1理论教学。
1.1教材选择。
教材是体现教学内容和教学方法的知识载体,对于传授知识起着重要的媒介作用,是培养人才的重要工具。它能提高数控(数控机床展)加工技术专业教师的教学水平,让学生真正掌握数控加工技术,培训出一批能适应企业需要的高技术人才,为企业提高加工质量,加工效率,降低生成成本,进而提高我国数控加工技术水平。
现在数控加工及编程方面的高职高专教材有很多,内容差异比较大,而且限于编者的知识面和理论实践水平,教材的难易程度和正确性程度也存在差异。如何选择一本适合于本校学生和教师实际情况的教材,是能否提高教学质量水平的先决条件。在选择教材上,要考虑到以下几点:第一,教材中所讲解的内容要尽量和学校所配备的设备相符合。当前市场上关于高职高专的数控加工及编程的教材有很多,内容也是围绕数控机床编程和操作两个方面来讲解的,但讲解时所采用的数控系统是各不相同的,如FANUC数控系统,SINUMERIK数控系统,华中数控系统,广州数控系统等。不同数控系统虽然说大同小异,但在编程指令的使用和机床操作上会有些区别。如果教材和学校所配备的数控系统不吻合,将会给教师讲解带来麻烦,也会导致学生混淆不清,毕竟学生还是初学者,严重的将会导致理论教学和实践教学脱节,学生不能适应,达不到教学目标。当然有条件的情况下可以自编教材。
第二,教材的内容要能满足实际应用需要,难易程度适中。数控加工与编程这门课程实践性较强,而且是针对高职高专开设的,内容的难易程度要适中,较强的理论性内容不宜较多,比如数控原理,集成制造系统,编程和加工也不以很复杂的零件为例,特别是手工编程。
第三,选择没有错误或较少错误的教材,特别是一些重大错误的教材要拒用。目前市场上的教材或多或少地有一些错误的地方,这与编者的水平和教材的编辑质量有关,当然少量的错误是避免不了的,但不能有重大错误,如程序的格式,走刀路线等。可以选择有一定的理论和实践水平的编者编着的教材,并且是一些权威出版社出版的。
第四,可选择两本教材。编程涉及到手工编程和自动编程,自动编程需要向学生讲解自动编程软件(如MasterCAM)的使用。但现在很少有教材既有手工编程又有自动编程内容的,而自动编程的知识是不可缺少的,尤其是数控铣床,加工中心和数控电火花线切割机床的编程。可以在选用一本数控机床操作和手工编程的教材基础上,再选用一本自动编程软件的教材,但内容不宜太多,太深,因为不可能有足够的学时,一般大多数院校这门课程的理论学时数为80左右。
我校学生实验用的数控车床配备SINUMERIK802S/802C数控系统,因此选用的教材之一为数控车削编程与考级(SINUMERIK802S/802C系统),既方便教师教学,又给学生预习,学习和复习带来了便利,学生实验时还可以查阅教科书。
1.2课堂理论教学。
虽然这门课程的实践性较强,但并不意味着其实践教学比理论教学重要。针对高职高专的学生,不是专门培养其数控机床操作能力的,还应该能够独立地编制出零件的加工程序。能够编制出零件的完整加工程序是要有一定的理论知识的,如数控机床结构,数控机床的加工工艺,数控机床的坐标系统,编程基础知识,各指令的涵义,格式及编程方法等。即使是数控机床的操作也应该先在课堂讲解,这样学生到了实训中心才知道从哪里着手,按照什么样的步骤进行,以及操作中的注意事项。当然实践教学的时候,这部分内容应该再详细说明,并针对具体的问题再讲解。
所以课堂教学是这门课程的重中之重,可以从以下几个方面提高课堂教学质量。
第一,课程的第一次课应向学生说明数控机床的作用,优势及其在机械制造行业中的重要地位,并告知目前数控专业人才是国家的紧缺人才,以此引起学生对这门课程的重视,提高其学习兴趣和积极性,为一个学期的教学和学习打下基础。
第二,在课程的初始阶段应打好基础,学好数控机床的加工工艺知识和数控编程的基础知识。数控机床的加工工艺知识包括数控机床的加工对象,刀具,夹具的特点及选用,工序,工步的安排,走刀路线的确定,加工参数的选择,辅助设备和工具的运用等,这些内容还应和普通的手工操作机床进行比较。数控编程基础知识包括程序的格式,编程步骤和内容,机床坐标系统,机床原点,参考点,工件坐标系原点及其选择原则,增量坐标和绝对坐标。
第三,在教学过程中,应本着先易后难,循序渐进的原则。在每种机床的编程和操作讲解中,应从简单的指令和零件加工讲起,逐步深入到较复杂的内容,这样学生较容易接受。如果一开始就听不懂,会打击学生学习的积极性,丧失学习兴趣。
第四,在讲解编程知识时,应多举例说明。讲完几条指令的涵义,格式和编程方法后,应举一到两个例题,加深学生对指令的理解,使学生掌握其使用方法。另外,作业布置不可缺少,这方面的知识要多做练习,熟能生巧。
第五,应采用板书和多媒体教学相结合的方法,根据课程内容,合理选择手段。如指令的讲解和举例,应采用板书较为合适,因为过可以带领学生一起完成某个指令格式的书写和某个零件的编程,这样可以活跃课堂气氛,和学生有所交流。并且举例说明时,学生会感觉到他参与了这个程序的编制,有成就感,而课件就没有这个效果或相对较差。又如在讲解数控机床操作时,应采用多媒体教学,可以是课件,有条件的可以是仿真软件。因为课件可以有机床各操作部位,按键和操作界面,对话框的图形等,直观地展示在学生面前,一目了然。有仿真软件更好,通过投影设备可以让学生看到机床的操作过程和动作过程,更容易理解和接受,这会有助于实践教学。
