五軸加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程建設(shè)研究

譚積明

[摘 ?要]隨著制造業(yè)的飛速發(fā)展，機(jī)械制造類企業(yè)對(duì)五軸加工技術(shù)人員需求量日益增大，然而培養(yǎng)技術(shù)人員的職業(yè)院校卻不能有效地開(kāi)展五軸加工實(shí)訓(xùn)課程。文章通過(guò)建立并分析數(shù)控技術(shù)“S”曲線，結(jié)合五軸加工技術(shù)的特點(diǎn)，提出了開(kāi)展五軸加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的必要性，并建立了新課程結(jié)構(gòu)以及考核評(píng)價(jià)方式，最后通過(guò)實(shí)施驗(yàn)證，得出新課程結(jié)構(gòu)以及考核評(píng)價(jià)方式，能夠有效地實(shí)施到教學(xué)當(dāng)中去，并解決五軸實(shí)訓(xùn)教學(xué)難于開(kāi)展的問(wèn)題，對(duì)職業(yè)院校開(kāi)展此類課程具有一定的參考價(jià)值。

[關(guān)鍵詞]實(shí)訓(xùn)教學(xué);五軸加工;課程機(jī)構(gòu);過(guò)程考核;五軸教學(xué)

中圖分類號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）22-0202-01

1 引言

近幾年我國(guó)加工制造業(yè)得到了空前發(fā)展，數(shù)字制造技術(shù)的提升促使了我國(guó)相關(guān)制造技術(shù)的更新?lián)Q代，傳統(tǒng)加工設(shè)備的使用率在合理的范圍內(nèi)逐漸減少，同時(shí)先進(jìn)數(shù)控裝備的使用率日益增加，然而為了滿足不斷提高的產(chǎn)品精度，速度，難度等要求，高端數(shù)控裝備的發(fā)展與使用已經(jīng)成為了制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，五軸數(shù)控機(jī)床作為高端裝備的代表，受到了制造業(yè)的廣泛追捧，然而能夠操作五軸數(shù)控設(shè)備的技術(shù)工人卻出現(xiàn)了嚴(yán)重短缺，作為培養(yǎng)技術(shù)人員的職業(yè)院校，在五軸加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程建設(shè)和開(kāi)展方面的不科學(xué)，是造成技術(shù)工人短缺的主要原因，當(dāng)然許多中高職院校的教育工作者亦發(fā)現(xiàn)了此類問(wèn)題，并做出了相關(guān)改革和研究。

2 五軸加工技術(shù)與實(shí)訓(xùn)課程特點(diǎn)分析

2.1 五軸加工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析

隨著數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展，五軸加工中心的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。其優(yōu)點(diǎn)在于使復(fù)雜零件的加工簡(jiǎn)單化。并縮短了加工周期，提高了加工質(zhì)量[3]，因此五軸數(shù)控裝備的市場(chǎng)占有率正在逐年增加。我國(guó)為滿足日益增長(zhǎng)的產(chǎn)業(yè)需求，亦不斷提升五軸加工技術(shù)及五軸制造裝備的研制水平，雖然大多企業(yè)仍采用進(jìn)口技術(shù)和裝備，但國(guó)產(chǎn)五軸數(shù)控系統(tǒng)和五軸裝備的市場(chǎng)占有率也在逐年提升。表1為國(guó)內(nèi)主要機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)1996年至2014年數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量。

由表1不難看出隨著加工制造業(yè)的發(fā)展和企業(yè)的生產(chǎn)需求，五軸加工中心在我國(guó)實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有的過(guò)程，截止2014年，國(guó)產(chǎn)五軸加工中心產(chǎn)銷量達(dá)723臺(tái)套，且不包含統(tǒng)計(jì)之外的其它國(guó)產(chǎn)機(jī)床生產(chǎn)廠家的產(chǎn)銷量。隨著企業(yè)對(duì)五軸制造裝備需求量的不斷提升，對(duì)五軸技術(shù)人員的需求亦隨之增加，職業(yè)院校是否需要開(kāi)展五軸加工技術(shù)的相關(guān)課程已經(jīng)成為了研究和討論的重點(diǎn)。技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)，能夠推測(cè)技術(shù)系統(tǒng)處于生命周期的哪個(gè)階段，以輔助確定研發(fā)策略。因此可用于預(yù)測(cè)五軸加工技術(shù)的未來(lái)發(fā)展。且技術(shù)的發(fā)展與相關(guān)技術(shù)的教育有直接聯(lián)系，因此可以通過(guò)技術(shù)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，得出對(duì)應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域教育發(fā)展的情況。

2.2 五軸加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程特點(diǎn)

