数控车项目一体化教学探究

2017-09-27徐有军

课程教育研究·新教师教学 2015年17期

徐有军

【中图分类号】TG519.1-4

摘要：本文介绍了数控项目一体化教学法。利用此方法教学，在教学过程是以学生为主，教师只起到引导作用，学生在分组讨论中达成共识，锻炼了学生的团队合作能力，发现问题老师及时点评，引导优秀生带差生，使学生共同得到进步。学生能力的提高了，又为学校生产出产品，这样就达到我们的教学目的。

关键词：数控车项目一体化教学法、碟形工件、数控车削、分组讨论

目前，数控加工技术是众多技工院校的热门专业。或是部分技工院校的拳头主打专业。然而如何提高教学水平和教学质量，使学生毕业后更能适应企业的生产需要。也是众多技工院校积极探索的课题。近年来所推行的项目一体化教学就是一种较好的教学方法。我校在数控车教学中也积极进行探索与实践。此文就是我们的一些教学体会，旨在与各位同仁交流与探讨，以进一步提高数控车的教学效果和水平。

一、项目一体化教学简介

数控车项目一体化教学法在技工学校中的应用一般是指师生共同生产一件具体的、具有使用价值的机器零件或者产品。在生产该零件中（或是教学过程中），使学生掌握该零件或产品相关的加工知识和技能。这样学生既学到该零件的加工理论知识和加工技术，又可为学校生产出零件或产品。

在项目实施时，学生一般分为2～3人为一个小组，学生利用自己掌握的知识进行生产加工，老师给予指导或引导。故此该教学法只能在高年级学生中进行。

二、教学前的组织与准备

1、项目设置

根据学生已掌握的工艺制定知识、编程知识和数控车操作技能，以及我们目前承接加工的产品零件，我们设置的项目为碟形工件。该工件的毛坯是20 钢板火焊切割，尺寸是Φ105×25mm，数量是200件，其外形尺寸及精度要求如图一。其加工技术要求与学生目前的技能水平相符，但装夹难度较大，需老师指导学生设计加工夹具。

图一

2、学生分组

某级数控二班共有学生42人，我们把学生分为3人一组，共14个小组，分组时要注意，理论知识好的学生或是操作技能好的学生与差生相互搭配，使每个小组的技术水平尽量接近。

3、工、刃、量具准备

根据要要加工零件所需的工具、刀具、量具做好准备

三、教学实施过程

1、指导学生制定工艺与车削步骤，与学生通过对该零件的综合分析中知道。

①、该零件尺寸精度较易加工，但外圆和内孔的同轴度，端面和内孔轴线间的垂直度均有较高的要求。

②、该零件的总长度22mm，但外圆长度仅4mm，这给零件装夹加工带来严重的困难。

③、内孔尺寸精度较高，长度11mm，这样的精度和长度可作为工件的定位基准。

④、工件A、B两面都有斜面加工，且加工余量较多。

根据从以上的技术要求和形状特点，我们让学生分组讨论如何制作工件的加工步骤。学生在分组讨论中很热烈，提出的工件的加工方案也很多，但在这些方案中都遇到相同的问题，就是无法保证工件的外圆与内孔的同轴度，主要原因是外圆与内孔在同一次装夹中车削完成，很难做到。对这个难题同学们一下子束手无策。此时我们引导同学们回忆以前所学的车工工艺中工件形位公差保证法，以工件的内孔为基准车削工件的外圆、端面等。受启发的同学们再次讨论，在讨论中集中提出一个加工方案，是用心轴为夹具，以工件的内孔为定位基准精车工件的外圆。但是心轴如何设计制造，以学生目前所掌握的知识他们感到很难。他们用恳切的目光望着老师，这时我们把各小组的加工方案逐一评讲，对不科学、不合理的方案进行详细解说。如有些方案中装夹次数较多，这会增加车削辅助时间和劳动强度。影响生产效率。对较科学合理的方案，或有创新的給予肯定和表扬。如根据毛坯的实际情况用薄壁管做定尺。这是一种较好的装夹方法。（这就是装夹工件的限位装置，使每次装夹工件伸出的长度相同，每件工件轴方向的位置也相同）这样通过对真实工件加工步骤的制定，使同学们对车削工艺知识和工装知识更加巩固和较大的提高，特别对工艺装夹的理解有了更进一步的认识，当我们把心轴夹具的装配图挂出来后（见图2），同学们对碟形工件加工工艺已有较统一的认识。

图2

2、接着我们把备课定好的合理的车削方案写出来。

方案：①、工件伸出的长度14mm（用薄壁管做定尺）夹紧工件；②、粗车外圆至Φ101mm，长度为车刀离卡爪1.5mm处；③、平面长度车至23mm，钻Φ18.5mm的孔；④、调头装夹工件（换另一薄壁管做定尺）；⑤、粗车外圆至Φ101mm，端面按图样总长尺寸（22 mm）车好；⑥、内孔车至Φ20 mm；⑦、车出A面Φ80×1.5内台阶；⑧、车出A面凹斜面；⑨、卸下工件卡盘夹紧心轴，装夹工件（心轴应提前委托普车实习学生做好）；⑩、精车外圆至Φ100 mm；?、按图车B面凸斜面至尺寸；?、检查各尺寸是否符合图样要求。到此可以进入下步指导学生编写加工程序。

