楊建生

杭州蕭山技師學(xué)院 浙江 杭州 311200

引言

而人才作為行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，技工院校需要提升對(duì)機(jī)械制造專業(yè)教學(xué)重視，秉承“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、質(zhì)量為先、以人為本”基本原則，在培養(yǎng)高校機(jī)械加工等相關(guān)專業(yè)學(xué)生過(guò)程中，除了要掌握基本理論知識(shí)，還需要鍛煉學(xué)生職業(yè)技能，使學(xué)生成為符合企業(yè)需求的高素質(zhì)復(fù)合型人才。技工院校針對(duì)測(cè)量技術(shù)進(jìn)行了研究，將其融入學(xué)生機(jī)械加工實(shí)訓(xùn)中，保證技工學(xué)院學(xué)生能形成良好的職業(yè)素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

1 測(cè)量技術(shù)與機(jī)械加工概念

1.1 測(cè)量技術(shù)

機(jī)械加工中所涉及的測(cè)量技術(shù)主要是指在測(cè)量零件加工過(guò)程中的加工精度把控。測(cè)量技術(shù)能檢查制造部件是否滿足對(duì)應(yīng)精度要求，在發(fā)現(xiàn)不符合標(biāo)準(zhǔn)的部件后，進(jìn)行對(duì)應(yīng)調(diào)整，使零件精度得到全面控制，提升生產(chǎn)效率。以往測(cè)量技術(shù)基本都是在完成機(jī)械加工流程后再檢測(cè)。此過(guò)程所采用的工具主要包括：鋼直尺、光滑塞規(guī)與止規(guī)、卡鉗等測(cè)量?jī)x器（也被稱之為離線測(cè)量技術(shù)）。經(jīng)過(guò)檢測(cè)總結(jié)存在的問(wèn)題，工作人員再根據(jù)問(wèn)題采取對(duì)應(yīng)解決措施。利用儀器進(jìn)行測(cè)量，使處理與測(cè)量工作成為獨(dú)立個(gè)體，無(wú)法同時(shí)加工。測(cè)量過(guò)程需要在對(duì)應(yīng)的儀器與設(shè)備上開(kāi)展。在當(dāng)前高科技與計(jì)算機(jī)不斷發(fā)展背景下，各個(gè)學(xué)科與領(lǐng)域都在進(jìn)行轉(zhuǎn)型發(fā)展，所以逐漸衍生出更先進(jìn)的測(cè)量手段——在線測(cè)量技術(shù)，這一工作模式能在加工過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)制造部件精度的測(cè)量，直接將零件加工與測(cè)量完美融合，有助于工作效率提升。在這一基礎(chǔ)上，在線測(cè)量與傳統(tǒng)模式相比，有以幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：①加工與測(cè)量能夠同時(shí)開(kāi)展，保證相關(guān)技術(shù)工人能及時(shí)準(zhǔn)確掌握制造部件存在精度問(wèn)題。②操作者能利用在線測(cè)量，實(shí)時(shí)為誤差補(bǔ)償提供反饋，對(duì)不符合標(biāo)準(zhǔn)的制造部件進(jìn)行再加工，保證零件在實(shí)際制造過(guò)程中加工密度得到保障[1]。

1.2 機(jī)械加工

機(jī)械加工作為機(jī)械制造工作中最關(guān)鍵、基本的操作，其目標(biāo)是能控制成本，提升生產(chǎn)精度。加工過(guò)程是根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求合理改變生產(chǎn)對(duì)象形狀、相對(duì)位置、屬性與尺寸，使機(jī)械與鋼板成為半成品與成品的過(guò)程。除此之外，按照實(shí)際設(shè)計(jì)方案及制造設(shè)備，采取有效制造加工工藝、加工技術(shù)與測(cè)量技術(shù)，生產(chǎn)出高質(zhì)量零件。在機(jī)械制造加工過(guò)程中，包括精加工與粗加工兩種技術(shù)手段，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)部件加工標(biāo)準(zhǔn)，在對(duì)應(yīng)加工環(huán)節(jié)選擇粗加工、精加工工藝技術(shù)，在整個(gè)過(guò)程中結(jié)合制造部件基本要求及對(duì)于精度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分。在精度要求不一致的條件下，加工過(guò)程中零件切削時(shí)間與角度要求有一定差異。所以在實(shí)際開(kāi)展作業(yè)前，需要引導(dǎo)學(xué)生利用多樣化形式指定出對(duì)應(yīng)加工計(jì)劃與方案，除能鞏固學(xué)生所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)外，還能保證零件加工流程更加科學(xué)、系統(tǒng)的開(kāi)展。在這基礎(chǔ)上學(xué)生可站在加工角度去解讀制造的計(jì)劃與圖紙，看其是否完整與正確，以及其中所采用的材料與加工工藝是否能夠達(dá)到基本質(zhì)量要求。在機(jī)械加工中還涵蓋加工流程制定，需要完成零件測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)備，對(duì)工作中運(yùn)用的工具進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。

