创意雕刻在数控铣床实训中的应用
2017-5-22 来源： 济南大学工程训练中心 作者：孙晓燕
摘 要：随着时代的进步，科技的发展，学生对于所接受的实践教育的要求也发生了改变，学生更关注学习的兴趣及所学知识的实际应用。为适应学生学习要求的变化，实践教育授课方法也亟需做出相应改变。该文介绍了创意雕刻教学法在数控铣床实训中的应用情况及教学体会。探讨了如何通过实训课程培养学生的学习兴趣，学习主动性，以及学生的实践动手能力与创新精神。
关键词：实践教育 学习兴趣 创意雕刻
近年来，国家经济突飞猛进，在经济高速发展的背景下成长起来的新一代大学生物质生活普遍比较优越，在培养孩子方面，家长更倾向于培养孩子各方面的兴趣。因此，新一代的大学生普遍具有如下的特点：智商较高，好奇心强，接受新鲜事物的能力强，有很多学生还有自己的一技之长。经济的进步，时代的发展，受教育对象的改变，也对高等教育提出了更高的要求。在工程训练课程授课过程中，可以明显地感觉到，现在参加工程训练的学生不再像以往一样仅仅满足于认真掌握老师所教授的知识和技能，他们更希望有所选择的学习，要求学习自己真正感兴趣的知识，并且希望自己能够动手制作出具有自己个性的工程训练作品。针对这种情况，该文进行了工程训练数控铣床教学改革探索，提出了一种新的训练项目——创意雕刻，通过创意雕刻训练项目，增加学生学习数控铣床编辑及操作加工的兴趣，同时也满足了学生动手制作个性作品的要求。
1 、工程训练中数控铣床教学的特点
工程训练是高等教育重要的实践教育基地，学生通过工程训练，把课堂所学的理论知识与实践操作结合起来，通过在接近于企业实际生产的工程环境中上课，了解接近于实际生产的加工工艺过程，了解不同的制造技术，培养学生的实践能力和创新能力。
数控铣床教学是工程训练的重要组成环节，通过数控铣床加工训练，学生掌握数控铣床的加工原理，编程方法以及加工方法。目前，数控铣床加工课程针对工科类专业学生讲授，授课时间为1～2 d。课程内容安排为：第一天讲解数控铣床编程代码及编程规则方法，学生进行编程练习。第二天讲解机床操作方法，学生进行程序加工及机床操作练习。
具体编程操作内容为凸台零件的编程及加工。凸台零件是比较典型的机械加工零件，学生在数控铣床程序编辑中自由创作的空间较小，编程课程的课堂气氛比较沉闷，学生反应程序编制枯燥无味。此外，由于材料成本及加工时间的限制，实物零件加工只能满足单件产品加工，学生实际动手操作大多是空机操作，而不进行实物凸台零件的重复加工，学生的加工兴趣也不浓。
近期授课发现，学生的学习积极性不高，特别是非机械专业的同学，对机械零件的加工更没有兴趣，综合上述情况，机械凸台零件的编程及加工内容，满足不了学生的学习要求，新一代大学生，要求能自己创意编制程序，而且能动手加工自己的创意作品，同学们特别提出最好能够自己动手设计加工，所加工的作品能够带走留作纪念。
为了解决授课与学生学习要求的矛盾，我们引进了数控雕刻设备，提出了数控创意雕刻授课方法。数控创意雕刻教学，给学生提供了自主创意的空间，激发了学生主动学习的兴趣，增加了学生实践动手的机会。
2 、数控创意雕刻的教学实施
2.1 数控雕刻设备
雕刻设备：采用华中数控雕铣机，型号为DKJ40A，工作台尺寸350 mm×400 mm，主轴转速范围24000 r/min，数控系统采用华中数控世纪星系统，与原有立式数控铣床的数控操作系统完全相同。
2.2 数控创意雕刻的刀具及材料
雕刻所用刀具为合金雕刻刀，0.2×3 0度刀角，雕刻所用材料为彩色铝塑板材料。彩色铝塑板材料由金属铝箔及塑料组成，材料质地较软，易加工。采用合金雕刻刀具铣削掉铝塑板的彩色铝箔，就可以形成图案花纹。
采用合金雕刻刀雕刻铝塑板材料，加工用时较短，材料成本较低，可以满足学生创意加工及保留加工作品的要求。
2.3 数控创意雕刻的具体课程实施
根据创意雕刻的特点，具体课程内容安排为以下几个方面。
第一，学生理论学习及上机编程实践。全部授课时间的3 0 %用于讲解加工原理，机床性能以及数控铣床编程方法，随后授课时间的3 0 %用于学生创意零件程序设计。
其中，创意零件程序设计的地点为编程教室，单人单机，这样每个同学都可以创意设计自己的作品，满足了学生的创新要求，激发了学生的设计编程兴趣。
此外，编程教室还配备有仿真模拟软件，可以在计算机上先期对学生的创意设计作品进行仿真校验，发现错误及时修改，大大节省了机床操作时因程序错误而进行程序修改调试的时间。
第二，学生实践操作及创意雕刻加工。剩余课程4 0 %的授课时间全部用于学生的实践动手操作。学生创意编辑的程序通过在数控雕刻铣床上进行铝塑板材料雕刻来实践数控机床的操作方法。铝塑板材料成本较低，加工用时较短，一般学生创意作品的加工用时在10 m i n左右，由于学生编程能力不同，学生的编程速度有快有慢，编程快的同学，可以较早的进行加工，学生的加工操作就进行了自然的分流。
数控雕刻机配备有与数控立式铣床相同的华中数控系统，数控系统的操作完全相同，学生通过加工自己的作品，每个同学都可以动手实践机床的开关机，回零操作，G54对
刀操作等实践内容。创意雕刻作品的加工极大的增加了同学们的动手实践兴趣。
2.4 学生创意雕刻作品实例及评价
数控铣床课程成绩最终以创意雕刻作品的实际加工情况为评价标准，包含了对学生编制程序水平以及实践动手加工能力的考查，而且加工出的作品质量一目了然，学
生对自己的成绩也相当认可。
3、 结语
实践证明，数控创意雕刻教学方法在数控铣床加工工程训练中的应用，大大地提高了学生的学习兴趣，及动手实践能力。通过创意雕刻作品，学生们主动地参与到编程练习以及机床的实践操作中来，在兴趣的引导下，学生自主的获取知识，分析问题，制定加工方案，最终加工出真正的创意作品，极大程度地调动了学生的学习自主性。数控创意雕刻教学方法以学生为中心，以学生的兴趣为导向，通过兴趣引导推动学生积极主动的去学习并实践，教学效果很好。
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