數控機床課程項目化實踐案例

康艷

摘要：數控項目課程是數控專業的核心課程，為了適應新形勢下教育實踐性的需求，通過構建數控實踐學習項目，讓學生在薄壁套筒類零件模型建立和零件加工的過程當中感受到零件設計對于我國的重要性，促進學生更好地去掌握知識。筆者結合相關教學經驗，設計了零件組裝數控加工的項目化教學案例，并且通過實施取得了良好的學習效果。

關鍵詞：數控機床;課程;項目化;實踐

1? 數控機床實訓項目概要

1.1 數控機床實訓項目名稱? 此次數控機床實訓的項目名稱為：用技能托起科技之夢，薄壁套筒類零件加工項目實踐。

1.2 數控機床實訓項目主要內容? 勞動實踐教育，旨在為學生提供平臺，讓學生能夠較好地在項目中提升其操作能力以及實踐水平，由此，初步將項目教學的內容選定為：具有代表性的典型薄壁套筒類零件為載體的數控加工類型，如支撐旋轉軸的滑動軸承和機床夾具上的刀具導向套和內燃機氣缸套等[1]。主要表面特點為內外圓表面，由于其壁厚較薄，所以這類零件剛度較低，容易變形，加工難度較大，加工質量很難得到確保，選擇薄壁套筒類的零件，進行數控加工制作的項目教學內容，在一定程度上能夠提供多個技能知識點，讓學生綜合運用所學知識，掌握薄壁套筒類復雜零件的數據編程和加工的方法，從而使學生能夠學會配合件的加工以及控制加工的變形。

2? 數控機床實訓項目提出背景

2.1 數控機床薄壁套筒類零件項目市場背景? 隨著我國科技水平的不斷提升，制造業成了國民經濟的命脈之一，數控加工已經成為制造設備當中不可或缺的現代化手段。開展項目化教學能夠讓學生，在經歷過程當中感受到數控加工的意義，由此對項目學習更感興趣。另外，我國現有的數控加工水平與國外相比仍有差距，基于此，就更應該去把握數控加工技能的培養，提高學生的數控加工水平，為社會培養出高素質的人才。最后，薄壁套筒類零件作為較難生產的零件，對我國經濟發展起到了積極的意義，促進學生全面的發展。

2.2 數控機床薄壁套筒類零件項目學習背景? 此次項目學習針對的是高三年級數控專業的學生，該階段的學生已經初步掌握了數控車床的基本操作，但是對于綜合零件的工藝分析和編程加工還有待提高，特別是有效地融入知識能力還需要培養。薄壁套筒類零件的編程與加工為學生呈現了一種綜合性的零件工藝分析與編程，讓學生在實踐操作中，完成薄壁套筒類零件的加工，在一定程度上提高學生的綜合運用能力。其次，薄壁套筒類零件作為較難生產的一種零件，在制作過程中更能激發學生的興趣，讓學生不受限制，培養學生的創新能力。

2.3 數控機床薄壁套筒類零件項目實踐背景? 數控機床薄壁套筒類零件項目實踐的背景在目前新形勢下的教育理念提出，學生不再僅僅滿足課堂知識的學習，教師必須不斷地融合資源，不僅將知識傳遞給學生，更要引領學生去經歷、去發展，如此，為數控機床薄壁套筒類零件項目教學提供了背景。不僅如此，新形勢下的高職數控專業教學應該體現學生的綜合能力，同時也讓學生能夠更早地去接觸與工作環境相類似的設計和加工過程，這樣能夠培養學生應對挫折的能力。在實踐背景的召喚下，數控機床薄壁套筒類零件項目的實踐是孕育而生，也是有足夠優勢的外在條件。

3? 數控機床案例分析

3.1 作品設計

①設計創意分析?；诒”谔淄差惲慵に囋O計的零件造詣不凡，更能引領學生融入其中，設計出有特色的、有自己獨特情感的產品。薄壁套筒類零件的設計不僅僅是純粹意義上的機械產品，也是科學藝術以及情感的融合。目前我國薄壁套筒類零件已經從普通的薄壁套筒類零件逐漸轉向為國防、汽車行業、數控機床等各個方向發展，促進了薄壁套筒類零件形式的革新。可見，薄壁套筒類零件作為我國重要的零件之一，不僅擁有較高的內涵，還是國家科技發展的標志。以此，帶領學生設計這一小作品，通過機械加工的方法制成金屬物件。