2 技工學(xué)院學(xué)生機(jī)械加工實(shí)訓(xùn)中測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的重要意義

技工學(xué)院不但要培養(yǎng)學(xué)生靈活掌握專業(yè)理論知識(shí)，還要鍛煉學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)及實(shí)踐動(dòng)手能力，使學(xué)生逐漸形成良好的職業(yè)與操作技能。在此過(guò)程中更重要的是培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)技能過(guò)程性、內(nèi)隱性與深層性。教師通過(guò)實(shí)踐授課與實(shí)訓(xùn)操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。在機(jī)械加工實(shí)訓(xùn)中，可促使學(xué)生觀察能力、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題能力、實(shí)踐解決能力有一定提升，在潛移默化過(guò)程中形成良好的創(chuàng)新能力，不斷激勵(lì)學(xué)生深入探索與學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，滿足社會(huì)對(duì)于制造人才的要求。在機(jī)械加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中，教師為了掌握學(xué)生實(shí)際水平與學(xué)習(xí)效果，需要采取科學(xué)有效的手段評(píng)定學(xué)生，其中包括學(xué)生實(shí)訓(xùn)過(guò)程及掌握技能程度。教師基本都是通過(guò)檢查學(xué)生加工零件是否合格的方式來(lái)判斷學(xué)生實(shí)際能力。在評(píng)斷學(xué)生加工零件是否符合標(biāo)準(zhǔn)，主要從以下2個(gè)方面出發(fā)：①學(xué)生需要在加工過(guò)程中不斷測(cè)量加工零件的各種技術(shù)指標(biāo)[2]。②教師應(yīng)根據(jù)尺寸精度、位置精度、表面粗糙度等技術(shù)對(duì)學(xué)生加工零件進(jìn)行全面檢查。無(wú)論是什么工作環(huán)節(jié)，都離不開(kāi)測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用。因此教師需認(rèn)識(shí)到測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的重要意義與作用，探索有效教學(xué)手段，保證學(xué)生能靈活運(yùn)用測(cè)量技術(shù)，掌握其應(yīng)用條件與環(huán)境，而使其落實(shí)到機(jī)械加工實(shí)訓(xùn)中，對(duì)學(xué)生制造水平的提升有一定的促進(jìn)作用。

3 測(cè)量技術(shù)在技工院校學(xué)生機(jī)械加工實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用研究

在技工學(xué)院學(xué)生機(jī)械加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)保證機(jī)械加工及測(cè)量技術(shù)的完美融合，在兩者互相作用與配合下，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生機(jī)械加工實(shí)訓(xùn)教育的總體目標(biāo)。教師將以工科院校指導(dǎo)學(xué)生在機(jī)械加工培訓(xùn)和測(cè)量技術(shù)培訓(xùn)基地進(jìn)行實(shí)踐為基礎(chǔ)，確保學(xué)生掌握測(cè)量技術(shù)并在機(jī)械加工訓(xùn)練中實(shí)現(xiàn)具體應(yīng)用。例如，在指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)選定的毛坯加工和生產(chǎn)特定零件的過(guò)程中，先利用多媒體為學(xué)生展示零部件圖樣，讓學(xué)生進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，全面檢查零部件設(shè)計(jì)圖，確定沒(méi)問(wèn)題后開(kāi)展機(jī)械加工實(shí)訓(xùn)，鍛煉學(xué)生在實(shí)際操作中的動(dòng)手能力及不同測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用。

3.1 離線測(cè)量技術(shù)