2实践教学。
2.1实践教学设备的配置。
数控加工与编程这门课程必须要配置基本的教学设备,包括数控车床,数控铣床,加工中心,数控电火花线切割机床等。在自动编程的实践教学中应配置一定数量的装有CAD/CAM软件的电脑。当然软件和电脑配置一般都能满足,主要是数控机床的配置,结合学校实情,在配置时应注意以下两点:第一,所采用的数控系统应为我国机械制造行业中的主流系统。为了使从事数控加工的学生进入社会后能很快地适应其工作岗位,那就要使学生能很快熟悉其使用的数控机床,尽快能上手操作。所以,学校配置的数控系统应与企业所采用的数控系统一致,这样学生到企业后,能很快融入到企业的生产实践中。目前占有我国市场份额较大的数控系统如日本的FANUC数控系统,德国的SINUMERIK数控系统。随着我国数控技术的发展,国产数控系统越来越多地得到了应用,如广州数控系统和华中数控系统。当然,如果条件允许,可以少量地配备第二类数控系统,作示范性教学或供学生熟悉使用。
第二,数控机床种类应基本齐全,且数量应能满足教学需要。配置的数控机床至少有数控车床,数控铣床,加工中心,数控电火花线切割机床等基本类型,使学生能够掌握这些主要的数控加工方法。传统的数控加工实训是以数控车床为主,许多学校往往是10~20台数控车床配以 1~2台数控铣床和加工中心。原因之一是车床为一般零件的头道加工工序,量大面广;其次是一般来说数控车床的价格比数控铣床和加工中心要便宜得多。但这种配置是不合理的,因为1~2台的数控铣床和加工中心无法满足实践教学的需要,只能作示范性教学用,学生不可能全部动手操作,达不到熟练操作的目标。并且非回转体零件特别是模具的加工都需要在数控铣床和加工中心上进行。至于线切割机床,主要由于多数学校对此加工方法重视不够,大多数配置1~2台。实际上随着机械制造技术的发展,越来越多的零件由模具来制造,而数控电火花线切割是模具加工的重要方法,尤其是冲模和挤压模。所以,数控铣床,加工中心虽然价格较贵,配置的数量可以比车床少,但一定要能保证每个学生都能动手操作,加工出典型的几个零件。线切割机床本身价格不高,配置的数量应和加工中心的数量差不多。
2.2实践教学过程。
实践教学是培养数控高技能应用型人才的重要环节,它能锻炼学生的动手操作能力,将学生在课堂上所学的理论知识用于真实的生产实践,起到学以致用的重要作用。在实践教学过程中应注意以下几点:第一,初次实验一定要强调机床的安全操作规程和维护方法。安全操作关系到学生的人身安全和机床的完好,是头等大事,不能掉以轻心。正确维护会保证机床的精度,延长机床的使用寿命,数控机床价格较高,维护保养尤为重要。
第二,根据机床数量和学生人数进行分组教学,每台机床应不超过2~3人,保证每次实验每个学生都有独立动手操作的机会。零件的加工程序可以在课堂理论教学后以作业的形式先让学生编制好,以节省实践教学时间。但要严禁两人或多人同时操作,一个同学在操作,其他同学可以在旁观摩。
第三,建立好工件坐标系后要手动检验,避免因工件坐标系错误而导致的碰撞事故,损坏刀具,夹具和机床。
第四,具有模拟加工功能的数控机床,在实际加工之前先模拟加工,既能检验程序,又能检验走刀路径,减少事故产生。
第五,实验中所加工的工件应本着先简单后复杂的原则,加工中出现的问题,可以先让学生自行解决,解决不了的教师再予以指点。
2.3数控培训与考证。
在课程结束后,进行数控培训和考证,可以提高学生的就业竞争力,发挥实验示范中心的潜在能力。我校机械类的学生大多数都报名参加数控车床中级操作工的培训与考证,学生的激情高,基础知识扎实,动手能力强,几乎全部一次性通过考核。
3理论教学与实践教学的关系。
本门课程应理论教学和实践教学并重,把机床的基本知识,工艺知识,编程的基本知识和各种机床的加工程序编制知识放在理论教学中,各种数控机床的操作知识放在实践教学中。教学过程中,理论教学与实践教学应穿插进行,如讲完了数控车床的理论知识后马上进行数控车床的实践教学,避免长时间以后学生遗忘的现象。为了避免理论教学与实践教学脱节和重复讲解某一内容以及讲解的不一致性,造成学生思维混乱,应由同一名教师负责。我校现在在数控编程与加工这门课程教学中,理论课和实践课由一位教师总负责,教师能很好地处理理论教学和实践教学的关系,学生与教师的交流多,反应好。理论教学过程中结合实践经验,可以让学生更容易理解和接受;而生产实践又应用和验证了理论知识,学生可以融会贯通,生产出来的产品让学生有成就感,提高了本门课程学习的积极性。
4结论与展望。
通过不断的教学实践,尤其是教材的选用,实验设备的配备,课堂教学和实践教学的不断探索,将所得教学经验应用于教学过程中,使得学生的学习兴趣明显提高,学习效果明显改善,数控加工技能有了明显的提高,取得了良好的教学效果。根据我国机械制造业的现状和发展选择实验设备,做好教材建设工作,是今后努力的方向。
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