數控多軸加工技術課程任務驅動教學改革

王凌云　王丹　黃紅輝　傅飛

摘 要：以葉輪零件多軸加工為例研討任務驅動型教學的具體實施方法，從工作任務的總體設計到工作任務的執行過程以及執行任務的各種途徑和方法等方面入手，探討任務驅動教學法在數控多軸加工技術教學中的應用。教學實踐證明，任務驅動教學提高了學生學習主動性和創新性，學生學到了職業崗位工作任務的實施過程，取得了較好的教學效果。

關鍵詞：任務驅動 數控多軸加工 教學改革

中圖分類號：G71 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）05（c）-0175-02

1 任務的總體設計

采用任務驅動教學法，以學生為主體，從分析零件結構，制定數控加工工藝、編制數控加工程序、仿真加工到實際加工出零件的整個過程中，讓學生提出多種工藝方案，老師引導學生確定最佳方案。結合零件形狀，制定數控加工工藝，進行定位與夾緊方案的制定，使用UG規劃整體葉輪數控刀軌，分析鋁合金加工性能，采用合理切削參數，通過后置處理，將生成的數控程序在Vericut中進行數控仿真，最終在VMC-0656e五坐標數控機床上進行加工，驗證了葉輪數控加工方案及程序的可行性，活躍了課堂學習氣氛，使學生獲得成就感，培養學生的工程實踐應用能力。

如圖1所示，該工件由外圓柱面、端面、孔、扭曲的直紋面以及倒角組成。工件的毛坯為棒料，葉輪葉輪底面和φ20mm孔的表面粗糙度為Ra1.6μm，加工要求高；其余表面的表面粗糙度均為Ra3.2μm，加工要求較高；φ20mm孔的中心與外圓柱面有0.012mm的同軸度要求，底面和外圓柱面有0.02mm的垂直度要求。根據上述分析，外圓、左右端面的加工采用粗車-精車兩個加工階段；φ20mm孔的加工階段分為鉆-擴-鉸三個加工階段；φ6mm孔的加工階段分為粗銑和精銑兩個加工階段；葉輪部分的加工工藝過程為流道面的開粗、葉片面的半精、流道面半精工、流道面精工、葉片面精工以及清根。

2 教學方法和手段

2.1 多媒體教學

采用多媒體教學手段，通過錄像、CAI課件、圖片等教學資料，圖聲并茂，生動直觀地布置課堂工作任務。

2.2 案例剖析教學

通過介紹典型零件的數控多軸聯動加工方法，使學生能做到舉一反三，重點培養學生解決數控多軸加工工藝問題和根據所用的機床及控制系統進行后置處理的能力，使學生能做到對同類零件加工的觸類旁通。

2.3 數控仿真教學

采用數控編程仿真教學軟件，使學生能夠真正地看到程運行及零件加工的過程，激發學生的學習興趣。

由于葉輪加工工程中，刀具軌跡比較復雜，刀軸矢量變化大，因此在進行實際加工前，采用仿真軟件對數控加工程序進行驗證。用Vericut軟件進行模擬加工檢查加工過程中的干涉、過切等現象出現。

2.4 數控五軸機床加工教學

將“教、學、練”融為一體，學生在做中學、學中做。學生用CAM軟件計算刀軌后，再選擇五軸聯動的加工中心做后處理計算程序，型號為VMC-0656e用仿真軟件校驗數控加工程序，然后用仿真軟件vericut檢查是否有干涉現象，再用五軸聯動的加工中心進行零件加工如圖2所示。這種即學即練的教學方式，提高了學習效率，增強學生學習的興趣。

3 課程的特色與創新點

3.1 以就業為導向制定崗位能力

通過多年的課程教學改革，形成了理論實踐一體化教學的鮮明特色，以職業能力培養為導向，運用多種教學手段，理論與實踐相結合，由于未來工作崗位的主要特點是具備較強的工程應用能力并能夠解決實際問題，從這一要求出發，確定本課程職業能力要求和培養目標。

3.2 采用一體化教學模式

主要以數控多軸機床加工工藝設計、數控加工程序編制與機床加工作為核心內容，以此為主線確定如圖所示的教學流程，實現理論知識的學習與生產實踐相結合，教學過程以具體工作任務為引領。

3.3 運用多種教學手段培養應用型人才

利用多媒體教學、仿真教學及實訓教學等多種教學手段，推動教學改革，促進教學目標的實現，提高了教學質量；采用虛擬加工與真實加工相結合的形式。在加工操作前，利用CAD/CAM軟件進行刀具路線的仿真，葉輪的加工難點主要表現在葉片多為非可展扭曲直紋面；相鄰葉片的空間較小，因此加工葉片曲面時除了刀具與被加工葉片之間發生干涉外，刀具極易與相鄰葉片發生干涉。用vericut仿真軟件檢查是否有干涉，再用五軸聯動的加工中心進行零件加工。這種即學即練的教學方式，激發學生的學習興趣，提高了學習效率。

4 結語

依照葉輪零件圖紙，以任務驅動進行教學，引導學生制訂零件的加工工藝方案，確定工序工步及機床刀具等，從理論分析到實際加工、從翻閱機械有關資料到數控程序的制定，依照國家有關標準，制定出在實際生產中可行的數控程序，再通過仿真加工軟件，對制定的加工程序進行驗證。提高了學生學習主動性和創新制造能力。

參考文獻

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