車床數控化改造項目化課程設計探討

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摘要：車床的數控化改造這門課程，以普通車床數控化改造和廢舊數控車床升級改造過程中的典型項目任務為載體，通過理實一體化教學實踐，探索“車床數控化改造”課程教學設計及實踐研究。課程改革后，學生課堂學習氛圍及積極性有了較大提高。

關鍵詞：數控化改造;理實一體化教;項目任務

車床的數控化改造課程是機床再制造專業的核心專業課程，它綜合了本專業機床電氣控制與PLC、數控系統連接與調試、數控機床PLC控制與調試、數控機床機械部件裝配與調整和數控機床液壓與氣壓傳動等課程內容，是前期這些課程知識和能力的綜合應用，對于提高本專業學生從事機床數控化改造或機床再制造方面所需核心技能具有重要意義。

1課程的基本信息

車床的數控化改造課程是“機床再制造專業”專業綜合應用性課程，開設于二年級學生第四學期后半學期，實行理實一體化項目教學，集中上課，邊做邊學；整合課改前72學時理論授課，4周機床數控化改造實訓（實訓結束后進行數控機床裝調與維修工技能鑒定），變成目前課改后的理實一體項目化授課120學時，數控機床裝調與維修工技能鑒定前1周集中培訓。

2課程的目標與定位

（1）專業人才培養目標。培養從事機床數控化改造或再制造方面的改造前評估、設計、裝配調試和測試檢驗等工作，具有職業崗位（群）所需的基礎知識及專業技能、具有較強綜合職業能力的高端技術技能型專門人才。（2）專業典型工作崗位。本專業典型工作崗位包括：機床改造工程師、設計員、工藝員和一線操作工，本課程基于機床再制造專業人才培養目標，能夠滿足這些典型工作崗位所需專業知識和技能。（3）課程定位?！败嚧驳臄悼鼗脑臁闭n程在專業課程體系中屬于專業綜合應用性課程。它具有較少的新知識和新能力要求，更多側重于前期課程知識和能力的綜合應用，是學生頂崗實習前夕重要的一門綜合類課程。（4）課程教學目標。①能根據給定的廢舊車床（包括廢舊的數控車床），考慮多方面因素，如改造成本、廢舊車床目前狀況，綜合評判是否適合車床的數控化改造-廢舊車床性能檢測與再制造性評估；②按照國家標準（GJB5481-2005機床數控化改造通用技術要求；GB/T28615-2012綠色制造金屬切削機床再制造技術導則），能夠擬定或設計廢舊車床整體改造方案（重點：系統選型），并進行詳細設計，包括電氣原理圖繪制、機械結構改造設計等（20%）；③按照給定車床數控化改造要求，如改造用電氣原理圖和接線圖，裝配圖及裝配工藝，整機改造工藝流程，相關系統用連接、調試說明書等，初步具有完成局部或整機改造的能力-拆洗修換裝調（機電）；④能夠對改造后的車床，按照相關國家標準，借助相關工量具，完成精度檢驗和試切加工；⑤綜合運用先修課程學到的知識和掌握的技能，解決車床改造過程中出現的實際問題。

3課程整體設計

3.1項目設計

由于學院車床的數控化改造過程目前做不到重復性改造，故把改造過程涉及到的主干知識學習和核心技能訓練，拆解成18個相關性項目進行訓練，具體項目設計詳見表1，這18個項目基本覆蓋車床改造過程的典型工作過程和任務，同時側重于車床安裝、裝配、系統連接與調試、精度檢驗和試切加工等，同時兼顧改造設計。

