浅谈钳工模块实习教学法_钳工实习教学方法探讨

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浅谈钳工模块实习教学法

[摘 要]钳工实习教学训练课题的选择，对教学质量影响极大。模块套式训练方法，针对训练课题中的难点、重点操作技能，做到快速、反复地进行练习，能使学生以最短的训练时间，集中训练课题中难点、重点技能，使学生有效训练时间延长，辅助时间缩短，能达到使学生基本技能快速形成的目的。提高教学质量，本文从选择

课题、设计图纸到技术要求各方面，探讨了模块套式训练实习教学模式的特点。

[关 键 词]模块套式实习教学 技术难度的可调性 用料连续使用性 重点 难点 快速反复 集中突击训练

[目 录]

一． 钳工模块套式实习教学方法的形成二． 模块套式实习教学课题的选定原则

1．对模块套式实习教学图样的选择

2．模块套式实习教学图样的设计原则

1）符合实习教学大纲的基本要求

2）应涵盖钳工实习教学主要技能的基本功内容

3）模块套式图样应有与之相配套的技术要求和配分标准

4）给定的操作额定时间应达到相应的技能等级标准要求

5）设计的模块套式教案应尽可能与用人单位需求相匹配

三． 模块套式实习训练课题应具备的特性

1．技术难度的可调性

2．主要用料件的可连续使用性

3．对课题训练重点、难点快速反复训练的特点

四． 钳工模块套式实习教学的效果

五． 模块套式实习教学法仍有待完善

[正文]技工学校是以为社会培养中、高级技术工人为主要目标的中等职业教育学校，技校的教育宗旨是为企业技术队伍输送合格的技术工人。如何实现这一目标，是我们技校教师尤其是实习指导教师在教学中首先考虑的问题。我作为一名钳工实习指导教师，根据自己20年的生产经验和近20年的实习教学积累，总结出在实习教学中采用模块套式教学的方法，经多年的教学实践证明，使用模块套式实习教学方法针对钳工基本功训练而言，能充分体现出节俭、高效、快速的训练特点。使学生在学校有限的时间内掌握更多的操作技能。

一.钳工模块套式实习教学方法的形成

在钳工常规的实习教学中，训练一个课题，从下毛坯料、整理毛坯、到正规训练课题的完成，需要2天多的时间。这样即浪费学时也浪费原材料，针对在训练中发现的这两个问题，最初，我设计了套式训练图集，图集的任何一个课题都能在尺寸大小、精度要求和工时上进行变化，这样就达到整理出一块毛坯料，能反复多次使用的目的。如在锉削四方和钻孔、铰孔综合训练中使用这套图集，下一块100×100的毛坯料，第一次训练要达到图1所示的技术要求，第二次训练要达到图2所示的技术要求，第三次训练要达到图3所示的技术要求，这样经过连续8～10次集中训练，就能达到如图4所示的技术要求。图4所示的技术要求与实习教学大纲中锉削、钻孔、铰孔的初级技能水平是相吻合的。

后来，我又把钻深孔、钻小孔、扩孔、锪孔、铰精孔、攻丝和锉削镶配等内容综合进来，就形成模块套式实习教学的雏形，把多个单一训练课题集中起来，按课题技术的难易程度，结合实习教学大纲的进度要求进行改进加工整理。再按工人技术等级分门归类，即形成一整套钳工模块套式实习教学方案，在实习教学中按实习教学大纲的要求，合理地使用这些模块套式训练课题，能起到意想不到的教学效果，这是因为它较为合理的解决了课题中的难点、重点集中突击训练的问题，能达到使学生基本技能快速形成的目的。

二、模块套式实习教学课题的选定原则

模块套式实习教学不是一个新的名词或是一种时尚，它是一种实实在

在行之有效的实习教学方案，模块有模块的具体要求，套式有套式的相关规定，每个模块必须严格按照实习教学大纲的要求去选择、去设计，方能达到提高实习教学质量的目的。

1、对模块套式实习教学图样的选择

钳工实习教学用图，各行业都有自己的标准和图集，实习教学大纲也

有针对具体技能的实习图样，在这些门类繁多，形状各异的图海中，选择那些既符合实习教学大纲要求，又能与教学进度紧密结合的图样作为模块的基本图形，再在这个基本图形的基础上经过精心设计、添充、改进，使之符合模块套式实习教学的需求。

