數控機床教學(xué)信息化方法論文
摘要：數控機床以其高精度、高效率、高柔性成為制造行業(yè)的重要裝備。數控機床課程是數控技術(shù)專(zhuān)業(yè)的重要核心課程，掌握數控機床的結構組成、工作原理對于從事數控加工、數控設備維修維護及數控設備銷(xiāo)售與售后服務(wù)等工作是非常重要的，而數控機床機械、電氣結構及原理的學(xué)習又是學(xué)生學(xué)習的難點(diǎn)。采用信息化教學(xué)方式是高職學(xué)生克服學(xué)習障礙、提高學(xué)習效率的有效途徑。
關(guān)鍵詞：數控機床信息化教學(xué)主軸部件；卡盤(pán)結構；電氣控制
仿真數控是制造業(yè)實(shí)現自動(dòng)化、高效集成生產(chǎn)的基礎，也是提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量的主要途徑，制造裝備的大規模數控化，使企業(yè)急需大批數控編程、設備操作及維修人員，而傳統的機床教學(xué)采用理論與實(shí)踐分離的教學(xué)方法，一方面學(xué)生因無(wú)法理解指令的含義而失去對課程的學(xué)習興趣，同時(shí)也因對機床結構和操作不熟悉、使用不當而增加撞刀的危險。在教學(xué)實(shí)施中采用信息化手段，可以使原本復雜的機械結構直觀(guān)形象更易接受，使原本通過(guò)大量實(shí)操才能理解、掌握的指令更易于理解和掌握，同時(shí)，借助模擬仿真可以使由于不熟悉機床操作發(fā)生安全事故的可能性大大降低。也克服了因實(shí)踐訓練時(shí)間短，學(xué)生無(wú)法掌握技能，進(jìn)入企業(yè)后處理實(shí)際問(wèn)題的能力差，無(wú)法勝任相應的崗位的問(wèn)題。數控機床主要由機械結構、機床電氣、和數控系統三部分組成，在實(shí)際工作中，硬件故障多于軟件故障，機械故障多于電氣故障。而機械部分，要完成安裝調試、排除故障就必須了解其結構組成，所以教學(xué)中采用先機械后電氣，先硬件后軟件，由易到難，同時(shí)借助信息技術(shù)實(shí)現由直觀(guān)到抽象的教學(xué)方法。
1、加工中心主軸部件動(dòng)作原理信息化教學(xué)方法
JCS-018A加工中心的主軸結構(見(jiàn)圖1)是數控機床教學(xué)中非常典型的案例。主要由四個(gè)功能部件構成：主軸部件、主軸準停裝置、刀具自動(dòng)夾緊機構、切屑清除裝置構成。傳統的教學(xué)一般是利用圖1的裝配圖先講解主軸內部的各組成結構，如主軸心軸1是一個(gè)中空的階梯軸，用于松刀的拉桿、拉釘、刀柄及包括用于刀具夾緊的碟形彈簧都安裝在主軸上，然后需要借助非常強的讀裝配圖的基礎和對機構的動(dòng)作分析，理解其工作原理和過(guò)程，難度非常大，學(xué)生往往在這突破不了難點(diǎn)而失去對課程學(xué)習的興趣。而教學(xué)中借助動(dòng)畫(huà)讓學(xué)生先看清主軸的工作過(guò)程及每個(gè)部件的工作過(guò)程，再講解每個(gè)部件的結構及實(shí)現該功能時(shí)的原理，學(xué)生就更有興趣，而且學(xué)生會(huì )去自主探索其結構特點(diǎn)，培養學(xué)生研究性學(xué)習的能力及習慣。例如,蝶形彈簧安裝時(shí)三片一組，相對安裝，起始與結束兩片必須為凹面，這時(shí)學(xué)生會(huì )下意識的去思考為什么，教師進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生去探索其中的原理，培養學(xué)生自主學(xué)習和探索的基本素質(zhì)。
2、機床卡盤(pán)結構的信息化教學(xué)
“三爪卡盤(pán)”是機床上用來(lái)夾緊工件的機械裝置，利用均布在卡盤(pán)體上的活動(dòng)卡爪的徑向移動(dòng)﹐把工件夾緊和定位的機床附件，在三爪卡盤(pán)使用、維護時(shí)，需要熟練掌握卡盤(pán)的裝夾，因此，需要學(xué)生掌握卡盤(pán)的結構及原理，利用信息化方法會(huì )使教學(xué)直觀(guān)、清楚，便于學(xué)生理解掌握。傳統的教學(xué)一般是配合圖片和動(dòng)畫(huà)來(lái)講解三爪卡盤(pán)的結構：卡盤(pán)體、小錐齒輪、背面為平面螺紋的大錐齒輪和三個(gè)卡爪。三個(gè)卡爪上有與錐齒輪配合的平面螺紋，三個(gè)卡爪在爪盤(pán)體中的導槽中呈120°均布�？ūP(pán)體的錐孔與車(chē)床主軸前端的外錐面配合，起對中作用，通過(guò)鍵來(lái)傳遞扭矩，最后用螺母將卡盤(pán)體鎖緊在主軸上。這種方法學(xué)生很難理解每個(gè)部件的作用及卡盤(pán)的工作原理，也不會(huì )有興趣去研究。有條件情況下，可以制作更真實(shí)的實(shí)景動(dòng)畫(huà)，學(xué)生更易于理解每一個(gè)部件真實(shí)的工作狀態(tài)和結構原理，同時(shí)可以對機械結構的特點(diǎn)有更直觀(guān)的認知，增進(jìn)學(xué)生對機械結構學(xué)習的興趣。
3、機床電氣控制的仿真教學(xué)
電機拖動(dòng)是數控機床電氣控制中重要的內容，實(shí)際接線(xiàn)環(huán)節在很多學(xué)校都設置了專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗培訓課，傳統的課程教學(xué)主要是以教師講解實(shí)驗內容、演示實(shí)驗過(guò)程，學(xué)生以小組為單位按既定步驟接線(xiàn)，得出事先確定的結果。這種傳統教學(xué)模式以體積大、數量少的電、力拖動(dòng)實(shí)驗設備為依托，學(xué)生圍觀(guān)聽(tīng)課形式居多，參與動(dòng)手的機會(huì )較少，由于時(shí)間限制，使學(xué)生不能夠深刻實(shí)踐理論和熟練接線(xiàn)，得不到很好的訓練效果，為此，這一部分內容筆者覺(jué)得采用現代的仿真實(shí)驗教學(xué)和傳統實(shí)踐教學(xué)相結合的方式，教師首先理論講解，在此基礎上在仿真軟件上完成模擬接線(xiàn)，理解原理、熟悉接線(xiàn)方法、流程，然后通過(guò)實(shí)際接線(xiàn)驗證。發(fā)揮信息化教學(xué)優(yōu)勢，解決了傳統教學(xué)實(shí)驗設備不足等問(wèn)題，取得很好的教學(xué)效果(見(jiàn)圖2)。
4、結語(yǔ)
�。�1）采用信息化方法可以有效降低加工中心主軸部件動(dòng)作原理學(xué)習的難度。
�。�2）卡盤(pán)結構采用信息化教學(xué)，使學(xué)生易于理解每一個(gè)部件真實(shí)的工作狀態(tài)和結構原理。
�。�3）機床電氣控制采用信息化教學(xué)，解決了傳統教學(xué)實(shí)驗設備不足和安全等問(wèn)題。
參考文獻
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