(xiàn)網(wǎng)上教學的主要途徑。

5? 結(jié)束語

本文主要闡釋了在多軸加工課程教學中的教學思路和教學方式，著力于培養(yǎng)學生的實訓能力和職業(yè)素養(yǎng)。因此，只有深化多軸加工課程改革，提高學生先進制造技術(shù)的專業(yè)技能，才能夠為企業(yè)培養(yǎng)出合格的技術(shù)技能型人才。

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