产学研结合实训教学的实践

李学兵

（辽宁轨道交通职业学院，辽宁 沈阳110023）

0 引言

“工学结合、产学研结合”的教学模式一直以来都是职业类院校培养职业师资和高技能人才的有效途径[1]，在院领导的带领和广大师生的共同努力下，学院正在稳步地走着这条改革发展之路。数控系统XKN713A数控铣床使用10多年，其操作数控系统早就过时，电气系统也老化，操作也不方便，难以满足学生实训教学和企业对学生的机床操作能力水准的要求，所以决定对它进行改造。本次机床的改造主要是将原有数控系统改造成较为先进的funuc Oi-MF系统，原有的主轴电机及变频器不作改动，将原有的电气控制系统进行更换，原来数控系统的步进电机更改成伺服电机。最终目的是希望能够在满足学生实训要求的前提下，尽可能少投入资金，降低成本。本文主要是介绍利用学院现有的条件以产学研结合实训教学的实践。

1 数控铣床进给系统电机及连接部分简介

原来的数控铣床各个进给方向的传动连接如图1所示，原系统采用的电机型号为：130ST-M06025 HZ，而新用的伺服电机如图2所示，其型号为：βiSc 8／3000-B，功率为1.2 kW，最大速度为2 000 r／min，二者因型号不一样，底座端部安装尺寸也不同，所以要进行改造设计，新改的伺服电机其底座端部安装尺寸如图3所示。

图1 进给机构传动连接图

图2 新改的伺服电机图

图3 funuc伺服电机底端尺寸

2 电机固定座的设计

从电机安装尺寸图中可以看出，二者底端的安装尺寸不一样，为了安装简便合理，尽可能利用已有的产品零件，最大程度地减少材料的浪费，充分利用现有的资源。组织实习学生，使其在老师的指导下，查阅相关的资料，并结合现有的加工设备和加工工具，利用计算机绘图软件对电机固定座的结构及尺寸进行重新设计和改造，实习学生对要改造的零件进行重新设计，材质选用45钢，改造后的设计如图4所示。

图4 改造的电机固定座零件图

3 电机固定座的加工制作

按照设计图，同学编排工艺时出现了争议，第一组学生认为该件所有工序应该都在现有的数控铣床上铣削加工完成，而第二组学生却认为外形四方及螺钉孔在数铣上完成，而φ110、φ80、φ48应该在数控车床上完成较好，大家争论很激烈都认为自己的方案好。而事实上，目前我们现有闲置的可以进行使用加工的机床只有1台西门子828D数控铣和1台funuc 0i-D数控车，而且实训使用的刀具也很有限，铣削只有φ12立铣刀、φ6.8钻头、φ48钻头、φ50钻头、φ50端铣刀，车削只有三爪卡盘，没有四爪卡盘，其他条件基本能满足。组织两组学生进行讨论，分析其各自利弊，并根据工艺条件对设计图进行了局部变更，将原来4×φ6的螺钉孔更改为4×φ6.8，并且各组列出自己的工序方案。

第一组同学工序方案如下：

1）厚30 mm板下料130 mm×130 mm；2）虎钳装夹夹上下底面，数控铣铣削四方126 mm×126 mm；3）虎钳装夹夹四方，铣削上底面；4）数控铣钻削中心φ50孔；5）数控铣铣削φ80孔，保其公差和孔深度；6）翻面装夹四方，找正内孔，铣底面，保厚度29 mm；7）数控铣φ110和φ75孔，保其公差和孔深度；8）钻4×φ6.8及4×M8底孔；9）铣4×φ12沉孔；10）攻螺纹4×M8。该组同学方案的优点是工序较少，用一台数控铣床就能完成，但缺点是利用现有刀具加工起来切削速度较慢，效率较低。

第二组同学工序方案如下：

1）厚30 mm板下料130 mm×130 mm；2）虎钳装夹夹上下底面，数控铣铣削四方126 mm×126 mm；3）虎钳装夹夹四方，φ50端铣刀数控铣铣上底面去毛坯；4）数控铣钻削中心φ48孔；5）用φ50端铣刀将φ48孔铣成φ50；6）三爪卡盘内张φ50孔，找正内孔，数控车车削φ80孔，保其公差和孔深度；7）翻面装夹内张φ80孔，找正内孔，数控车车削φ110和φ75孔，保其公差和孔深度，保厚度29 mm；8）虎钳装夹夹四方，并找正上表面，数控铣钻削4×φ6.8及4×M8底孔；9）铣4×φ12沉孔；10）攻螺纹4×M8。该组同学方案的优点是同等加工量的条件下车削速度比铣削速度快，效率要高，缺点是多次装夹，需要找正。

4 电机固定座数控加工的典型程序

两组各自单独加工，并最终检验各自的结果，学生们结合平时学习的数控手工编程方法，对该零件要加工的部位进行编程和操作加工，由于该零件需要加工的工序较多，下面仅以两个典型的数控加工程序为例。

1）funuc系统数控车车削φ110内孔程序，其中4号刀为内孔车刀。

2）西门子系统钻4×φ6孔及4×M8底孔程序。

5 结束语

本电机固定座零件设计并制作成功，通过后期的安装检验，该零件无论从设计还是从加工上都完全满足改造使用的要求。一方面它解决了此次机床改造过程中新改的伺服电机的安装问题，为整个机床系统的升级改造解决了一个重要的问题；另一方面，把该零件制作当作我们的一个课题，利用实训课程，自主研制，在一定程度上降低了附加成本。同时它给我院机械、数控专业的教师和学生们提供了一个较好的实战机会，让学生从机械研发设计到工艺编排和实际加工技能等综合方面得到锻炼，达到产教研结合，突出职教新特色，因而其意义较大。