五轴加工技术实训课程建设研究

谭积明

[摘  要]随着制造业的飞速发展，机械制造类企业对五轴加工技术人员需求量日益增大，然而培养技术人员的职业院校却不能有效地开展五轴加工实训课程。文章通过建立并分析数控技术“S”曲线，结合五轴加工技术的特点，提出了开展五轴加工技术实训教学的必要性，并建立了新课程结构以及考核评价方式，最后通过实施验证，得出新课程结构以及考核评价方式，能够有效地实施到教学当中去，并解决五轴实训教学难于开展的问题，对职业院校开展此类课程具有一定的参考价值。

[关键词]实训教学;五轴加工;课程机构;过程考核;五轴教学

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）22-0202-01

1 引言

近几年我国加工制造业得到了空前发展，数字制造技术的提升促使了我国相关制造技术的更新换代，传统加工设备的使用率在合理的范围内逐渐减少，同时先进数控装备的使用率日益增加，然而为了满足不断提高的产品精度，速度，难度等要求，高端数控装备的发展与使用已经成为了制造业发展的必然趋势，五轴数控机床作为高端装备的代表，受到了制造业的广泛追捧，然而能够操作五轴数控设备的技术工人却出现了严重短缺，作为培养技术人员的职业院校，在五轴加工技术实训课程建设和开展方面的不科学，是造成技术工人短缺的主要原因，当然许多中高职院校的教育工作者亦发现了此类问题，并做出了相关改革和研究。

2 五轴加工技术与实训课程特点分析

2.1 五轴加工技术发展趋势分析

随着数控加工技术的发展，五轴加工中心的应用越来越广泛。其优点在于使复杂零件的加工简单化。并缩短了加工周期，提高了加工质量[3]，因此五轴数控装备的市场占有率正在逐年增加。我国为满足日益增长的产业需求，亦不断提升五轴加工技术及五轴制造装备的研制水平，虽然大多企业仍采用进口技术和装备，但国产五轴数控系统和五轴装备的市场占有率也在逐年提升。表1为国内主要机床生产企业1996年至2014年数控机床的产量。

由表1不难看出随着加工制造业的发展和企业的生产需求，五轴加工中心在我国实现了从无到有的过程，截止2014年，国产五轴加工中心产销量达723台套，且不包含统计之外的其它国产机床生产厂家的产销量。随着企业对五轴制造装备需求量的不断提升，对五轴技术人员的需求亦随之增加，职业院校是否需要开展五轴加工技术的相关课程已经成为了研究和讨论的重点。技术成熟度预测，能够推测技术系统处于生命周期的哪个阶段，以辅助确定研发策略。因此可用于预测五轴加工技术的未来发展。且技术的发展与相关技术的教育有直接联系，因此可以通过技术系统的发展趋势，得出对应技术领域教育发展的情况。

2.2 五轴加工技术实训课程特点

开展五轴相关课程，首先需要分析五轴加工技术的特点。五轴加工技术实践性强，需要开展实训教学[5]。为更好地模拟实际工作环境，实训教学对硬件配置要求较高，然而开展高新技术领域的实训课程一般很难模拟实际工作环境，配置昂贵的实训设备。以五轴加工技术实训为例，进口小型五轴加工中心每台在200万左右，国产一般水平的五轴加工中心每台在100万左右。因此五轴加工技术实训课程具有设备昂贵，设备量少;不易实现大范围实训教学;课程难度大，不易掌握;课程涉及知识面广，不易入门;设备操作和系统编程复杂，学习课时长;实训教学需要材料多，成本高等特点。

3 五轴技工技术课程内容构建

3.1 课程结构建立

虚拟仿真技术是一种由计算机生成的一个以视觉感受为主，也包括听觉、触觉的综合可感知的人工环境，提供给人们通过计算机对复杂设备进行可视化操作与交互的一种全新方式。虚拟仿真技术在许多领域得到了广泛应用，在实训教学中，由于五轴数控机床的体积大，购置成本、维护成本及运行成本都很高。与其它数控设备相比，危险程度高，一旦不能正确操作，轻则损坏刀具，刀柄。重则损坏机床，甚至发生人身事故。

3.2 考核评价方式

课程考核评价方式一直是教学研究的重点，随着研究的不断深入，实训教学的考核评价方式亦趋于多样化，但与国外对比，我国的考核评价方式仍有很大的发展空间，英国国家职业资格证书考试与传统考试有很大区别，它以多样化的实际工作效果作为评定方式。澳大利亚对培训课程提出了最低的能力测试考核要求。多样化考核评价方式的综合运用，比采用单一试卷的考核方法，更能反映出学生的实际能力，因此参考国外职业教育考核评价方式，结合五轴加工技术的课程特点，建立新的考核评价方式。

4 五轴实训课程开展效果分析

为了检验上述课程内容以及考核评价方式的有效性和可实施性，从我校机械制造工艺教育专业、机械设计制造及自动化专业选出两个实验班进行实验性教学对比，使两个班对应AB两组，采用方差分析法对AB组的总成绩进行F值检验从而得出AB两个组哪一组教学效果较优，A组采用新课程内容和考核评价方式。

其中为条件假设，、为自由度，为对象个数，、为对象人数，、为方差估计值。

根据=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，则假设不成立，即A、B两组教学效果存在较大差异，A组教学效果优于B组教学效果。结果表明采用新五轴加工技术课程以及考核评价方式的学生，教学效果更优。

5 小结

文章通过分析五轴加工技术发展趋势及五轴装备在国内的占有率，利用“S”曲线预测了五轴加工技术在我国职业教育领域的发展趋势及开展五轴加工技术的必要性和重要性，最后结合五轴加工技术的特点，建立了五轴加工技术实训的课程结构以及五轴加工技术的考核评价方式，并通过实验教学验证了课程结构和考核评价方式的有效性，对同类院校开展五轴加工技术实训课程具有一定的指导意义。

参考文献

[1]陈玉文，杨伟雪.五轴铣削加工在《模具数控加工》教学中的应用[J].模具制造，2014，（3）：90-93

[2]董子源，沈春根，陈炜等.数控五轴加工叶轮的实验教学探索[J].实验科学与技术，2014，12（2）：99-103

[3]严慧萍.虚拟仿真在中职实训教学中的应用研究[D].福建师范大学，2014，5