五軸加工技術實訓課程建設研究

譚積明

[摘 ?要]隨著制造業的飛速發展，機械制造類企業對五軸加工技術人員需求量日益增大，然而培養技術人員的職業院校卻不能有效地開展五軸加工實訓課程。文章通過建立并分析數控技術“S”曲線，結合五軸加工技術的特點，提出了開展五軸加工技術實訓教學的必要性，并建立了新課程結構以及考核評價方式，最后通過實施驗證，得出新課程結構以及考核評價方式，能夠有效地實施到教學當中去，并解決五軸實訓教學難于開展的問題，對職業院校開展此類課程具有一定的參考價值。

[關鍵詞]實訓教學;五軸加工;課程機構;過程考核;五軸教學

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）22-0202-01

1 引言

近幾年我國加工制造業得到了空前發展，數字制造技術的提升促使了我國相關制造技術的更新換代，傳統加工設備的使用率在合理的范圍內逐漸減少，同時先進數控裝備的使用率日益增加，然而為了滿足不斷提高的產品精度，速度，難度等要求，高端數控裝備的發展與使用已經成為了制造業發展的必然趨勢，五軸數控機床作為高端裝備的代表，受到了制造業的廣泛追捧，然而能夠操作五軸數控設備的技術工人卻出現了嚴重短缺，作為培養技術人員的職業院校，在五軸加工技術實訓課程建設和開展方面的不科學，是造成技術工人短缺的主要原因，當然許多中高職院校的教育工作者亦發現了此類問題，并做出了相關改革和研究。

2 五軸加工技術與實訓課程特點分析

2.1 五軸加工技術發展趨勢分析

隨著數控加工技術的發展，五軸加工中心的應用越來越廣泛。其優點在于使復雜零件的加工簡單化。并縮短了加工周期，提高了加工質量[3]，因此五軸數控裝備的市場占有率正在逐年增加。我國為滿足日益增長的產業需求，亦不斷提升五軸加工技術及五軸制造裝備的研制水平，雖然大多企業仍采用進口技術和裝備，但國產五軸數控系統和五軸裝備的市場占有率也在逐年提升。表1為國內主要機床生產企業1996年至2014年數控機床的產量。

由表1不難看出隨著加工制造業的發展和企業的生產需求，五軸加工中心在我國實現了從無到有的過程，截止2014年，國產五軸加工中心產銷量達723臺套，且不包含統計之外的其它國產機床生產廠家的產銷量。隨著企業對五軸制造裝備需求量的不斷提升，對五軸技術人員的需求亦隨之增加，職業院校是否需要開展五軸加工技術的相關課程已經成為了研究和討論的重點。技術成熟度預測，能夠推測技術系統處于生命周期的哪個階段，以輔助確定研發策略。因此可用于預測五軸加工技術的未來發展。且技術的發展與相關技術的教育有直接聯系，因此可以通過技術系統的發展趨勢，得出對應技術領域教育發展的情況。

2.2 五軸加工技術實訓課程特點

開展五軸相關課程，首先需要分析五軸加工技術的特點。五軸加工技術實踐性強，需要開展實訓教學[5]。為更好地模擬實際工作環境，實訓教學對硬件配置要求較高，然而開展高新技術領域的實訓課程一般很難模擬實際工作環境，配置昂貴的實訓設備。以五軸加工技術實訓為例，進口小型五軸加工中心每臺在200萬左右，國產一般水平的五軸加工中心每臺在100萬左右。因此五軸加工技術實訓課程具有設備昂貴，設備量少;不易實現大范圍實訓教學;課程難度大，不易掌握;課程涉及知識面廣，不易入門;設備操作和系統編程復雜，學習課時長;實訓教學需要材料多，成本高等特點。

3 五軸技工技術課程內容構建

3.1 課程結構建立

虛擬仿真技術是一種由計算機生成的一個以視覺感受為主，也包括聽覺、觸覺的綜合可感知的人工環境，提供給人們通過計算機對復雜設備進行可視化操作與交互的一種全新方式。虛擬仿真技術在許多領域得到了廣泛應用，在實訓教學中，由于五軸數控機床的體積大，購置成本、維護成本及運行成本都很高。與其它數控設備相比，危險程度高，一旦不能正確操作，輕則損壞刀具，刀柄。重則損壞機床，甚至發生人身事故。

3.2 考核評價方式

課程考核評價方式一直是教學研究的重點，隨著研究的不斷深入，實訓教學的考核評價方式亦趨于多樣化，但與國外對比，我國的考核評價方式仍有很大的發展空間，英國國家職業資格證書考試與傳統考試有很大區別，它以多樣化的實際工作效果作為評定方式。澳大利亞對培訓課程提出了最低的能力測試考核要求。多樣化考核評價方式的綜合運用，比采用單一試卷的考核方法，更能反映出學生的實際能力，因此參考國外職業教育考核評價方式，結合五軸加工技術的課程特點，建立新的考核評價方式。

4 五軸實訓課程開展效果分析

為了檢驗上述課程內容以及考核評價方式的有效性和可實施性，從我校機械制造工藝教育專業、機械設計制造及自動化專業選出兩個實驗班進行實驗性教學對比，使兩個班對應AB兩組，采用方差分析法對AB組的總成績進行F值檢驗從而得出AB兩個組哪一組教學效果較優，A組采用新課程內容和考核評價方式。

其中為條件假設，、為自由度，為對象個數，、為對象人數，、為方差估計值。

根據=1，=28，F查值表[8]，找到F（1，28）0.5=4.2，由于F=6.38>F（1，28）0.5=4.2，則假設不成立，即A、B兩組教學效果存在較大差異，A組教學效果優于B組教學效果。結果表明采用新五軸加工技術課程以及考核評價方式的學生，教學效果更優。

5 小結

文章通過分析五軸加工技術發展趨勢及五軸裝備在國內的占有率，利用“S”曲線預測了五軸加工技術在我國職業教育領域的發展趨勢及開展五軸加工技術的必要性和重要性，最后結合五軸加工技術的特點，建立了五軸加工技術實訓的課程結構以及五軸加工技術的考核評價方式，并通過實驗教學驗證了課程結構和考核評價方式的有效性，對同類院校開展五軸加工技術實訓課程具有一定的指導意義。

參考文獻

[1]陳玉文，楊偉雪.五軸銑削加工在《模具數控加工》教學中的應用[J].模具制造，2014，（3）：90-93

[2]董子源，沈春根，陳煒等.數控五軸加工葉輪的實驗教學探索[J].實驗科學與技術，2014，12（2）：99-103

[3]嚴慧萍.虛擬仿真在中職實訓教學中的應用研究[D].福建師范大學，2014，5