淺談微型數(shù)控銑床對機(jī)電專業(yè)教學(xué)的作用

文/江門市新會機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)校 陳仟新

淺談微型數(shù)控銑床對機(jī)電專業(yè)教學(xué)的作用

文/江門市新會機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)校 陳仟新

隨著機(jī)械與自動技術(shù)的迅猛發(fā)展，機(jī)電制造設(shè)備的種類和價(jià)格也越來越低，但仍不適合中職院大批量地進(jìn)行采購。耗能小、成本低的微型機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生，微型機(jī)床的出現(xiàn)可以很大程度地解決教學(xué)與教學(xué)成本之間的矛盾。微型機(jī)床特別適合根據(jù)需要進(jìn)行改進(jìn)、研發(fā)，可以從自產(chǎn)自用甚至自產(chǎn)自銷的方向來解決教學(xué)成本高的難題。

一、微型數(shù)控銑床簡介

機(jī)床在研發(fā)初期，主要是以小型并且桌面化的成品展示出來，并且拋開了現(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)都采用的市場上商業(yè)化的數(shù)控系統(tǒng)，轉(zhuǎn)為采用可編程程度高的單片微處理器控制，能最大限度地控制成本，從而滿足自主研發(fā)并生產(chǎn)的要求。

本微型數(shù)控銑床是一個(gè)集成了機(jī)械與電氣自動化的控制系統(tǒng)，它與工廠生產(chǎn)加工用的數(shù)控銑床并無本質(zhì)上的區(qū)別，所以它能應(yīng)用于基本的數(shù)控加工領(lǐng)域。其核心技術(shù)涉及到機(jī)械、電氣、自動化控制、計(jì)算機(jī)軟件、數(shù)控加工等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。

二、微型數(shù)控銑床在教學(xué)中的地位和作用

微型數(shù)控銑床的主要應(yīng)用是以減緩因設(shè)備不足帶來的教學(xué)實(shí)訓(xùn)資源的需求壓力，降低教學(xué)成本，從而解決教學(xué)課程與教學(xué)資源之間的矛盾。結(jié)合我校的專業(yè)特點(diǎn)，微型數(shù)控銑床的核心技術(shù)主要對應(yīng)我校的機(jī)電專業(yè)和自動化專業(yè)。

微型數(shù)控銑床的功能是參照商業(yè)化的數(shù)控銑床基本功能而設(shè)計(jì)的，所以微型數(shù)控銑床能在一定程度上完成一些基本的加工要求。隨著國家大力支持職業(yè)教育，如今中職生的數(shù)量比以往多得多。作為制造強(qiáng)國的中國，機(jī)電專業(yè)更是許多中職生的首選專業(yè)。那么隨著機(jī)電類專業(yè)的學(xué)生不斷增加，學(xué)校教學(xué)設(shè)備資源也會變得越來越緊張。微型數(shù)控銑床的出現(xiàn)可以在很大程度上解決因設(shè)備資源不足而帶來的教學(xué)壓力。首先，制造一臺微型數(shù)控銑床的成本大概只占了采購一臺一般性能的數(shù)控銑床價(jià)格的5%，也就是說采購一臺一般性能的數(shù)控銑床能制造大概20臺的微型數(shù)控銑床。這個(gè)價(jià)格比例就是微型數(shù)控銑床的最大優(yōu)勢。而且，微型數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)是以桌面型產(chǎn)品的方向去設(shè)計(jì)的，所以其對空間的占用是很少的，放置一臺微型數(shù)控銑床只需1平方米。所以它很容易就能走進(jìn)實(shí)習(xí)車間、實(shí)驗(yàn)室、教室甚至是辦公室。最后，微型數(shù)控銑床的小型化設(shè)計(jì)也決定了它工作時(shí)所消耗的電力資源，經(jīng)實(shí)測微型數(shù)控銑床滿載工作時(shí)的電能功率消耗最高300W，只是C6130A型普通車床 (4．5KW)的7%，并且它只需要民用市電的200V電壓，并不需要電價(jià)昂貴的工業(yè)用電380V。

1．微型數(shù)控銑床的機(jī)械結(jié)構(gòu)組成能對應(yīng)相關(guān)的教學(xué)課程

我校的機(jī)電專業(yè)機(jī)械方面教學(xué)主要是以基礎(chǔ)理論、加工實(shí)訓(xùn)、鉗工裝配和技能競賽為主，微型數(shù)控銑床的機(jī)械結(jié)構(gòu)組成恰好也能對應(yīng)上以上的教學(xué)課程。