②作品造型和結構分析。在帶領學生完成造型設計的過程中，首先要發揮學生的主體作用，讓學生明白零件的構成。本次零件主要是由外殼、活塞、燃燒物三部分組成，生產零件的材料，通常要選擇延展性較好、強度較大、耐磨性強的材料。其次，讓學生在摸索之中，弄清楚零件的關鍵部位。對此零件來說，外殼是最重要的部件，它用來裝填活塞，并將燃燒物裝置其中，同時還能承受燃燒物的氣體壓力和超級推力。當反應時活塞快速壓縮燃燒物，引起燃燒物產生瞬燃，同時產生高溫和高壓氣體將活塞推回，使活塞在高溫高壓氣體的推動下向前上移動，最終向外做功。

3.2 薄壁套筒類零件制作的工藝流程

①薄壁套筒類零件模型建立。在薄壁套筒類零件模型建設過程中，教師通過提供軟件，在確保學會操作軟件后自主完成模型的建立。比如，引領學生使用3D造型功能強大的UG軟件，將在建模模塊中完成作品的三維設計，并且在建模的過程當中，引領學生在設計當中進行參數化，這樣可以方便作品的外形和尺寸修改。

②工藝分析加工方案制定。在引導學生進行工藝分析和加工方案制定時，教師首先可以呈現一些薄壁套筒類零件圖，比如可以呈現外圓柱、面圓錐、面球面和螺旋組成零件圖，呈現一些幾何形狀的圓柱形軸類零件，零件的尺寸和軸向的尺寸。引領學生在摸一摸，看一看的實踐活動中，逐步明確尺寸、零件的選擇都要精確化，而且，每個面的粗糙程度也需要精心考量，隨后再讓學生經過討論和分析確定加工的方案和程序。在工藝確定環節，創設平臺，引領學生分組討論，實踐操作，初步確定加工程序為：第一步，建立工件的坐標系，并且輸入刀補值;第二步，平面端選用90°的外圓車刀，也可以采用G94指令;第三步，外圓柱面粗車是選用的90°的外圓車刀和G71指令;第四步，外圓柱精車選用的是90°的外圓車刀，采用的是G70指令，再經過切槽加工，采用寬度為4毫米的切斷刀，切橫紋的螺紋時候，采用的是60°的螺紋車刀，但是由于G32指令編程的麻煩性使得整個工序被加長，由此，教師就可以引導學生采用G92螺紋切削。

③刀具選擇切削用量確定。刀具選擇以及切削量的確定，是薄壁套筒類零件制作過程中重要的部分。教師通過引領學生選擇不同的刀具，進行不同的操作，引領學生找到最合適的刀具和切削量。這種勞動實踐活動的創立，不僅能夠引領學生科學制作薄壁套筒類零件，并且能夠幫助學生獲得制作薄壁套筒類零件的自豪感，進而有效引領學生根據加工的程序選擇不同類型的刀具號和刀具規格以及主軸轉速和進給速度。通常外圓柱面和球面粗車采用的是T01刀具號和90°的外圓車刀合金類型，主軸轉速為500n/rmin-1。在選用外圓柱面和球面精車時，選擇的是T02，90°外圓車刀，也是合金材料，轉速與外圓柱面粗車不同，在它的基礎之上增加了一倍。隨后，教師再引領學生總結：確定刀具和切削用量的目的就是使得材料有最大的切除率，同時也能夠有效地保證切削的狀態穩定。為了更好地促進學生理解，教師還可以在實踐探究課上，引入案例，滲透德育內容在勞動實踐活動之中，讓學生結合案例，再次明確刀具的選擇。例如，進給速度是主要的參數，要根據工件加工的精度、表面粗糙程度、刀具以及工件材料選取不同的加工點，在一定程度上，盡可能地去引領學生選擇，有最大進給速度的刀削，這樣才能夠保證刀具的前提下盡可能地去提高切削的速度。

