淺談微型數(shù)控銑床對機電專業(yè)教學的作用

隨著機械與自動技術的迅猛發(fā)展，機電制造設備的種類和價格也越來越低，但仍不適合中職院大批量地進行采購。耗能小、成本低的微型機床應運而生，微型機床的出現(xiàn)可以很大程度地解決教學與教學成本之間的矛盾。微型機床特別適合根據(jù)需要進行改進、研發(fā)，可以從自產(chǎn)自用甚至自產(chǎn)自銷的方向來解決教學成本高的難題。

一、微型數(shù)控銑床簡介

機床在研發(fā)初期，主要是以小型并且桌面化的成品展示出來，并且拋開了現(xiàn)在的數(shù)控機床控制系統(tǒng)都采用的市場上商業(yè)化的數(shù)控系統(tǒng)，轉(zhuǎn)為采用可編程程度高的單片微處理器控制，能最大限度地控制成本，從而滿足自主研發(fā)并生產(chǎn)的要求。

更為簡單，材料更為低廉，這也大大降低了由于學生經(jīng)驗不足帶來的設備安全隱患，也從一定程度上降低了學生心理壓力，為數(shù)控銑床后續(xù)教學打下了良好的基礎。實踐證明，通過學生的實踐操作與自主學習，大大提高了學生解決問題的能力，也從另一方面提高了學生的學習興趣。

在教學的評價環(huán)節(jié)中，先由學生進行自我評價，再由組長進行評分，最后由教師對學生進行綜合評價，將優(yōu)秀的工件應用到本專業(yè)的下一個教學項目中。

二、數(shù)控機床結構介紹的積極作用

在學生學習數(shù)控機床之初，對于機床的整體結構了解還不夠深入，如果僅僅是教師照本宣科的講解，對于中職學生來說太過于枯燥，通過對微型數(shù)控銑床床身機械部分的拆裝，不僅讓原本書本上枯燥的名詞更生動具體，也鍛煉了學生的動手能力，從教育效果來看比原本的純理論教學更受學生的青睞。在電氣專業(yè)方面，讓學生通過電氣控制的制作，解決了數(shù)控機床的接線、安裝和調(diào)試的綜合操作訓練；在數(shù)控、模具專業(yè)方面，讓學生在微型數(shù)控銑床上編寫加工程序，進行實際產(chǎn)品加工。

三、對數(shù)控加工技術教學的支持作用

通過微型數(shù)控銑床產(chǎn)品開發(fā)制作“學做一體化”的實踐，解決工學結合中“工、學”分離的普遍性問題。即以產(chǎn)品為教學活動載體，結合專業(yè)技能模塊，構建基于工作過程的項目化教材，讓學生在參與產(chǎn)品設計、加工、檢測的一系列生產(chǎn)過程中，通過邊學邊做的方式，系統(tǒng)掌握專業(yè)核心知識和技能指標。過去我們只是將工廠的產(chǎn)品引進校園進行加工，經(jīng)過實踐發(fā)現(xiàn)外來的產(chǎn)品過于單一，無法將系統(tǒng)的專業(yè)知識結合起來進行教學，通過微型數(shù)控銑床產(chǎn)品零件的生產(chǎn)制作，按照專業(yè)編制校本教材及進行教學，完全符合實際專業(yè)教學需要。

四、對數(shù)控維修專業(yè)的提升作用

微型數(shù)控銑床因其結構相對來說更為簡單，對學生一開始入門學習數(shù)控機床控制原理和維修原理更為易學，學生通過對微型數(shù)控銑床的控制原理的分析與學習，可以更直觀地掌握數(shù)控機床上PLC的控制原理，對數(shù)控維修的學習起到提升的作用。

五、在專業(yè)課程教學中發(fā)揮生動的實例作用

微型數(shù)控機床生產(chǎn)過程中的各零部件和傳動組成部分也受到學校《機械基礎》《機械制圖》等課程教師的青睞，將微型數(shù)控機床中的零部件作為課堂上的教具，使機械基礎教學中螺紋傳動、帶傳動等知識的講解更生動；將微型數(shù)控銑床的零件作為《機械制圖》課程的教具，讓學生在學習制圖知識時更貼近實際運用，提高案例的真實性，充分激發(fā)學生的學習興趣。