2、模块套式实习教学图样的设计原则

1）符合实习教学大纲的基本要求；

2）应涵盖钳工实习教学主要技能的基本功内容，如：锉削、锯割、钻

孔、扩孔、铰孔、攻丝、校正、镶配及技术测量等。模块套式实习教学图样的技术要求，应对应相等的技术技能等级标准；

3）应有与模块套式图样相配套的技术要求和配分标准；

4）给定的操作额定时间应达到相应的技能等级标准要求；

5）设计的模块套式实习教案应尽可能与用人单位的性质、产品类型相

接近。如：汽车行业可多设计一些板金、液压零件的实习课题，航空行业的应多设计一些精密度高、形状复杂、小孔、小螺纹及有色金属加工的模块套式实习教学课题。

三、模块套式实习训练课题应具备的特性

模块套式训练课题应具备技术难度的可调性、主要用料件的可连续使用性以及对课题中重点、难点快速反复训练的特点。以高级班7级工实习用的一套模块套式实习教案为例说明。如图5所示：

1、技术难度的可调性

外形尺寸偏差±0.02；阳件外形尺寸偏差 0-0.02；角度偏差±2′

形位公差＜0.01 ；孔距偏差±0.05；孔径精度等级H6级；

配合间隙＜0.03（含翻转）；

额定工时6.5小时。

以上要求是经过数次训练后最终要达到的设计要求。但开始由六级进入七级训练时的要求就要相应地降一个档次，如（图6）所示。

其要求为：

外形尺寸偏差±0.03 ；阳件外形偏差 0-0.03；角度偏差±3′；

形位公差＜0.015；

孔径精度等级H 7级；

孔距偏差±0.08 ；

配合间隙＜0.04（含翻转）；

额定工时：8.5小时。这套模块套式训练课

题的技术难度可由低向高进行调整，须连续训练6～8次才能满足模块套式实习教学的最终目的。

2、主要用料件的可连续使用性

这套模块套式训练课题，阴件用料是主要用料，所以阴件用料不变，随训练的进展扩大内腔尺寸、缩小外形尺寸，即可达到连续使用的目的。训练时，只更换阳件（阳件用料小），逐步放大阳件外形尺寸就能快速投入训练。阳件放大，每次外形尺寸只增大1mm，孔距也随之增大或变换位置。

3、对课题训练重点、难点快速反复训练的特点

1）阴件毛坯料不用重下，不用整理，内腔不需粗加工，能节省原材料70%，缩短训练的辅助时间2～4倍。

2）阳件是镶配课题的重要环节，是镶配训练的重中之重，阳件加工的好坏直接影响到整体镶配的质量。完成了阳件的重新加工和快速进入镶配，也就保证了课题难点、重点训练的目的。

3）间隙的调整是镶配训练的难点。通过快速、反复几次的集中训练，能尽快的使学生针对同样形状在技术要求不断升高的训练中掌握间隙调的整方法，获取间隙调整的真谛，一次调整失败，两次、三次就可能成功，再经过七次、八次的集中训练，调整间隙的方法就能掌握并巩固，镶配的基本技能就能很快形成。

四、钳工模块套式实习教学的效果

通过多年对模块套式实习教学方案的教学实施，多届钳工毕业班都使用过这套方案，九三级、九四级两届三年制钳工班毕业率100%，毕业生优秀率85%，取证率100%。这两届毕业生在航空总公司片区5级工拔高比赛中均获个人、团体双第一的好成绩，两年制钳工班使用这套方案教学，毕业率也均达100%。

模块套式实习教学方法在技能培训中使用成绩也很明显。1999年9月，洛阳市举办高级钳工技能大赛，我院10名选手经过1个月的模块套式强化训练，有9名选手进入前13名。2004年中航第一集团公司举办华中片区技能大赛，我院共有8名选手参赛，比赛前，选手们经过模块套式训练，把有限的训练时间充分利用，针对专题训练，分层次、分步骤进行限时限量的模块套式训练，效果显著，8名选手中，除第五名被外单位获得外，前8名全部囊括。在中航第一集团高级钳工技能决赛中，我院一名选手获第5名。中航第一集团8片区获第1名的选手在西安进行角逐全国参赛资格，我院选手一举夺魁。在全国中央企业高级钳工技能决赛中，我院一名选手夺得了铜牌。

2005年9月，我院5名选手经过半月的模块套式集中训练，参加了河南省国防工办总工会高级钳工技能大赛，共获得2个特等奖（其中第一名、第二名各一人），1个一等奖，2个二等奖。

