淺談微型數(shù)控銑床對機電專業(yè)教學(xué)的作用

隨著機械與自動技術(shù)的迅猛發(fā)展，機電制造設(shè)備的種類和價格也越來越低，但仍不適合中職院大批量地進行采購。耗能小、成本低的微型機床應(yīng)運而生，微型機床的出現(xiàn)可以很大程度地解決教學(xué)與教學(xué)成本之間的矛盾。微型機床特別適合根據(jù)需要進行改進、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。

更為簡單，材料更為低廉，這也大大降低了由于學(xué)生經(jīng)驗不足帶來的設(shè)備安全隱患，也從一定程度上降低了學(xué)生心理壓力，為數(shù)控銑床后續(xù)教學(xué)打下了良好的基礎(chǔ)。實踐證明，通過學(xué)生的實踐操作與自主學(xué)習(xí)，大大提高了學(xué)生解決問題的能力，也從另一方面提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

在教學(xué)的評價環(huán)節(jié)中，先由學(xué)生進行自我評價，再由組長進行評分，最后由教師對學(xué)生進行綜合評價，將優(yōu)秀的工件應(yīng)用到本專業(yè)的下一個教學(xué)項目中。

二、數(shù)控機床結(jié)構(gòu)介紹的積極作用

在學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)控機床之初，對于機床的整體結(jié)構(gòu)了解還不夠深入，如果僅僅是教師照本宣科的講解，對于中職學(xué)生來說太過于枯燥，通過對微型數(shù)控銑床床身機械部分的拆裝，不僅讓原本書本上枯燥的名詞更生動具體，也鍛煉了學(xué)生的動手能力，從教育效果來看比原本的純理論教學(xué)更受學(xué)生的青睞。在電氣專業(yè)方面，讓學(xué)生通過電氣控制的制作，解決了數(shù)控機床的接線、安裝和調(diào)試的綜合操作訓(xùn)練；在數(shù)控、模具專業(yè)方面，讓學(xué)生在微型數(shù)控銑床上編寫加工程序，進行實際產(chǎn)品加工。

三、對數(shù)控加工技術(shù)教學(xué)的支持作用

通過微型數(shù)控銑床產(chǎn)品開發(fā)制作“學(xué)做一體化”的實踐，解決工學(xué)結(jié)合中“工、學(xué)”分離的普遍性問題。即以產(chǎn)品為教學(xué)活動載體，結(jié)合專業(yè)技能模塊，構(gòu)建基于工作過程的項目化教材，讓學(xué)生在參與產(chǎn)品設(shè)計、加工、檢測的一系列生產(chǎn)過程中，通過邊學(xué)邊做的方式，系統(tǒng)掌握專業(yè)核心知識和技能指標(biāo)。過去我們只是將工廠的產(chǎn)品引進校園進行加工，經(jīng)過實踐發(fā)現(xiàn)外來的產(chǎn)品過于單一，無法將系統(tǒng)的專業(yè)知識結(jié)合起來進行教學(xué)，通過微型數(shù)控銑床產(chǎn)品零件的生產(chǎn)制作，按照專業(yè)編制校本教材及進行教學(xué)，完全符合實際專業(yè)教學(xué)需要。

四、對數(shù)控維修專業(yè)的提升作用

微型數(shù)控銑床因其結(jié)構(gòu)相對來說更為簡單，對學(xué)生一開始入門學(xué)習(xí)數(shù)控機床控制原理和維修原理更為易學(xué)，學(xué)生通過對微型數(shù)控銑床的控制原理的分析與學(xué)習(xí)，可以更直觀地掌握數(shù)控機床上PLC的控制原理，對數(shù)控維修的學(xué)習(xí)起到提升的作用。

五、在專業(yè)課程教學(xué)中發(fā)揮生動的實例作用

微型數(shù)控機床生產(chǎn)過程中的各零部件和傳動組成部分也受到學(xué)?！稒C械基礎(chǔ)》《機械制圖》等課程教師的青睞，將微型數(shù)控機床中的零部件作為課堂上的教具，使機械基礎(chǔ)教學(xué)中螺紋傳動、帶傳動等知識的講解更生動；將微型數(shù)控銑床的零件作為《機械制圖》課程的教具，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)制圖知識時更貼近實際運用，提高案例的真實性，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