開(kāi)展五軸相關(guān)課程，首先需要分析五軸加工技術(shù)的特點(diǎn)。五軸加工技術(shù)實(shí)踐性強(qiáng)，需要開(kāi)展實(shí)訓(xùn)教學(xué)[5]。為更好地模擬實(shí)際工作環(huán)境，實(shí)訓(xùn)教學(xué)對(duì)硬件配置要求較高，然而開(kāi)展高新技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)訓(xùn)課程一般很難模擬實(shí)際工作環(huán)境，配置昂貴的實(shí)訓(xùn)設(shè)備。以五軸加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)為例，進(jìn)口小型五軸加工中心每臺(tái)在200萬(wàn)左右，國(guó)產(chǎn)一般水平的五軸加工中心每臺(tái)在100萬(wàn)左右。因此五軸加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程具有設(shè)備昂貴，設(shè)備量少;不易實(shí)現(xiàn)大范圍實(shí)訓(xùn)教學(xué);課程難度大，不易掌握;課程涉及知識(shí)面廣，不易入門;設(shè)備操作和系統(tǒng)編程復(fù)雜，學(xué)習(xí)課時(shí)長(zhǎng);實(shí)訓(xùn)教學(xué)需要材料多，成本高等特點(diǎn)。

3 五軸技工技術(shù)課程內(nèi)容構(gòu)建

3.1 課程結(jié)構(gòu)建立

虛擬仿真技術(shù)是一種由計(jì)算機(jī)生成的一個(gè)以視覺(jué)感受為主，也包括聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)的綜合可感知的人工環(huán)境，提供給人們通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜設(shè)備進(jìn)行可視化操作與交互的一種全新方式。虛擬仿真技術(shù)在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，由于五軸數(shù)控機(jī)床的體積大，購(gòu)置成本、維護(hù)成本及運(yùn)行成本都很高。與其它數(shù)控設(shè)備相比，危險(xiǎn)程度高，一旦不能正確操作，輕則損壞刀具，刀柄。重則損壞機(jī)床，甚至發(fā)生人身事故。

3.2 考核評(píng)價(jià)方式

課程考核評(píng)價(jià)方式一直是教學(xué)研究的重點(diǎn)，隨著研究的不斷深入，實(shí)訓(xùn)教學(xué)的考核評(píng)價(jià)方式亦趨于多樣化，但與國(guó)外對(duì)比，我國(guó)的考核評(píng)價(jià)方式仍有很大的發(fā)展空間，英國(guó)國(guó)家職業(yè)資格證書考試與傳統(tǒng)考試有很大區(qū)別，它以多樣化的實(shí)際工作效果作為評(píng)定方式。澳大利亞對(duì)培訓(xùn)課程提出了最低的能力測(cè)試考核要求。多樣化考核評(píng)價(jià)方式的綜合運(yùn)用，比采用單一試卷的考核方法，更能反映出學(xué)生的實(shí)際能力，因此參考國(guó)外職業(yè)教育考核評(píng)價(jià)方式，結(jié)合五軸加工技術(shù)的課程特點(diǎn)，建立新的考核評(píng)價(jià)方式。

4 五軸實(shí)訓(xùn)課程開(kāi)展效果分析

為了檢驗(yàn)上述課程內(nèi)容以及考核評(píng)價(jià)方式的有效性和可實(shí)施性，從我校機(jī)械制造工藝教育專業(yè)、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)選出兩個(gè)實(shí)驗(yàn)班進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性教學(xué)對(duì)比，使兩個(gè)班對(duì)應(yīng)AB兩組，采用方差分析法對(duì)AB組的總成績(jī)進(jìn)行F值檢驗(yàn)從而得出AB兩個(gè)組哪一組教學(xué)效果較優(yōu)，A組采用新課程內(nèi)容和考核評(píng)價(jià)方式。

其中為條件假設(shè)，、為自由度，為對(duì)象個(gè)數(shù)，、為對(duì)象人數(shù)，、為方差估計(jì)值。

根據(jù)=1，=28，F(xiàn)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，則假設(shè)不成立，即A、B兩組教學(xué)效果存在較大差異，A組教學(xué)效果優(yōu)于B組教學(xué)效果。結(jié)果表明采用新五軸加工技術(shù)課程以及考核評(píng)價(jià)方式的學(xué)生，教學(xué)效果更優(yōu)。

5 小結(jié)

文章通過(guò)分析五軸加工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及五軸裝備在國(guó)內(nèi)的占有率，利用“S”曲線預(yù)測(cè)了五軸加工技術(shù)在我國(guó)職業(yè)教育領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)及開(kāi)展五軸加工技術(shù)的必要性和重要性，最后結(jié)合五軸加工技術(shù)的特點(diǎn)，建立了五軸加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)的課程結(jié)構(gòu)以及五軸加工技術(shù)的考核評(píng)價(jià)方式，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)驗(yàn)證了課程結(jié)構(gòu)和考核評(píng)價(jià)方式的有效性，對(duì)同類院校開(kāi)展五軸加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程具有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

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