基于工学结合一体化课程构建《多轴数控加工》的教学设计

吴华才

(广西机电技师学院，广西 柳州 545005)

1学习任务开发

多轴数控加工是数控加工专业的一门核心技能课程。采用一体课程六步法开展项目化教学。课程框架图见图1。

图1课程框架图

1.1选题价值

公道杯五轴编程与加工是《多轴数控编程与加工》课程的第四个学习任务，公道杯零件是一种具有弯曲弧度、形状存在负角面结构及表面精度要求高的零件，要求加工过程中刀轴矢量能跟随曲面作变化以避免干涉，是多轴数控加工专业学生要完成的一个重要学习任务。通过任务学习，学生具备Powermill五轴联动加工编程的能力，能操作五轴数控机床完成零件的加工。

1.2本次微任务价值

本次微任务选自学习活动1“公道杯工艺设计与编程”，主要培养学生Powermill五轴联动加工编程的能力，要求会选择公道杯零件精加工策略并设置参数，能输出加工程序，具备程序校验的能力,能解决加工干涉的问题。

1.3工作任务描述

通过工作描述使学生更贴合工作实际。某公司需制作一批铝制公道杯(工艺品)零件，现委托本校产教中心进行生产。本校产教中心接到任务后，将公道杯的加工任务交给多轴数控专业(预备技师)的学生进行加工，共20件要求3d内完成。毛坯为铝合金2A12，需提交成品及检验报告。

1.4本次微任务分析

已经完成公道杯零件的工艺分析，并完成粗加工编程与校验。通过工艺分析，发现公道杯存在负角面结构，使用三轴数控机床或其它加工方法，生产效率低且加工精度不能满足要求，故使用五轴联动的加工方法来完成精加工。

前课已经确定公道杯的精加工策略——曲线投影精加工策略，本次微任务是以公道杯精加工编程与校验(参数设置与校验)为主要学习内容。精加工的参数设置关系到加工程序的正确性，如果精加工参数设置不合理，将导致加工过程中出现欠切、过切、碰撞等问题，对加工的完成起到决定性的影响。

考虑到五轴数控机床价格昂贵，在机床上校验程序经济性较差，如果使用仿真软件校验程序又缺少真实感，故引入五轴模拟机进行参数设置的校验，提高学生的解决生产实际问题的能力，又增长学生操作机床的能力。

1.5学习内容分析

学习知识点：

(1)参考线结构特点与绘制方法。

(2)刀轴与刀轴界线的定义与设置方法。

(3)PowerMill中曲线投影精加工策略的快进高度，切入切出和连接，进给和转速等参数设置要点。

学习技能点：

(1)会使用PowerMill软件，绘制参考线与设置曲线投影精加工策略的参数，并输出加工程序。

(2)会操作五轴模拟机校验程序的正确性，验证参数设置的合理性，具有分析与解决加工干涉等问题的能力，并能优化程序。

1.6教学策略选择与分析

根据教学目标要求和学生学习特点，运用工学结合的一体化教学模式，采用任务驱动式教学策略。通过情景导入模拟企业生产车间环境，角色扮演让学生体会职业特点。采用头脑风暴法，小组讨论、合作学习的方式，充分发挥学生自主学习能动性。

开展线上/线下混合式学习，学生利用网络平台、微课视频、学校在线测试系统、学校(多轴数控专业)学习资源库资源等多种形式学习曲线投影精加工策略的参数设置要点、参数线的绘制、刀轴与刀轴界线的参数设置，有利于化解教学重点与难点。首先，通过学习工作页的引导，并通过教师时时跟踪、指导，完成程序的输出。其次，操作五轴模拟机的校验程序，培养学生分析与解决加工干涉等问题的能力，从而优化程序。再次，通过拓展练习，巩固所学知识，培养知识迁移能力，达到全面培养学生综合能力的目标。

