测量技术在技工院校机械加工实训中的应用

杨建生

杭州萧山技师学院 浙江 杭州 311200

引言

而人才作为行业发展的关键，技工院校需要提升对机械制造专业教学重视，秉承“创新驱动、质量为先、以人为本”基本原则，在培养高校机械加工等相关专业学生过程中，除了要掌握基本理论知识，还需要锻炼学生职业技能，使学生成为符合企业需求的高素质复合型人才。技工院校针对测量技术进行了研究，将其融入学生机械加工实训中，保证技工学院学生能形成良好的职业素养，实现人才培养的目标。

1 测量技术与机械加工概念

1.1 测量技术

机械加工中所涉及的测量技术主要是指在测量零件加工过程中的加工精度把控。测量技术能检查制造部件是否满足对应精度要求，在发现不符合标准的部件后，进行对应调整，使零件精度得到全面控制，提升生产效率。以往测量技术基本都是在完成机械加工流程后再检测。此过程所采用的工具主要包括：钢直尺、光滑塞规与止规、卡钳等测量仪器（也被称之为离线测量技术）。经过检测总结存在的问题，工作人员再根据问题采取对应解决措施。利用仪器进行测量，使处理与测量工作成为独立个体，无法同时加工。测量过程需要在对应的仪器与设备上开展。在当前高科技与计算机不断发展背景下，各个学科与领域都在进行转型发展，所以逐渐衍生出更先进的测量手段——在线测量技术，这一工作模式能在加工过程中实现对制造部件精度的测量，直接将零件加工与测量完美融合，有助于工作效率提升。在这一基础上，在线测量与传统模式相比，有以几点优势：①加工与测量能够同时开展，保证相关技术工人能及时准确掌握制造部件存在精度问题。②操作者能利用在线测量，实时为误差补偿提供反馈，对不符合标准的制造部件进行再加工，保证零件在实际制造过程中加工密度得到保障[1]。

1.2 机械加工

机械加工作为机械制造工作中最关键、基本的操作，其目标是能控制成本，提升生产精度。加工过程是根据设计图纸要求合理改变生产对象形状、相对位置、属性与尺寸，使机械与钢板成为半成品与成品的过程。除此之外，按照实际设计方案及制造设备，采取有效制造加工工艺、加工技术与测量技术，生产出高质量零件。在机械制造加工过程中，包括精加工与粗加工两种技术手段，根据实际生产部件加工标准，在对应加工环节选择粗加工、精加工工艺技术，在整个过程中结合制造部件基本要求及对于精度标准进行划分。在精度要求不一致的条件下，加工过程中零件切削时间与角度要求有一定差异。所以在实际开展作业前，需要引导学生利用多样化形式指定出对应加工计划与方案，除能巩固学生所学专业基础知识外，还能保证零件加工流程更加科学、系统的开展。在这基础上学生可站在加工角度去解读制造的计划与图纸，看其是否完整与正确，以及其中所采用的材料与加工工艺是否能够达到基本质量要求。在机械加工中还涵盖加工流程制定，需要完成零件测量仪器的准备，对工作中运用的工具进行科学设计。

2 技工学院学生机械加工实训中测量技术应用的重要意义

技工学院不但要培养学生灵活掌握专业理论知识，还要锻炼学生灵活运用所学知识及实践动手能力，使学生逐渐形成良好的职业与操作技能。在此过程中更重要的是培养学生职业技能过程性、内隐性与深层性。教师通过实践授课与实训操作，实现对学生综合能力的培养。在机械加工实训中，可促使学生观察能力、发现问题能力、实践解决能力有一定提升，在潜移默化过程中形成良好的创新能力，不断激励学生深入探索与学习专业知识，满足社会对于制造人才的要求。在机械加工实训教学过程中，教师为了掌握学生实际水平与学习效果，需要采取科学有效的手段评定学生，其中包括学生实训过程及掌握技能程度。教师基本都是通过检查学生加工零件是否合格的方式来判断学生实际能力。在评断学生加工零件是否符合标准，主要从以下2个方面出发：①学生需要在加工过程中不断测量加工零件的各种技术指标[2]。②教师应根据尺寸精度、位置精度、表面粗糙度等技术对学生加工零件进行全面检查。无论是什么工作环节，都离不开测量技术的应用。因此教师需认识到测量技术应用的重要意义与作用，探索有效教学手段，保证学生能灵活运用测量技术，掌握其应用条件与环境，而使其落实到机械加工实训中，对学生制造水平的提升有一定的促进作用。

3 测量技术在技工院校学生机械加工实训中的应用研究

在技工学院学生机械加工实训教学过程中，应保证机械加工及测量技术的完美融合，在两者互相作用与配合下，实现对学生机械加工实训教育的总体目标。教师将以工科院校指导学生在机械加工培训和测量技术培训基地进行实践为基础，确保学生掌握测量技术并在机械加工训练中实现具体应用。例如，在指导学生根据选定的毛坯加工和生产特定零件的过程中，先利用多媒体为学生展示零部件图样，让学生进行图纸设计，全面检查零部件设计图，确定没问题后开展机械加工实训，锻炼学生在实际操作中的动手能力及不同测量技术的应用。