微型數(shù)控銑床能承擔(dān)機(jī)械加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)。微型數(shù)控銑床主要是完成機(jī)械切削加工的功能，它同樣也是采用數(shù)控編程的方法進(jìn)行加工控制的。控制程序與我校數(shù)控銑編程常用的CAXA軟件所生成的G代碼文件完全兼容通用，所以在編程操作上是完全一樣的，學(xué)生可以將在微型數(shù)控銑床上調(diào)試好的程序直接拿到學(xué)校的數(shù)控銑床上進(jìn)行加工。微型數(shù)控銑床使用的加工刀具是小型的雕刻刀，能加工的材料主要是體格相對低廉的亞力克、塑料、木材等軟材料，大大地節(jié)省了刀具損耗和材料損耗，這特別適合初學(xué)學(xué)生練習(xí)用。組合成微型數(shù)控銑床的基本部件由鋁合金板材做成，其零件外形的尺寸要求并不復(fù)雜，很適合學(xué)生進(jìn)行加工生產(chǎn)。所以在大批生產(chǎn)微型數(shù)控銑床時(shí)，機(jī)械部件全部由學(xué)生完成，這不僅節(jié)省了很多的人力資源，還可以對學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目教學(xué)，讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)訓(xùn)加工操作，了解機(jī)器的整個(gè)制造加工過程。

微型數(shù)控銑床可用于鉗工裝配教學(xué)。機(jī)器的機(jī)械裝配也可以由老師輔導(dǎo)學(xué)生完成，機(jī)器的主要裝配是以板材部件連接、電機(jī)安裝、絲桿安裝、導(dǎo)軌安裝、工作臺安裝和整機(jī)調(diào)試校驗(yàn)等為主。一臺機(jī)器涉及到多個(gè)安裝項(xiàng)目要求，比以前的由鋸銼削再到簡單裝配實(shí)訓(xùn)內(nèi)容要豐富得多，也能為競賽增加訓(xùn)練項(xiàng)目。

微型數(shù)控銑床為數(shù)控維修教學(xué)打下基礎(chǔ)。數(shù)控維修在我校是機(jī)電專業(yè)的一個(gè)分支，但微型數(shù)控銑床是一個(gè)機(jī)與電的組合。相比于數(shù)控機(jī)床龐大的電氣控制系統(tǒng)，微型數(shù)控銑床要簡單得多，機(jī)械結(jié)構(gòu)也相對簡單。對機(jī)電專業(yè)的學(xué)生來說，從數(shù)控維修邁向電氣專業(yè)，微型數(shù)控銑床就成了其中最好的橋梁。微型數(shù)控銑床雖然結(jié)構(gòu)簡單，但它包含有數(shù)控機(jī)床的基本功能模塊，簡化的數(shù)控機(jī)床更容易使學(xué)生理解認(rèn)識，是由淺入深向高層次學(xué)習(xí)的最好的引領(lǐng)教學(xué)項(xiàng)目。

2．微型數(shù)控銑床能對應(yīng)上自動化控制的項(xiàng)目分枝

隨著社會的發(fā)展，工業(yè)自動乃至智能化越來越普及，也是我校的機(jī)電專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生的方向。我校的機(jī)電自動化專業(yè)主要是基礎(chǔ)理論教學(xué)、電子電工理論和實(shí)訓(xùn)教學(xué)、可編程自動化教學(xué)以及計(jì)算機(jī)軟件和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。微型數(shù)控銑床既然是機(jī)械與電氣的組合體，它同樣也相應(yīng)地對應(yīng)上了自動化控制的項(xiàng)目分枝。

微型數(shù)控銑床對電子電工專業(yè)教學(xué)的促進(jìn)作用。微型數(shù)控銑床是自主開發(fā)的，我校蔡躍偉和陳仟新老師獲得了國家知識產(chǎn)權(quán)局的專利一項(xiàng)，那么我校就掌握著全部的核心技術(shù)。在制造微型數(shù)控銑床的過程中，其中的電路板就可以交給電子專業(yè)的學(xué)生來完成。里面包含著電子制作的基礎(chǔ)，如焊接、識圖、選件等，也有電子線路中的兩大組合，模擬電子和數(shù)字電子，在電子理論教學(xué)中有一個(gè)很好的實(shí)物參照;電氣控制部分和安裝也可以交給電工專業(yè)的學(xué)生完成，可以讓學(xué)生熟悉一臺設(shè)備的電氣安裝的項(xiàng)目要求。除了能培養(yǎng)學(xué)生的動手能力外，電氣安裝的安全規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)也是重要的檢驗(yàn)指標(biāo)，從而讓學(xué)生培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和工作態(tài)度。

三、小結(jié)

當(dāng)所有的機(jī)械電氣都安裝并調(diào)試完成后，微型數(shù)控銑床并不能正常地運(yùn)行，或者說還不能運(yùn)行。因?yàn)槔锩孢€缺少了重要的組成部份——軟件。微型數(shù)控銑床的核心處理采用單片機(jī)控制，與我校單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室選用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的單片機(jī)芯片是同一個(gè)類型。單片機(jī)編程在中職學(xué)生的認(rèn)知中是一個(gè)比較難的學(xué)習(xí)課程，要完成微型數(shù)控銑床的控制就要有一個(gè)比較復(fù)雜的軟件編程過程，也有相對簡單的邏輯控制流程，是一個(gè)由淺入深的算法組合。對學(xué)生初學(xué)單片機(jī)或許并不能起到明顯的作用，但對由低級向高級，由實(shí)驗(yàn)室向真正產(chǎn)品設(shè)備的轉(zhuǎn)型是一個(gè)理想的對接。

責(zé)任編輯 陳春陽