④數控編程。數控編程是本次實踐活動中完成作品構建以及確定作品的工藝的環節。教師要充分地發揮學生的主體性，激發學生操作軟件的興趣，引領學生在實踐操作之中找到適宜的加工手段。例如，對于加工余量、多層次、表面粗糙的曲面部位，要采用自動編程;但同時針對形狀單一的部位要采用手工編程。比如，在加工薄壁套筒類零件時，要利用如今的CAM功能加工模塊中創建刀具，建立坐標系，形成毛坯幾何體和工件結合體，再分別選用不同的方法和加工參數來制成工刀軌跡圖。

⑤仿真加工。為了確保加工程序的正確性，避免在實際加工的過程中出現失誤，所有的加工數據都要錄入數控仿真體系當中進行仿真加工驗證。讓學生在驗證的過程當中進一步體會到薄壁套筒類零件的生產精準性，讓學生在實踐的操作當中感受到薄壁套筒類零件的意義以及制作的成就感，如此，能夠提高學生的綜合實力。

⑥機床加工。讓學生在小游戲的操作當中明白數控車床的基本操作后，教師可以有效地引領學生對薄壁套筒類零件設計進行車床加工。在開始時，要引領學生找到快速運動倍率處于的位置，確認無誤之后，可將快速運動比率處于f110的位置。在加工的過程當中要考慮到刀具的運動位置，必須要有效地與工件和其他部位避免發生碰撞，如果出現碰撞情況，一定要快速按下急停按鈕。在加工的過程當中可以根據停車的尺寸，修改磨損和做標志以保證設計的尺寸合格。不僅如此，在對薄壁套筒類零件加工后要做反饋分析，要生成生產加工評分表和數控實訓評分表。

3.3 技術難點及解決方法

此次薄壁套筒類零件勞動實踐課程，對于學生而言存在難點。由此，筆者從以下幾個方面解決技術難點。

①該作品屬于實物參考基礎之上設計出來的外觀協調、尺寸協調的產品。在設計過程當中采用的是無機參數化建模技術，可以為零件的外形提供多次往返修改的機會。②基于本次加工過程的復雜、工序的復雜以及公式之間的關聯性，所以，讓學生分成小組、分任務完成，這樣能夠合理地引領學生合理地安排工序，并且經過仔細地分析，確定以盡量集中的方式來減少加工次數。③在加工的過程當中引領學生根據實際情況，對工具進行校準。例如，在對螺紋進行加工時，要使用恒轉速，切削加工次數和每次加工的深度要查表，車削螺紋的主軸轉數一定要限制在一定的范圍內。

4? 案例評析與反思

4.1 案例總結與意義

在案例總結階段，為了激發學生的探究激情，教師可以鼓勵學生自己總結知識，共享成功經驗，這樣能夠形成良好的學習習慣;同樣基于學生的反饋，教師也可以深刻地反思自己的教學過程。在總結階段，主要是對工藝的步驟和內容以及數控車床的基本操作、安全操作進行回顧，并且有效地思考薄壁套筒類零件模型創新設計考慮的問題。其次，薄壁套筒類零件設計的開展在一定程度上能夠發揮學生的主體性，同樣也讓學生在經歷薄壁套筒類零件設計建模操作的過程當中，激發學生的愛國情懷，培養了學生的創新能力，讓學生在工藝設定、編程過程當中，提升分析能力、動手能力，同樣使學生感受到成功的樂趣。由此可見，此次案例教學在一定程度上推行了素質教育理念。

4.2 案例評析與思考

在此次數控機床的加工過程當中，由于加工程序的復雜性，所以學生在進行加工過程當中很容易發生斷刀、主軸轉速和進給速度得不到適當的調整等多種情況發生。究其原因，是學生的實踐操作能力欠佳，因此，教師在以后的教學當中，應該盡可能地去讓學生再次明確數控機床的加工過程或數控機床的技術，這樣能夠使得技術、手動、藝術相融合，使得整個項目的綜合性增強，并且能夠促進學生的發展。

參考文獻：

[1]周信安，魏同學，李智.基于項目化教學法的數控加工案例設計與實施[J].輕工科技，2016，32（07）：177-178.

[2]任艷霞，丁剛.模具專業數控編程與加工課程項目化教學實踐[J].內燃機與配件，2019（11）：251-253.

[3]燕必成，鄒金橋.數控機床電氣控制實踐課程項目化教學體系探究[J].科學與信息化，2019（29）：122.