2教学实施过程

2.1课前学习

采用轮岗制进行小组分工，增强学生岗位意识。

2.2课中学习

组织学生在学习通上签到，检查着装。听取安全员对于6S检查情况的汇报并点评。按企业工作流程进行教学组织，模拟生产线班前会，让学生了解岗位要求。通过课前检测环节，检验学生课前学习情况。让学生回顾前课学习内容，检查前课学习效果，并做好本次任务的学习准备。

教师描述工作情境，通过软件分发工作页，下达学习任务。引导学生阅读工作页，明确本次课学习任务和教学重点与难点。通过引入企业真实产品，帮助学生梳理工作过程 ，强化工作意识，做中学、学中做。

指导学生使用PowerMill软件。2.进行演示，绘制参考线。教师巡回指导学生进行参考线的绘制，并点评、选择最佳参考线绘制方案。指导学生完成刀轴与刀轴界线设置，对其中的共性问题集中讲解。引导学生回忆前课学习任务中相同参数设置方法并讲解异同点。点评各小组参数设置的刀具路径。通过小组协作学习，提高学生的合作学习的能力。教师巡回指导，及时发现学生问题，指明方向，提高学习效率，达到学习目标，攻克学习重点与难点。通过类比学习，提高学生举一反三的能力。

安全员强调安全操作规范。利用仿真软件完成公道杯零件的加工准备。操作五轴模拟机完成模拟校验程序。安全员记录模拟加工过程中出现的问题。小组汇报模拟加工出现的问题。

讨论找出模拟加工出现如欠切、过切碰撞等问题的原因。设置碰撞避让参数，修改参数设置，通过后置处理输出程序。操作五轴模拟机，检验新程序。利用五轴模拟机高效、准确校验程序正确性，验证参数的设置合格性，提高学生操作机床的能力。通过前一环节的“试错”，学生更易发现自己的问题所在， 在此基础上进行分析与知识点的讲解，学生容易接收与理解。

教师组织、引导学生汇报。记录学生汇报情况。点评各组汇报的优点与不足。制作本次学习任务的课堂测试题。完成学生评价测评。检查工作页完成情况。通过学生代表汇报，培养了学生表达、归纳和总结能力。通过在线测试及时掌握学生学习情况，自评与互评环节更公正、公开。

2.3课后拓展

教师通过资源库上传拓展练习(水杯的加工)。线上与学生互动交流，答疑解惑。通过拓展练习，引导学生掌握相似工件编程方法，培养学生知识迁移能力，达到课后目标。

3教学成效

通过师生共同努力，顺利完成本次课的教学任务。学生学习基本达到课前、课中和课后学习目标，能设置公道杯投影精加工策略的参数，并能输出加工程序，通过五轴模拟机校验程序正确性，验证参数设置的合理性，从而优化程序，具备分析与解决加工干涉等问题的能力。

(1)多种信息化手段运用，实现线上/线下同步学习，借用学习通软件发布课前、课后学习任务，并与学生时时交流，答疑解惑。学校(多轴数控专业)学习资源库提供丰富的学习资料，满足学生自学与课后拓展学习的需要。

(2)学习要点制作成微课，让学生能实时学习，反复观看，利于学生掌握。

(3)创设职业情境，角色扮演让学生体会工作岗位需求。

(4)五轴模拟机的采用，既解决五轴机床昂贵，操作要求高的问题，又提高学生真实机床操作能力，提高学习效率，让学生在“试错”中寻找问题，解决问题，培养学生分析和解决问题的能力。

(5)采用自评、互评、教师评价的方式，更公平、公正评价学生表现。

4 结语

本次学习任务是基于企业真实订单要求，通过公道杯的加工使学生掌握多轴数控机床的操作，满足企业岗位需求，助力中国制造2025。教学效果反馈表明，多数学生懂原理，能编程，会操作。掌握精加工编程与校验方法。职业技能和职业素养方面得到提升。多种信息化手段应用于一体化课堂中，提高了学生自主学习能力，知识迁移、应用能力，团队合作能力，总结提炼能力，专业素养大幅提升。同时也要看到部分学生语言能力有待加强，需多提供机会，让学生展示自己的风采。