数控多轴加工技术课程任务驱动教学改革

王凌云　王丹　黄红辉　傅飞

摘 要：以叶轮零件多轴加工为例研讨任务驱动型教学的具体实施方法，从工作任务的总体设计到工作任务的执行过程以及执行任务的各种途径和方法等方面入手，探讨任务驱动教学法在数控多轴加工技术教学中的应用。教学实践证明，任务驱动教学提高了学生学习主动性和创新性，学生学到了职业岗位工作任务的实施过程，取得了较好的教学效果。

关键词：任务驱动 数控多轴加工 教学改革

中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）05（c）-0175-02

1 任务的总体设计

采用任务驱动教学法，以学生为主体，从分析零件结构，制定数控加工工艺、编制数控加工程序、仿真加工到实际加工出零件的整个过程中，让学生提出多种工艺方案，老师引导学生确定最佳方案。结合零件形状，制定数控加工工艺，进行定位与夹紧方案的制定，使用UG规划整体叶轮数控刀轨，分析铝合金加工性能，采用合理切削参数，通过后置处理，将生成的数控程序在Vericut中进行数控仿真，最终在VMC-0656e五坐标数控机床上进行加工，验证了叶轮数控加工方案及程序的可行性，活跃了课堂学习气氛，使学生获得成就感，培养学生的工程实践应用能力。

如图1所示，该工件由外圆柱面、端面、孔、扭曲的直纹面以及倒角组成。工件的毛坯为棒料，叶轮叶轮底面和φ20mm孔的表面粗糙度为Ra1.6μm，加工要求高；其余表面的表面粗糙度均为Ra3.2μm，加工要求较高；φ20mm孔的中心与外圆柱面有0.012mm的同轴度要求，底面和外圆柱面有0.02mm的垂直度要求。根据上述分析，外圆、左右端面的加工采用粗车-精车两个加工阶段；φ20mm孔的加工阶段分为钻-扩-铰三个加工阶段；φ6mm孔的加工阶段分为粗铣和精铣两个加工阶段；叶轮部分的加工工艺过程为流道面的开粗、叶片面的半精、流道面半精工、流道面精工、叶片面精工以及清根。

2 教学方法和手段

2.1 多媒体教学

采用多媒体教学手段，通过录像、CAI課件、图片等教学资料，图声并茂，生动直观地布置课堂工作任务。

2.2 案例剖析教学

通过介绍典型零件的数控多轴联动加工方法，使学生能做到举一反三，重点培养学生解决数控多轴加工工艺问题和根据所用的机床及控制系统进行后置处理的能力，使学生能做到对同类零件加工的触类旁通。

2.3 数控仿真教学

采用数控编程仿真教学软件，使学生能够真正地看到程运行及零件加工的过程，激发学生的学习兴趣。

由于叶轮加工工程中，刀具轨迹比较复杂，刀轴矢量变化大，因此在进行实际加工前，采用仿真软件对数控加工程序进行验证。用Vericut软件进行模拟加工检查加工过程中的干涉、过切等现象出现。

2.4 数控五轴机床加工教学

将“教、学、练”融为一体，学生在做中学、学中做。学生用CAM软件计算刀轨后，再选择五轴联动的加工中心做后处理计算程序，型号为VMC-0656e用仿真软件校验数控加工程序，然后用仿真软件vericut检查是否有干涉现象，再用五轴联动的加工中心进行零件加工如图2所示。这种即学即练的教学方式，提高了学习效率，增强学生学习的兴趣。

3 课程的特色与创新点

3.1 以就业为导向制定岗位能力

通过多年的课程教学改革，形成了理论实践一体化教学的鲜明特色，以职业能力培养为导向，运用多种教学手段，理论与实践相结合，由于未来工作岗位的主要特点是具备较强的工程应用能力并能够解决实际问题，从这一要求出发，确定本课程职业能力要求和培养目标。

3.2 采用一体化教学模式

主要以数控多轴机床加工工艺设计、数控加工程序编制与机床加工作为核心内容，以此为主线确定如图所示的教学流程，实现理论知识的学习与生产实践相结合，教学过程以具体工作任务为引领。

3.3 运用多种教学手段培养应用型人才

利用多媒体教学、仿真教学及实训教学等多种教学手段，推动教学改革，促进教学目标的实现，提高了教学质量；采用虚拟加工与真实加工相结合的形式。在加工操作前，利用CAD/CAM软件进行刀具路线的仿真，叶轮的加工难点主要表现在叶片多为非可展扭曲直纹面；相邻叶片的空间较小，因此加工叶片曲面时除了刀具与被加工叶片之间发生干涉外，刀具极易与相邻叶片发生干涉。用vericut仿真软件检查是否有干涉，再用五轴联动的加工中心进行零件加工。这种即学即练的教学方式，激发学生的学习兴趣，提高了学习效率。

4 结语

依照叶轮零件图纸，以任务驱动进行教学，引导学生制订零件的加工工艺方案，确定工序工步及机床刀具等，从理论分析到实际加工、从翻阅机械有关资料到数控程序的制定，依照国家有关标准，制定出在实际生产中可行的数控程序，再通过仿真加工软件，对制定的加工程序进行验证。提高了学生学习主动性和创新制造能力。

参考文献

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