一、《数控编程与操作》课程改革背景及其建设经历1.背景:数控技术应用专业是我院2003年开设的。设置专业之初,根据专业建设规划,将“数控编程与操作”作为数控技术应用专业的一门主干专业课程。《数控机床编程与操作》课,是数控技术、机电一体化和其它相关专业的一门核心专业课程,它是掌握数控机床操作的关键课程之一。如何让高职学生即掌握抽象的编程理论又能学好数控操作技能,是我们对这门课改革的主要目标。
2.《数控编程与操作》课程建设在我院经历了三个阶段:(1)理论教学为主的课堂授课自2003年开设数控技术专业,到2006年,为数控编程与操作课程教学的起步阶段,当时我们与六安机床厂的有丰富数控编程经验和实践经验的一线工作的师傅学习和交流,以FANUC系统生产型机床为参照,同时参考了典型数控系统的编程说明书,编写了以理论教学为主的数控编程讲义,我们通过与校办工厂联合,开展了课程的实践教学,取得了一定的效果。
(2)理论教学与数控仿真实训相融合的教学阶段2006年到2008年,由于条件的限制,为增强学生的实践动手能力,克服机床数量的限制,我们安装了宇龙数控仿真实训软件,在实践方面解决了学生多、机床少的问题,方便学生掌握数控编程的技能。
(3)实践教学方面,随着学院的不断投入,逐步由理论教学为主转入实践教学为主自2008年至今,由于学院的发展和教学条件的提高,不断加大硬件方面的投入,建立了数控加工车间,以当前较流行的广数为主,有10多台数控车、铣床,同时有数控加工仿真实训室,基本满足数控实训的需要。
二、《数控编程与操作》课程建设当前存在的问题尽管我们在《数控编程与操作》课程建设中取得了一些成绩,但在实践操作方面还很落后。体现在教学方式方法上,存在如下问题:(1)教与学的分离当前我们在《数控编程与操作》这门课的课程安排上,理论与实践课加起来共120学时(30+30+60),其中30学时为理论,另30学时为仿真操作,还有60学时为数控实习。在一周4课时,2课时为理论,2课时为机房里的仿真操作,这样,教室里的理论教学与机房里的仿真操作学习,在时间和空间是分离的,教与学是相互脱节的,做不到一边理论,一边练习,达到的教学效果是不理想的。
(2)学与做的分离学生在仿真实训室里进行的数控操作,也只是摸拟练习,与实际的机床操作还相差很远,我们经过摸拟练习后,不能马上到实训中心进行实际操作的验证,进行仿真练习的机房与实操的车间在时间和空间上也是分离的,导致学与做的相互脱节。等到2周停课数控实习时,在机房里学到的东西在实际机床上还要重新开始。另外,在实习时间的安排上,由于机床少,实习的班级多,无法同时安排许多学生实习,这样还存在有些班级先实习后理论的情况。
由于存在这些问题,从我们的学生在省内的数控技能大赛上的表现和成绩可以看出,比本省一流高职,差距还很大。因此,这就需要我们大胆改革,打破常规,努力通过改革,使我们的学生在核心能力上有一个质的飞跃。
三、教学改革方案如何让学生在教学计划里(120学时),达到比较好的学习效果,为此我们设计教与学、学与做高度融合的教、学、做于一体的教学改革新思路:我们对教学所用的场地、课时安排、对教师的要求和教学内容等做了精心设计,具体是:1.场地在数控实训中心内,数控车床和数控铣床若干,同时在中心内需教、学、做一体教室一间,可容50人(一个班),教室里需50台电脑,正版数控仿真软件50节点,投影装备一套。
2.时间将30+30+60共120学时,融合在一个月里集中学习。
3.教师要求为“双师型”教师,应具备以下教学能力:①熟练的数控工艺与编程能力;②熟练的数控车、铣操作技能;③熟练掌握数控仿真软件。
4.教学内容安排在教学内容的安排上,本着以项目为导向,以零件的加工过程为依据的原则。我们课程内容分解为数控车加工、数控铣加工和数控综合加工三个模块,选取若干由简单到复杂的车、铣加工实例,作为不同的项目,然后对每个项目进行剖析,其过程为:模块→加工项目→零件图样→分析其工艺→编写数控程序→在仿真软件上验证程序→在实训中心的机床上加工零件→成品(尺寸检验):比如模块二的数控铣床加工中的项目4具体做法为:项目4:Φ30孔和另四孔4-Φ13H7孔均已加工,现用铣床加工其轮廓。取Φ140×16毛坯,Φ20的立铣刀授课内容:①导引:由图样先给出数控程序,在仿真软件上演示加工过程。(约10-20分种)附件1(FANUC0I)②进行工艺分析,对该零件需用的机床、刀具、夹具等进行相关知识介绍。
具体内容为:看附件3(①数控铣床加工工艺基础之一②数控铣床加工工艺基础之二)③对零件进行编码:对相关的编码知识进行介绍:具体内容为:看附件4(数控铣床的基本编程方法)④让学生对本案例进行仿真练习具体内容为:看附件5(《数控编程与操作》数控铣床实训指导书)⑤对本案例进行实操加工具体内容为:看附件5(《数控编程与操作》数控铣床实训指导书)附件1到附件5我们专门编写了相应的授课讲义,进行教学。如其中的数控铣床加工工艺基础之二,其内容是:①工艺分析从图上要求看出,凸轮曲线分别由几段圆弧组成,Φ30孔为设计基准,其余表面包括4-Φ13H7孔均已加工。
故取Φ30孔和一个端面作为主要定位面,在联接孔Φ13的一个孔内增加削边销,在端面上用螺母垫圈压紧。因为孔是设计和定位的基准,所以对刀点选在孔中心线与端面的交点上,这样很容易确定刀具中心与零件的相对位置。
②加工调整加工坐标系在X和Y方向上的位置设在工作台中间,在G53坐标系中取X=-400,Y=-100.Z坐标可以按刀具长度和夹具、零件高度决定,如选用Φ20的立铣刀,零件上端面为Z向坐标零点,该点在G53坐标系中的位置为Z=-80处,将上述三个数值设置到G54加工坐标系中。
③数学处理该凸轮加工的轮廓均为圆弧组成,因而只要计算出基点坐标,就可编制程序。在加工坐标系中,各点的坐标计算略。根据计算的数值,可画出凸轮加工走刀路线图。
④编写加工程序凸轮加工的程序及程序说明。
四、方案实施具体教学实施方案为:取车或铣加工项目,**步进行编程基础学习,根据给出图样进行工艺分析和数控编程,让学生编写出相庆的加工程序;第二步由编出的程序上机进行仿真练习,学生需学会仿真软件的使用方法,数控机床操作过程和方法;第三步在机床上进行实操训练,先进行塑料件加工,后进行金属件加工。
**周和第二周完成车加工项目,第二周和第三周完成铣加工项目,第四周完成车、铣装配件。在四周内的时间安排上,没有严格的界定,可根据学生的实际情况进行调整。
五、结束语通过这样的以数控加工项目为导向,让学生有目的的根据图样,学习相关的理论,再由已掌握的理论,进行编程,对编写的程序再由仿真软件和机床进行加工验证,这样学生即学会了数控编程的理论知识,又掌握了数控加工的操作方法。这种改革,对教师提出了比较高的要求,需要教师即要懂理论,还需要很熟练的操作技能。让教师走下讲台,走进车间,同时让学生走出教室,通过这样的尝试,会让学生达到事半功倍的效果的。