3.1 离线测量技术

在技工学生实际开展加工环节前，教师需指导学生结合零部件对加工技术的总体要求去设计加工过程，保证所有学生参与到每个工序中，且在后续机械加工过程中能严格按照加工程序开展。比如，在技工学院实训基地开展实践教学，引导学生选择基准和装夹定位时，用顶尖装夹还是卡盘装夹，使学生掌握两者间的差异。对比加工工艺过程，以台阶轴零部件加工为例，在学生明确对应加工工艺流程后，让学生观察，与实训教师进行深入交流与讨论，或同伴间的研究，分享自己在加工工艺流程中所收获的经验，保证学生受到启发，进而在自己独立操作加工实训的过程中更好地发现存在的问题，学生间能实现互相监督，互相促进，修改在加工中所存在的不足之处。在这一过程中保证技工学院所有学生都能够参与到加工工艺制作中，调动学生积极性。最后学生在一起研究与分析，总结出合理的加工工艺流程。在实际机械技工中，通过科学有效的总结与评估，分析在整个加工过程中使用离线测量技术和设计加工流程是否科学有效，并针对存在的问题找出有针对性的解决方案加以改进。离线测量技术测量精度低，受接触点磨损影响，所以需要注意测量精度。

3.2 在线测量技术

实际开始机械加工实训前，需为学生介绍当前先进的在线测量技术。主要使用超声波传感器、电子传感器和光学传感器。因为超声波测量已经有了包括切削液在内的加工工具。此外，超声波测量还具有非接触测量的优点和特点，所以在学生进行零件加工作业的过程中，切削液将会将钻头或刀片切削钢材等切屑带走，避免因残渣而影响后续切削程序及测量结果。并且超声波测量准确性和精确度较高，能实现对机械零件及工具的在线测量，提升了工作效率与质量，但也存在缺点，因为技术尚不成熟，在实际应用过程中稳定性得不到保障。电子传感器探头的主要工作原理是通过电容传感器测量加工零件。与以往的机械测量方法相比，可以发现最直观的优点是测量误差相对较小，特别是对于一些轴向零件，可以间接测量圆度和圆柱度，但这样的工作模式会导致测量间隙不足，容易出现不再测量范围内等现象，所以对应应用范围、广度、深度较局限。根据光学传感器特点分析，与超声波传感器测量工具相似，是非接触式测量[3]，确保在零件加工过程中探头和零件之间没有接触和磨损，并实现零件直径或尺寸的精确测量。这些技术广泛应用于平面度测量，并具有独特的优势。然而，实际应用过程会受到测量和工作环境的影响，尚未得到广泛应用。非直接接触技术在线测量技术基本都是应用在车削和磨削中，主要是因为这样的测量技术在数据处理上简单、测量范围大，对工作环境也没有较高要求。

比如在进行轴孔结构教学时，轴孔结构在船舶、航天及汽车等行业中常见。所以在实践机械加工过程中学生主要加工和测量阶梯轴零件。阶梯轴零件图是常见的形状和位置之一，也被视为同轴度。在这个过程中，教师可以通过收集和处理测量数据，指导学生使用三维测量软件来分析被测软件激光成形表面的平滑度和波纹度。

技工学院教师通过对学生技工技术知识与技能培养，使学生能全面、清晰掌握零件加工过程，在实际操作中可灵活运用测量技术保证加工零件精度，完成自身加工技能提升总体目标。技工学院通过实践的方式，提升教学有效性，锻炼了学生的实际动手能力，在一定程度上促使技工学生零件加工实训能力显著提升，成为社会上所需求的高素质制造人才[4]。

3.3 结合量具知识，开展系统教学

量具用在车工实践活动中，用于工件测量、工件检测、工件控制的环节，这是学生学习测量技术的关键点。教师要正确教授学生量具使用的方法，实现系统教学。例如，教师要教会学生如何进行量具的分类，以及各类型量具功能有哪些，包括量具的结构等。正确使用量用方法，以及如何使用量具来进行误差的消除。在实训测量教学时以上内容都非常重要。教师应确保学生在实际训练中能够选择正确的测量工具并准确测量。

例如，在培训教学中，在选择测量范围为0～125mm、精度为0.02m的游标卡尺时，提出了精度等级限制和操作者视觉误差的问题。在教学中，教师应告知学生课堂上使用的量具指示误差约为±0.02mm，可用于测量φ=50mm轴径的尺寸，测量和计数结果可为50.03mm或49.96mm。因此，在教学中，教师需要为学生明确量具的精度水平，然后指导学生进行训练工件的测量过程。在培训过程中，理论解释的重要性至关重要。在了解量具指示误差的最大允许范围后，应指导学生考虑选择哪种量具，以减少测量误差。至于培训车床工人的精度要求，教师需要指导学生选择相应的量具，然后继续帮助学生进一步解决量具的误差问题，并与学生讨论量具是否存在零误差。一般来说，某类车工培训教师所在地的测量条件和管理往往不合格，但零误差量具的问题极为普遍。当教授车床时，教师需要帮助学生。第一步是处理实际测量计数和非值误差之间的关系。此时，我们将0～25mm测微计作为教学案例。在教学演示中，教师将为学生放置车削工件的活动外壳，然后装配千分尺的活动测量面和固定测量面，直到听到“吱吱”声，然后读出千分尺显示值。

在开展车工的实训教学时，如果发现存在了误差的量具之后，一定要对其进行重新计量，并做好矫正工作，减少实训教学中受到客观条件的影响。教师要教授学生，学会正确选择量具，并采用正确的消除误差的方法。对于车工测量技术，有了常识认知，这也为其日后工件准确测量和正确读数能力、习惯养成打下了基础。

4 结束语

综上所述，在制造业中以及测量技术不断发展的背景下，技工学院需提升对机械加工专业教学重视程度，在机械加工实训过程中培养学生灵活利用测量技术，检测加工零件精度，为整个产品质量提供全面保障。因此，技工学院需不断顺应时代发展，实现测量技术与机械加工间完成融合，完善教学体系，在实践中积极提高相关技术含量，使学生灵活掌握加工实践技能及测量实践技能，成为高素质制造性人才。