在技工學(xué)生實(shí)際開(kāi)展加工環(huán)節(jié)前，教師需指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合零部件對(duì)加工技術(shù)的總體要求去設(shè)計(jì)加工過(guò)程，保證所有學(xué)生參與到每個(gè)工序中，且在后續(xù)機(jī)械加工過(guò)程中能嚴(yán)格按照加工程序開(kāi)展。比如，在技工學(xué)院實(shí)訓(xùn)基地開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生選擇基準(zhǔn)和裝夾定位時(shí)，用頂尖裝夾還是卡盤(pán)裝夾，使學(xué)生掌握兩者間的差異。對(duì)比加工工藝過(guò)程，以臺(tái)階軸零部件加工為例，在學(xué)生明確對(duì)應(yīng)加工工藝流程后，讓學(xué)生觀察，與實(shí)訓(xùn)教師進(jìn)行深入交流與討論，或同伴間的研究，分享自己在加工工藝流程中所收獲的經(jīng)驗(yàn)，保證學(xué)生受到啟發(fā)，進(jìn)而在自己獨(dú)立操作加工實(shí)訓(xùn)的過(guò)程中更好地發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，學(xué)生間能實(shí)現(xiàn)互相監(jiān)督，互相促進(jìn)，修改在加工中所存在的不足之處。在這一過(guò)程中保證技工學(xué)院所有學(xué)生都能夠參與到加工工藝制作中，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性。最后學(xué)生在一起研究與分析，總結(jié)出合理的加工工藝流程。在實(shí)際機(jī)械技工中，通過(guò)科學(xué)有效的總結(jié)與評(píng)估，分析在整個(gè)加工過(guò)程中使用離線測(cè)量技術(shù)和設(shè)計(jì)加工流程是否科學(xué)有效，并針對(duì)存在的問(wèn)題找出有針對(duì)性的解決方案加以改進(jìn)。離線測(cè)量技術(shù)測(cè)量精度低，受接觸點(diǎn)磨損影響，所以需要注意測(cè)量精度。

3.2 在線測(cè)量技術(shù)

實(shí)際開(kāi)始機(jī)械加工實(shí)訓(xùn)前，需為學(xué)生介紹當(dāng)前先進(jìn)的在線測(cè)量技術(shù)。主要使用超聲波傳感器、電子傳感器和光學(xué)傳感器。因?yàn)槌暡y(cè)量已經(jīng)有了包括切削液在內(nèi)的加工工具。此外，超聲波測(cè)量還具有非接觸測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，所以在學(xué)生進(jìn)行零件加工作業(yè)的過(guò)程中，切削液將會(huì)將鉆頭或刀片切削鋼材等切屑帶走，避免因殘?jiān)绊懞罄m(xù)切削程序及測(cè)量結(jié)果。并且超聲波測(cè)量準(zhǔn)確性和精確度較高，能實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械零件及工具的在線測(cè)量，提升了工作效率與質(zhì)量，但也存在缺點(diǎn)，因?yàn)榧夹g(shù)尚不成熟，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中穩(wěn)定性得不到保障。電子傳感器探頭的主要工作原理是通過(guò)電容傳感器測(cè)量加工零件。與以往的機(jī)械測(cè)量方法相比，可以發(fā)現(xiàn)最直觀的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量誤差相對(duì)較小，特別是對(duì)于一些軸向零件，可以間接測(cè)量圓度和圓柱度，但這樣的工作模式會(huì)導(dǎo)致測(cè)量間隙不足，容易出現(xiàn)不再測(cè)量范圍內(nèi)等現(xiàn)象，所以對(duì)應(yīng)應(yīng)用范圍、廣度、深度較局限。根據(jù)光學(xué)傳感器特點(diǎn)分析，與超聲波傳感器測(cè)量工具相似，是非接觸式測(cè)量[3]，確保在零件加工過(guò)程中探頭和零件之間沒(méi)有接觸和磨損，并實(shí)現(xiàn)零件直徑或尺寸的精確測(cè)量。這些技術(shù)廣泛應(yīng)用于平面度測(cè)量，并具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。然而，實(shí)際應(yīng)用過(guò)程會(huì)受到測(cè)量和工作環(huán)境的影響，尚未得到廣泛應(yīng)用。非直接接觸技術(shù)在線測(cè)量技術(shù)基本都是應(yīng)用在車削和磨削中，主要是因?yàn)檫@樣的測(cè)量技術(shù)在數(shù)據(jù)處理上簡(jiǎn)單、測(cè)量范圍大，對(duì)工作環(huán)境也沒(méi)有較高要求。

比如在進(jìn)行軸孔結(jié)構(gòu)教學(xué)時(shí)，軸孔結(jié)構(gòu)在船舶、航天及汽車等行業(yè)中常見(jiàn)。所以在實(shí)踐機(jī)械加工過(guò)程中學(xué)生主要加工和測(cè)量階梯軸零件。階梯軸零件圖是常見(jiàn)的形狀和位置之一，也被視為同軸度。在這個(gè)過(guò)程中，教師可以通過(guò)收集和處理測(cè)量數(shù)據(jù)，指導(dǎo)學(xué)生使用三維測(cè)量軟件來(lái)分析被測(cè)軟件激光成形表面的平滑度和波紋度。