六、對教師教學能力和研發(fā)能力的提升作用

通過微型數(shù)控銑床產(chǎn)品開發(fā)制作、“學做一體化”的教學實踐解決教師隊伍成長缺乏實踐經(jīng)驗的問題。通過微型數(shù)控銑床產(chǎn)品開發(fā)制作，實施“學做聯(lián)動”的教學模式，教師在帶領學生邊學邊做的過程中，實現(xiàn)了知識的更新和技能的提高，保證了教學的質(zhì)量。

我們看到，這種結構簡單、價格較低、自主性大的微型數(shù)控銑床在中職機械及相關類專業(yè)的教學實踐中收到了令人滿意的效果，大大提升了中職教學的實踐性、參與性，為中職數(shù)控人才的培養(yǎng)拓寬了思路。

本微型數(shù)控銑床是一個集成了機械與電氣自動化的控制系統(tǒng)，它與工廠生產(chǎn)加工用的數(shù)控銑床并無本質(zhì)上的區(qū)別，所以它能應用于基本的數(shù)控加工領域。其核心技術涉及到機械、電氣、自動化控制、計算機軟件、數(shù)控加工等多個技術領域。

二、微型數(shù)控銑床在教學中的地位和作用

微型數(shù)控銑床的主要應用是以減緩因設備不足帶來的教學實訓資源的需求壓力，降低教學成本，從而解決教學課程與教學資源之間的矛盾。結合我校的專業(yè)特點，微型數(shù)控銑床的核心技術主要對應我校的機電專業(yè)和自動化專業(yè)。

微型數(shù)控銑床的功能是參照商業(yè)化的數(shù)控銑床基本功能而設計的，所以微型數(shù)控銑床能在一定程度上完成一些基本的加工要求。隨著國家大力支持職業(yè)教育，如今中職生的數(shù)量比以往多得多。作為制造強國的中國，機電專業(yè)更是許多中職生的首選專業(yè)。那么隨著機電類專業(yè)的學生不斷增加，學校教學設備資源也會變得越來越緊張。微型數(shù)控銑床的出現(xiàn)可以在很大程度上解決因設備資源不足而帶來的教學壓力。首先，制造一臺微型數(shù)控銑床的成本大概只占了采購一臺一般性能的數(shù)控銑床價格的5%，也就是說采購一臺一般性能的數(shù)控銑床能制造大概20臺的微型數(shù)控銑床。這個價格比例就是微型數(shù)控銑床的最大優(yōu)勢。而且，微型數(shù)控銑床的結構是以桌面型產(chǎn)品的方向去設計的，所以其對空間的占用是很少的，放置一臺微型數(shù)控銑床只需1平方米。所以它很容易就能走進實習車間、實驗室、教室甚至是辦公室。最后，微型數(shù)控銑床的小型化設計也決定了它工作時所消耗的電力資源，經(jīng)實測微型數(shù)控銑床滿載工作時的電能功率消耗最高300W，只是C6130A型普通車床（4.5KW）的7%，并且它只需要民用市電的200V電壓，并不需要電價昂貴的工業(yè)用電380V。