3指导学生编写数控车削程序（FANUC 0-TD数控车床）

指导学生编写数控加工程序，也是这次项目教学法的重要内容，此前学生已有编程的基本知识，对各个代码的功能和编程格式已基本掌握。我们这次教学活动的目的是引导学生灵活使用G代码和熟练掌握规范的编程格式。根据此教学理念，我们把机械加工工艺卡分给各小组。让学生分别写出碟形工件各阶段的加工程序，学生在分组讨论时热情不减，各小组都用较短的时间写出了碟形工件的数控加工程序，我们在审阅各组编程中发现一些问题。如下：

①、粗精加工没有分开（粗精车刀的选用）：在内孔加工过程中，有些小组的编程没有把粗精加工分开或粗精加工用同一把车刀。在经过粗加工后，刀具有了一定量的磨损，再进行精加工就不能保证其切削精度和表面粗糙度。按照图纸的工艺要求，内孔是作为加工B面和外圆的定位基准。所以在加工中要保证其尺寸精度的同时，还要保证它的形状精度。如果用同一把刀作粗精加工，这些要求是难以达到的。endprint

②、在程序中出现过多的空行程序段：数控车加工是一种快速、高效的加工方法。如果在程序中出现较多空行程（走空刀），就会延长机床执行程序的时间，增加了工件的加工周期，降低了生产效率，增加了生产成本。有几个小组编程同时出现了这样的问题，我们作出点评并耐心的引导学生，尽量编程积累化繁为简，缩短空行程。

③、循环指令选择不熟练：循环指令的选择不合理，集中出现在几个小组的编程中，第一种情况是有两个小组用G72端面循环指令编写B面加工程序段，我们了解了他们的编程思路，学生这样告诉我们：“老师这工件是盘形的，所以我们选择G72”。我们对他们的思路肯定的同时还要向他们解释为什么不用G72，因为G72端面循环指令是执行轴向进给，径向切削。径向切削时切削速度是变化的（由快到慢），这样会增加切削阻力，对机床、夹具（心轴）刚性要求高。所以我们弃用G72。第二种情况是有一个小组选用G73外轮廓封闭式循环指令，编写B面加工程序段。我们会告诉学生：“外轮廓封闭式循环指令适合加工一些有工件基本轮廓的鑄件，对于这个工件如果我们选用G73，会产生很多的空行程，这违背了编程原则”。庆幸的是绝大多数小组选用G71或G90来编写B面。

④、主轴转速选用不合理：有些小组所编写的程序里的转速S值，粗加工时选择过高，达到500～600r/min。这样的转速不利于切削，因为毛坯是火焊切割出的，切割面不是很规整、表面硬度高，过高转速切削对刀具的刃口伤害很大。我们要给学生讲评，让他们明白。

⑤、进给量、背吃刀量不合理：因为毛坯是火焊切割出的，导致切割面不是很规整、表面硬度高，所以进给量一般选0.3mm（每转进给），第一刀把毛坯硬层切尽，这些问题几乎每个小组编程是都没考虑到，我们将引导学生去多思考，贴近实际去考虑问题。

⑥、辅助指令（切削液的使用）：对于切削液的使用，有一个小组的考虑是在加工中途使用切削液，我们点评时提醒学生注意：硬质合金就像玻璃一样，高温遇水会炸裂。

针对以上问题我们一一进行讲评，规范学生的编程，选择合适的切削参数，引导同学们编写的程序要简洁、科学、联系实际。

程序编写完成后输入机床，检验运行轨迹无误后，就可以进行工件的切削。同学们都希望能亲自动手加工一个工件，学生的参与积极性很高，我们满足了学生的要求。先由各小组操作技术好的学生先做，由好带差，使每个学生都能顺利地加工出零件。由于前面的准备工作做得较好、较详细，故较顺利地完成这次项目一体化的教学任务。

四、结论

1、通过蝶形工件的加工，学生分析问题，解决问题的能力得到提高；已熟练掌握程序编写格式和G代码的灵活运用；熟悉中等复杂工件的加工工艺，特别是同学们亲自动手加工出一个真实的零件，有些成就感，提高了学习兴趣。

2、这批零件虽由学生车削，但是在数控车床上加工完成的，工件的质量容易保证，所以这批零件全部合格。这样既为学生的实习提供了机会，又为企业提供了产品，为学校增加了效益，是一种双赢的教学方法。

五、注意事项

为了确保产品质量，教学中要注意如下问题。

1、各小组程序编好后，指导老师要认真检查X、Z的数据，输入机床后也要仿真验证各尺寸数据。

2、参加此教学法的学生应对数控车的对刀方法、工件的测量较熟练。