技工學(xué)院教師通過(guò)對(duì)學(xué)生技工技術(shù)知識(shí)與技能培養(yǎng)，使學(xué)生能全面、清晰掌握零件加工過(guò)程，在實(shí)際操作中可靈活運(yùn)用測(cè)量技術(shù)保證加工零件精度，完成自身加工技能提升總體目標(biāo)。技工學(xué)院通過(guò)實(shí)踐的方式，提升教學(xué)有效性，鍛煉了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，在一定程度上促使技工學(xué)生零件加工實(shí)訓(xùn)能力顯著提升，成為社會(huì)上所需求的高素質(zhì)制造人才[4]。

3.3 結(jié)合量具知識(shí)，開(kāi)展系統(tǒng)教學(xué)

量具用在車工實(shí)踐活動(dòng)中，用于工件測(cè)量、工件檢測(cè)、工件控制的環(huán)節(jié)，這是學(xué)生學(xué)習(xí)測(cè)量技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)。教師要正確教授學(xué)生量具使用的方法，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)教學(xué)。例如，教師要教會(huì)學(xué)生如何進(jìn)行量具的分類，以及各類型量具功能有哪些，包括量具的結(jié)構(gòu)等。正確使用量用方法，以及如何使用量具來(lái)進(jìn)行誤差的消除。在實(shí)訓(xùn)測(cè)量教學(xué)時(shí)以上內(nèi)容都非常重要。教師應(yīng)確保學(xué)生在實(shí)際訓(xùn)練中能夠選擇正確的測(cè)量工具并準(zhǔn)確測(cè)量。

例如，在培訓(xùn)教學(xué)中，在選擇測(cè)量范圍為0～125mm、精度為0.02m的游標(biāo)卡尺時(shí)，提出了精度等級(jí)限制和操作者視覺(jué)誤差的問(wèn)題。在教學(xué)中，教師應(yīng)告知學(xué)生課堂上使用的量具指示誤差約為±0.02mm，可用于測(cè)量φ=50mm軸徑的尺寸，測(cè)量和計(jì)數(shù)結(jié)果可為50.03mm或49.96mm。因此，在教學(xué)中，教師需要為學(xué)生明確量具的精度水平，然后指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練工件的測(cè)量過(guò)程。在培訓(xùn)過(guò)程中，理論解釋的重要性至關(guān)重要。在了解量具指示誤差的最大允許范圍后，應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生考慮選擇哪種量具，以減少測(cè)量誤差。至于培訓(xùn)車床工人的精度要求，教師需要指導(dǎo)學(xué)生選擇相應(yīng)的量具，然后繼續(xù)幫助學(xué)生進(jìn)一步解決量具的誤差問(wèn)題，并與學(xué)生討論量具是否存在零誤差。一般來(lái)說(shuō)，某類車工培訓(xùn)教師所在地的測(cè)量條件和管理往往不合格，但零誤差量具的問(wèn)題極為普遍。當(dāng)教授車床時(shí)，教師需要幫助學(xué)生。第一步是處理實(shí)際測(cè)量計(jì)數(shù)和非值誤差之間的關(guān)系。此時(shí)，我們將0～25mm測(cè)微計(jì)作為教學(xué)案例。在教學(xué)演示中，教師將為學(xué)生放置車削工件的活動(dòng)外殼，然后裝配千分尺的活動(dòng)測(cè)量面和固定測(cè)量面，直到聽(tīng)到“吱吱”聲，然后讀出千分尺顯示值。

在開(kāi)展車工的實(shí)訓(xùn)教學(xué)時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)存在了誤差的量具之后，一定要對(duì)其進(jìn)行重新計(jì)量，并做好矯正工作，減少實(shí)訓(xùn)教學(xué)中受到客觀條件的影響。教師要教授學(xué)生，學(xué)會(huì)正確選擇量具，并采用正確的消除誤差的方法。對(duì)于車工測(cè)量技術(shù)，有了常識(shí)認(rèn)知，這也為其日后工件準(zhǔn)確測(cè)量和正確讀數(shù)能力、習(xí)慣養(yǎng)成打下了基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在制造業(yè)中以及測(cè)量技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，技工學(xué)院需提升對(duì)機(jī)械加工專業(yè)教學(xué)重視程度，在機(jī)械加工實(shí)訓(xùn)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生靈活利用測(cè)量技術(shù)，檢測(cè)加工零件精度，為整個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量提供全面保障。因此，技工學(xué)院需不斷順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，實(shí)現(xiàn)測(cè)量技術(shù)與機(jī)械加工間完成融合，完善教學(xué)體系，在實(shí)踐中積極提高相關(guān)技術(shù)含量，使學(xué)生靈活掌握加工實(shí)踐技能及測(cè)量實(shí)踐技能，成為高素質(zhì)制造性人才。