六、對教師教學(xué)能力和研發(fā)能力的提升作用

通過微型數(shù)控銑床產(chǎn)品開發(fā)制作、“學(xué)做一體化”的教學(xué)實踐解決教師隊伍成長缺乏實踐經(jīng)驗的問題。通過微型數(shù)控銑床產(chǎn)品開發(fā)制作，實施“學(xué)做聯(lián)動”的教學(xué)模式，教師在帶領(lǐng)學(xué)生邊學(xué)邊做的過程中，實現(xiàn)了知識的更新和技能的提高，保證了教學(xué)的質(zhì)量。

我們看到，這種結(jié)構(gòu)簡單、價格較低、自主性大的微型數(shù)控銑床在中職機械及相關(guān)類專業(yè)的教學(xué)實踐中收到了令人滿意的效果，大大提升了中職教學(xué)的實踐性、參與性，為中職數(shù)控人才的培養(yǎng)拓寬了思路。

本微型數(shù)控銑床是一個集成了機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)涉及到機械、電氣、自動化控制、計算機軟件、數(shù)控加工等多個技術(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，微型數(shù)控銑床的核心技術(shù)主要對應(yīng)我校的機電專業(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。作為制造強國的中國，機電專業(yè)更是許多中職生的首選專業(yè)。那么隨著機電類專業(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。這個價格比例就是微型數(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實習(xí)車間、實驗室、教室甚至是辦公室。最后，微型數(shù)控銑床的小型化設(shè)計也決定了它工作時所消耗的電力資源，經(jīng)實測微型數(shù)控銑床滿載工作時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，并不需要電價昂貴的工業(yè)用電380V。

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

我校的機電專業(yè)機械方面教學(xué)主要是以基礎(chǔ)理論、加工實訓(xùn)、鉗工裝配和技能競賽為主，微型數(shù)控銑床的機械結(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)機械加工實訓(xùn)教學(xué)。微型數(shù)控銑床主要是完成機械切削加工的功能，它同樣也是采用數(shù)控編程的方法進行加工控制的?？刂瞥绦蚺c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)生進行加工生產(chǎn)。所以在大批生產(chǎn)微型數(shù)控銑床時，機械部件全部由學(xué)生完成，這不僅節(jié)省了很多的人力資源，還可以對學(xué)生進行項目教學(xué)，讓學(xué)生進行實訓(xùn)加工操作，了解機器的整個制造加工過程。

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

微型數(shù)控銑床為數(shù)控維修教學(xué)打下基礎(chǔ)。數(shù)控維修在我校是機電專業(yè)的一個分支，但微型數(shù)控銑床是一個機與電的組合。相比于數(shù)控機床龐大的電氣控制系統(tǒng)，微型數(shù)控銑床要簡單得多，機械結(jié)構(gòu)也相對簡單。對機電專業(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)控機床的基本功能模塊，簡化的數(shù)控機床更容易使學(xué)生理解認識，是由淺入深向高層次學(xué)習(xí)的最好的引領(lǐng)教學(xué)項目。

2. 微型數(shù)控銑床能對應(yīng)上自動化控制的項目分枝

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

微型數(shù)控銑床對電子電工專業(yè)教學(xué)的促進作用。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，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)中有一個很好的實物參照；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行，或者說還不能運行。因為里面還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控制，與我校單片機實驗室選用的實驗設(shè)備的單片機芯片是同一個類型。單片機編程在中職學(xué)生的認知中是一個比較難的學(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，是一個由淺入深的算法組合。對學(xué)生初學(xué)單片機或許并不能起到明顯的作用，但對由低級向高級，由實驗室向真正產(chǎn)品設(shè)備的轉(zhuǎn)型是一個理想的對接。

責(zé)任編輯陳春陽