高职院校数控技术专业综合实训课程建设

张丽华,蒋修定

(江苏联合职业技术学院镇江分院 机电工程系,江苏 镇江 212016)

数控技术专业主要培养面向装备制造业一线生产岗位,掌握本专业理论知识、应用技术和操作技能,并具备企业相应工作岗位职业能力的高素质技术技能型人才。笔者近3年面向镇江市及周边15家大中型数控加工企业的调研、毕业生跟踪访谈发现,学校专业教学内容、实训项目单一[1],学生技能单一,综合能力缺乏,不能快速适应企业的工作需求,导致实习工资低,独立上岗难,这不利于学生的职业发展,也给企业用人带来一定的困扰。企业需要的是具有较强综合职业能力的技术人才,而学生在综合实训方面缺乏强化训练,毕业后难以满足企业用人需求[2]。

综合实训课程是高等职业教育教学体系的重要组成部分,是培养学生职业技能的重要途径[3]。综合实训课程可以帮助学生梳理知识和技能体系,提前适应行业及职业的变化,提升创新创业能力[4]。江苏联合职业技术学院镇江分院开发了数控技术专业综合实训课程,整合零件的加工工艺设计、夹具的设计制作、零件的数控加工、精度检测、电气电路设计、设备的安装与调试等教学内容,加强课程之间、专业之间的联系,提高学生综合能力。

1 总体设计

数控技术专业综合实训课程按照工作流程和学生自主学习的要求进行总体设计和教学内容安排,注重培养学生职业特定技能、行业通用技能和核心能力3个层次的职业能力,最终形成完成职业活动的综合能力,并且开发了数控铣削加工综合实训平台,如图1所示,主要包括基座、进给系统、XC609D雕铣数控系统、夹具、刀具5个部分。作为主控元件的XC609D雕铣数控系统支持镗、钻、铣及高速雕刻,采用32位高性能微处理器,运用实时多任务控制技术和硬件插补技术,全联动,采用前瞻小线段算法,插补精度0.001 mm,最高速度12 m·min-1。数控铣削加工综合实训平台X轴方向采用GX80滚珠丝杠双线轨滑台,以步进电机驱动,双线轨传动排除纵向间隙,行程0～200 mm,最大承载质量50 kg;Z轴方向采用GGP双光轴滚珠丝杠滑台,以步进电机驱动,内嵌光轴轴承,双光轴传动,行程0～100 mm,最大承载质量30 kg。

图1 数控铣削加工综合实训平台

对接企业工作任务,将数控铣削加工综合实训平台进行产品项目化操作,按照工作流程将项目划分为机构设计与虚拟装配、典型零件加工与机械调试、电气部分安装与调试、整机联调与综合性能检测四大模块,如表1所示。结合学生的专业基础和岗前准备需求,数控技术专业综合实训课程实施时间为第8学期,128学时,4学分。

表1 模块划分

模块1中,零件分析与结构设计要求学生分组查阅资料,了解数控铣床机构常见零件的名称、结构、功用、工作原理,借助测量工具或仪器测量和分析指定的机械零件,确定表达方案、绘制零件草图并整理零件工程图,对部件进行拆卸与分析,绘制部件装配示意图,对所属零件进行测绘、设计改进,确定部件装配图表达方案、整理部件装配图及其所属零件的零件图。零件实体造型和整机虚拟装配要求学生在绘制图纸的基础上,完成零件的三维造型、部件的装配和整机的虚拟装配。

模块2要求学生完成数控铣削综合实训平台的典型零件的加工和实体装配。在零件加工过程中,采用PDCA质量循环管理模式,包括制定工艺方案(P计划)、实践加工(D执行)、检测零件质量(C检查)、修改刀补(A处理)[5]4个阶段。学生逐步掌握机加工中常见缺陷的诊断及其改进措施,提升自主学习能力,继而提升质量管理水平[6]。

模块3要求学生根据任务目标设计电气线路方案,完成元器件的检测和排布;根据电气原理图完成低压断路器、熔断器、CNC控制器、主轴电机(直流电机)、2台滑台驱动电机(步进电机)、主轴电机驱动器、滑台电机驱动器、手轮等元器件的电气连接,并测试电气部分线路,确保系统正确连接和安装。

模块4要求学生熟悉设备的构造、性能、技术文件,掌握操作规程,进行整机联调前安全检查,确保外接电源安全可靠,电柜内部主电机部分、伺服部分、刀架部分运作正常,刀架、虎钳等辅助工具性能完备,并设置各轴电子齿轮参数。完成空载荷试验,完成手动方式、手轮方式等手动操作试验;完成主轴正转、反转、停止及变换主轴转速试验;完成载荷试验,保证设备工作安全平稳,零件几何精度符合测试要求。完成综合性能检测试验,熟练掌握数控铣削自动编程技术,高质量完成零件加工、图形雕刻等操作。

2 教学实施

数控技术专业综合实训课程实施场所为校内专用实训室,配备2名校内教师和1名一线经验丰富的企业导师。学生通过听讲、小组讨论、分工合作、动手实践等完成实践任务。笔者以模块3电气部分安装与调试中的系统电源引入为例介绍数控技术专业综合实训课程的教学实施过程,授课对象为数控技术专业四年级学生,25人,分为5组。

2.1 课前准备

教师在课前准备教学任务书、课前作业、教案、评分标准、课堂教学工量具与实践载体。实训场地包含6个工位,其中5个为学生使用,1个为教师所用,工具和和元器件如表2所示。进入实训室后先进行安全教育,要求学生遵守实训室规章制度和项目安全操作规程,确保项目安全操作。

表2 小组工具和元器件清单

2.2 课中实施

学生在之前的专业课程学习中已掌握常用电器元件的工作原理和基本使用,了解元器件排布、布线和接线规则,理解简单的电气原理图,因此,本次课的学习重点是S-600-48型开关电源和S-600-24型开关电源的工作原理、技术参数和电路连接。

以小组讨论的形式完成系统电源引入部分电气原理图方案设计和绘制。经教师审核通过的小组可以开展系统电源引入部分的接线活动。在接线活动中,每个小组应有做线员、接线员、检测员、记录员和工位管理员。工位管理员对照表2核对工具、元器件,并保证任务实施过程中摆放规范、整齐、无遗失。接线前,检测员应检测低压断路器和熔断器,确保元器件和电路安全可靠运行。接线完成后,经教师审核进行上电和测试。小组间互评、小组内自评,教师针对学生的表现给予综合性评价。小组1成果展示如图2所示。

图2 小组1成果展示

2.3 课后拓展

系统电源引入部分是数控技术专业综合实训课程中涉及电气技术的第1项任务,也是系统安全使用的关键环节,在此基础上,数控技术专业的学生能够加强电气理论知识的实践转化,为后续任务实施打好基础。因此,任务结束后,给予学生拓展空间,学生通过观摩整机电路连接探寻执行机构电气线路的连接方案,激发创造力。

3 结束语

在数控技术专业综合实训课程教学中,有机整合零件的加工工艺设计、夹具的设计制作、零件的数控加工、精度检测、电气电路设计、设备的安装与调试等方面的知识和技能内容,按照工作流程和学生自主学习的要求设计和安排教学活动,可以提高学生综合运用跨学科、跨专业知识解决实际问题并完成职业活动的综合能力。