3.2課程教學條件

校內實訓基地：兩臺普車改造完成的數控車床，兩臺廢舊數控車床經系統升級改造的數控車床，四臺數控車床CAK6150Di（配置fanuc0imateTC系統），可用于本門課程的理實一體項目化教學。校外實訓基地：學院與山西智創科技有限公司、蘇州勤美達精密機械有限公司進行深入校企合作，在數控機床裝調維修、數控機床升級改造或普通機床數控化改造方面對頂崗實習的學生實施聯合培養機制，鞏固所學專業知識，強化機床改造方面的實踐技能。課程參考資料：本門授課所用資料是機床廠家和數控系統廠家提供的全套技術資料，如：機床電氣原理圖、數控車床使用說明書（機械與電氣）、fanuc系統系列說明書，數控車床典型部件裝配圖紙和裝配工藝等；四臺改造完成的數控車床改造前及改造過程中整理完成的全套技術資料。

3.3教學模式

課程設計理念：在整個教學過程始終貫徹邊做邊學教學理念，突出專業能力培養，將相關專業知識和實踐技能融入到每一次課程當中，實現“理論知識與實踐技能結合、教室與實訓室結合、學習與工作結合”的三結合。教學過程：每一次課都通過案例或示范任務直觀引入，學生模仿并通過思考，逐步完成類似或難度等級漸增任務，在做任務、做項目過程不斷提高理論水平和實踐技能，同時在一些重要的項目中增加考核任務。教學方法與教學手段：在教學實施過程中，以學生為主體，以學生是否掌握相關知識和技能來評價教學方法的科學性和合理性，善于采用引導法、分組討論法、情境法等教學方法，充分利用教學課件、技術資料、實訓設備、課程資源庫等教學資源，激發學生的學習積極性和主動性。

3.4課程評價

過程考核、期末考核和技能鑒定考核三者相結合。過程考核側重學生平時學習態度、課堂上任務完成情況，考核項目或任務得分情況，過程考核占到總成績的50%；期末考試側重于理論考核，占到總成績的25%；數控機床裝調與維修工技能鑒定考核占到總成績的25%。

4課程單元設計

下面以fanuc系統選型為例，闡述教學實施過程：（1）任務引入（15min）。學院有兩臺廢舊數控車床，1987年左右購置，系統為DJK-BS03A,該機床自購置后主要用以數控車削實訓，機械精度保持較好，現需對其數控系統升級改造。鑒于學院數控實訓中心大部分系統為HNC-210系統和FANUC系統，①為了便于維護管理；②同時近幾年在數控機床裝調維修與升級改造比賽項目中，使用fanuc系統較多；③改造完成后也主要用于機床改造課程實訓和技能競賽培訓用，所以經申請領導同意升級為fanuc系統，現需確定系統配置清單和價格。（2）逆向任務實施（容易著手）（45min）。學院有四臺數控車床，配置的系統為fanuc0imateTC系統，請根據課前提供的相關技術資料（選型手冊、部件速查手冊、維修說明書、連接功能說明書等）和設備，確定機床的系統配置清單。學生可以通過現場查看各部件銘牌、系統開機查看系統軟硬件配置，翻閱相關說明書，以小組分工、討論、協作方式最終完成配置清單的填寫（表2）。必要的情況下，教師根據學生完成任務情況或遇到的典型問題進行講解。最終每小組向老師匯報工作。（3）教師點評總結（30min）。展示學生的成果并點評，之后集中講解學生在做任務中遇到的難題或疑問。（4）正向任務實施（上課時引入的問題）（45min）。在完成逆向任務的基礎上，已知主軸電機的功率和調速范圍要求，各進給軸電機的功率和扭矩，以及其他改造要求，確定fanuc系統配置清單。（5）考核（15min）。任務考核分兩個階段，第一段在任務實施的過程中進行部分考核，另外一個階段為上交配置清單后進行考核（表3）。

5結論

“車床數控化改造”課程改革以項目任務為載體，較大程度地提高了學生學習的主動性和積極性，使學生真正參與到課堂活動中。學生在完成各項目任務的同時，不僅掌握了機床改造過程中涉及的典型工作技能，進一步提高其理論知識水平，并且培養學生團結協作，與人溝通的能力。

作者:馬海杰 單位:山西機電職業技術學院