1.微型數(shù)控銑床的機械結構組成能對應相關的教學課程

我校的機電專業(yè)機械方面教學主要是以基礎理論、加工實訓、鉗工裝配和技能競賽為主，微型數(shù)控銑床的機械結構組成恰好也能對應上以上的教學課程。

微型數(shù)控銑床能承擔機械加工實訓教學。微型數(shù)控銑床主要是完成機械切削加工的功能，它同樣也是采用數(shù)控編程的方法進行加工控制的。控制程序與我校數(shù)控銑編程常用的CAXA軟件所生成的G代碼文件完全兼容通用，所以在編程操作上是完全一樣的，學生可以將在微型數(shù)控銑床上調(diào)試好的程序直接拿到學校的數(shù)控銑床上進行加工。微型數(shù)控銑床使用的加工刀具是小型的雕刻刀，能加工的材料主要是體格相對低廉的亞力克、塑料、木材等軟材料，大大地節(jié)省了刀具損耗和材料損耗，這特別適合初學學生練習用。組合成微型數(shù)控銑床的基本部件由鋁合金板材做成，其零件外形的尺寸要求并不復雜，很適合學生進行加工生產(chǎn)。所以在大批生產(chǎn)微型數(shù)控銑床時，機械部件全部由學生完成，這不僅節(jié)省了很多的人力資源，還可以對學生進行項目教學，讓學生進行實訓加工操作，了解機器的整個制造加工過程。

微型數(shù)控銑床可用于鉗工裝配教學。機器的機械裝配也可以由老師輔導學生完成，機器的主要裝配是以板材部件連接、電機安裝、絲桿安裝、導軌安裝、工作臺安裝和整機調(diào)試校驗等為主。一臺機器涉及到多個安裝項目要求，比以前的由鋸銼削再到簡單裝配實訓內(nèi)容要豐富得多，也能為競賽增加訓練項目。

微型數(shù)控銑床為數(shù)控維修教學打下基礎。數(shù)控維修在我校是機電專業(yè)的一個分支，但微型數(shù)控銑床是一個機與電的組合。相比于數(shù)控機床龐大的電氣控制系統(tǒng)，微型數(shù)控銑床要簡單得多，機械結構也相對簡單。對機電專業(yè)的學生來說，從數(shù)控維修邁向電氣專業(yè)，微型數(shù)控銑床就成了其中最好的橋梁。微型數(shù)控銑床雖然結構簡單，但它包含有數(shù)控機床的基本功能模塊，簡化的數(shù)控機床更容易使學生理解認識，是由淺入深向高層次學習的最好的引領教學項目。

2. 微型數(shù)控銑床能對應上自動化控制的項目分枝

隨著社會的發(fā)展，工業(yè)自動乃至智能化越來越普及，也是我校的機電專業(yè)培養(yǎng)學生的方向。我校的機電自動化專業(yè)主要是基礎理論教學、電子電工理論和實訓教學、可編程自動化教學以及計算機軟件和網(wǎng)絡教學。微型數(shù)控銑床既然是機械與電氣的組合體，它同樣也相應地對應上了自動化控制的項目分枝。

微型數(shù)控銑床對電子電工專業(yè)教學的促進作用。微型數(shù)控銑床是自主開發(fā)的，我校蔡躍偉和陳仟新老師獲得了國家知識產(chǎn)權局的專利一項，那么我校就掌握著全部的核心技術。在制造微型數(shù)控銑床的過程中，其中的電路板就可以交給電子專業(yè)的學生來完成。里面包含著電子制作的基礎，如焊接、識圖、選件等，也有電子線路中的兩大組合，模擬電子和數(shù)字電子，在電子理論教學中有一個很好的實物參照；電氣控制部分和安裝也可以交給電工專業(yè)的學生完成，可以讓學生熟悉一臺設備的電氣安裝的項目要求。除了能培養(yǎng)學生的動手能力外，電氣安裝的安全規(guī)范和標準也是重要的檢驗指標，從而讓學生培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和工作態(tài)度。

三、小結

當所有的機械電氣都安裝并調(diào)試完成后，微型數(shù)控銑床并不能正常地運行，或者說還不能運行。因為里面還缺少了重要的組成部份——軟件。微型數(shù)控銑床的核心處理采用單片機控制，與我校單片機實驗室選用的實驗設備的單片機芯片是同一個類型。單片機編程在中職學生的認知中是一個比較難的學習課程，要完成微型數(shù)控銑床的控制就要有一個比較復雜的軟件編程過程，也有相對簡單的邏輯控制流程，是一個由淺入深的算法組合。對學生初學單片機或許并不能起到明顯的作用，但對由低級向高級，由實驗室向真正產(chǎn)品設備的轉(zhuǎn)型是一個理想的對接。

責任編輯陳春陽