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数控机床教学信息化方法论文
摘要：数控机床以其高精度、高效率、高柔性成为制造行业的重要装备。数控机床课程是数控技术专业的重要核心课程，掌握数控机床的结构组成、工作原理对于从事数控加工、数控设备维修维护及数控设备销售与售后服务等工作是非常重要的，而数控机床机械、电气结构及原理的学习又是学生学习的难点。采用信息化教学方式是高职学生克服学习障碍、提高学习效率的有效途径。
关键词：数控机床信息化教学主轴部件；卡盘结构；电气控制
仿真数控是制造业实现自动化、高效集成生产的基础，也是提高生产率和产品质量的主要途径，制造装备的大规模数控化，使企业急需大批数控编程、设备操作及维修人员，而传统的机床教学采用理论与实践分离的教学方法，一方面学生因无法理解指令的含义而失去对课程的学习兴趣，同时也因对机床结构和操作不熟悉、使用不当而增加撞刀的危险。在教学实施中采用信息化手段，可以使原本复杂的机械结构直观形象更易接受，使原本通过大量实操才能理解、掌握的指令更易于理解和掌握，同时，借助模拟仿真可以使由于不熟悉机床操作发生安全事故的可能性大大降低。也克服了因实践训练时间短，学生无法掌握技能，进入企业后处理实际问题的能力差，无法胜任相应的岗位的问题。数控机床主要由机械结构、机床电气、和数控系统三部分组成，在实际工作中，硬件故障多于软件故障，机械故障多于电气故障。而机械部分，要完成安装调试、排除故障就必须了解其结构组成，所以教学中采用先机械后电气，先硬件后软件，由易到难，同时借助信息技术实现由直观到抽象的教学方法。
1、加工中心主轴部件动作原理信息化教学方法
JCS-018A加工中心的主轴结构(见图1)是数控机床教学中非常典型的案例。主要由四个功能部件构成：主轴部件、主轴准停装置、刀具自动夹紧机构、切屑清除装置构成。传统的教学一般是利用图1的装配图先讲解主轴内部的各组成结构，如主轴心轴1是一个中空的阶梯轴，用于松刀的拉杆、拉钉、刀柄及包括用于刀具夹紧的碟形弹簧都安装在主轴上，然后需要借助非常强的读装配图的基础和对机构的动作分析，理解其工作原理和过程，难度非常大，学生往往在这突破不了难点而失去对课程学习的兴趣。而教学中借助动画让学生先看清主轴的工作过程及每个部件的工作过程，再讲解每个部件的结构及实现该功能时的原理，学生就更有兴趣，而且学生会去自主探索其结构特点，培养学生研究性学习的能力及习惯。例如,蝶形弹簧安装时三片一组，相对安装，起始与结束两片必须为凹面，这时学生会下意识的去思考为什么，教师进一步启发学生去探索其中的原理，培养学生自主学习和探索的基本素质。
2、机床卡盘结构的信息化教学
“三爪卡盘”是机床上用来夹紧工件的机械装置，利用均布在卡盘体上的活动卡爪的径向移动﹐把工件夹紧和定位的机床附件，在三爪卡盘使用、维护时，需要熟练掌握卡盘的装夹，因此，需要学生掌握卡盘的结构及原理，利用信息化方法会使教学直观、清楚，便于学生理解掌握。传统的教学一般是配合图片和动画来讲解三爪卡盘的结构：卡盘体、小锥齿轮、背面为平面螺纹的大锥齿轮和三个卡爪。三个卡爪上有与锥齿轮配合的平面螺纹，三个卡爪在爪盘体中的导槽中呈120°均布。卡盘体的锥孔与车床主轴前端的外锥面配合，起对中作用，通过键来传递扭矩，最后用螺母将卡盘体锁紧在主轴上。这种方法学生很难理解每个部件的作用及卡盘的工作原理，也不会有兴趣去研究。有条件情况下，可以制作更真实的实景动画，学生更易于理解每一个部件真实的工作状态和结构原理，同时可以对机械结构的特点有更直观的认知，增进学生对机械结构学习的兴趣。
3、机床电气控制的仿真教学
电机拖动是数控机床电气控制中重要的内容，实际接线环节在很多学校都设置了专门的实验培训课，传统的课程教学主要是以教师讲解实验内容、演示实验过程，学生以小组为单位按既定步骤接线，得出事先确定的结果。这种传统教学模式以体积大、数量少的电、力拖动实验设备为依托，学生围观听课形式居多，参与动手的机会较少，由于时间限制，使学生不能够深刻实践理论和熟练接线，得不到很好的训练效果，为此，这一部分内容笔者觉得采用现代的仿真实验教学和传统实践教学相结合的方式，教师首先理论讲解，在此基础上在仿真软件上完成模拟接线，理解原理、熟悉接线方法、流程，然后通过实际接线验证。发挥信息化教学优势，解决了传统教学实验设备不足等问题，取得很好的教学效果(见图2)。
4、结语
（1）采用信息化方法可以有效降低加工中心主轴部件动作原理学习的难度。
（2）卡盘结构采用信息化教学，使学生易于理解每一个部件真实的工作状态和结构原理。
（3）机床电气控制采用信息化教学，解决了传统教学实验设备不足和安全等问题。
参考文献
[1]卢卫娜,陈秀敏,马玉泉,等.仿真技术在电力拖动实验教学中的应用[J].大学物理实验,2011,24(6):55-58.
[2]欧阳庆丰.一种卡盘自动夹紧装置[D].湖南科技大学，2012．
[3]周兰，常晓俊．现代数控加工设备[M].北京：机械工业出版社，2009.
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