五、模块套式实习教学方法仍有待完善

模块套式实习教学还有待于不断完善。在实践中，我发现它还有不能够完全覆盖钳工实习大纲的缺点，如针对刮削、研磨等专业技能只能作到模块化教学，而无法形成模块套式训练的模式。模块套式实习教学方法只能满足实习教学大纲的大部分要求。通过训练它使毕业率提高，使职业技能鉴定合格率提高，使基本操作技能水平提高，但距用人单位所需的技能需求还有一定的距离。以上这些不完善的地方是需要我们继续努力的方向。

[摘要]:为了尽可能避免学生在数控机床实训时产生故障，切实提高学生的数控加工能力，本文通过分析学生在数控加工实训时产生的典型故障，阐述了避免故障的对策。

[关键词]:数控加工;故障分析;数控车床;数控铣床

为了有效培养社会紧缺的数控人才，我们必须重视实验实

训环节。通过对数控机床的实际操作，学生能更有效地掌握数控加工知识。但由于初次接触数控机床，在操作时难免会出现操作错误，有些故障通过数控机床的警报提示，避免了事故的发生口但有些故障却会产生断刀、断工件，影响机床精度及使用寿命，甚至危及人的生命。如果能及时让学生意识到错误的程序和操作可能导致的不良后果，防患于未然，则对学生、教师和社会均有利。

近年来，笔者在使用FANVC数控系统和中档数控机床进行教学时，将学生在实验实训时发生或可能发生的故障作了归类总结，希望老师在辅导学生实验实训，学生在自主学习过程中能尽量避免。数控车床的典型故障分析

在此以CK6150-AIATE136OX570数控车床为例，分析学生在完成零件加工要求过程中，容易犯的错误和可能产生的故障。

1.1数控机床超程警报

在课堂上学习时，老师会告诉学生“由于机床采用增量式测量系统，故一旦机床断电后，其上的数控系统就失去了对参考点坐标的记忆。当再次接通数控系统的电源后，操作者必须首先进行返回参考点的操作[1]。”于是，学生在数控机床操作时，首先进行回参考点操作。但是，当数控车床的滑板已在限位开关的极限位置(机床参考零点)，或滑板上的挡块离参考点开关的距离不足30mm时，由于机床在接到指令后有加速启动的过程，则将使滑板挡块越过限位开关而发出超程警报。学生在第一次上机床操作时，很容易被这一警报吓得不知所措。

学生在进行移动滑板操作之前，应观察目前工作的位置，如果已在极限位置，又必须回参考点(ZERORETURN)，学生应将滑板往反方向移动大于30mm的距离，再返回机床参考点口滑板移动到参考点附近时，会自动减速移动，这样才是安全操作。在警报未排除的前提下，数控机床将不能继续工作。若己遇到超程警报，则应用手动方式将滑板往反方向移动一段距离，再按下超程解除钥匙开关(STROKEENDRELEASE)，解除因超程而引起的报警。

1.2编程不当导致碰撞

学生编程时，如果只会将所学的编程指令，根据零件轮廓的节点编制数控程序，必将在使用时发生可怕的“撞刀”事件。以下分析在数控程序编制时，必须考虑的问题。

(1)GOO的错误使用。GOO指令是数控程序最常用，看似最简单的指令，但它又是最危险的指令，因为它的工作速度最快，走刀轨迹不固定，由于G00为点定位指令，如图1所示的刀具位置，在程序中使用G00 X80.0 750.0程序段，则刀具的轨迹有4种方式:路线1:先X方向退刀，再Z方向退刀(安全);路线2:先7方向退刀，再X方向退刀(碰撞);路线3:先走450方向的斜线，再X方向回P0点(碰撞);路线4:直接走OP0的连线(碰撞)。

在这样的情况下，安全的编程方式为将该程序段分为两个程序段:GOO X80.0;Z50.0;这样保证刀具的轨迹如安全路线1所示，避免事故发生。

(2)复合固定循环指令使用不当。G70为精车循环指令，一般与G71(外径粗车循环指令)或G73(固定形状粗车循环指令)配套使用。在粗车循环指令之前，应设定循环快速回刀点口刀具走完循环，会快速退回到回刀点。如图2中的A点为正确设置，由于该坐标点在毛坯的径向尺寸和端面之外，快速回刀时也不会碰工件。而图2中的B点，虽然在端面之外，但在径向尺寸里，循环结束后在回刀时会碰工件，将刀具和工件碰坏。

(3)编程时选刀不当。如果编程时不注意刀具的选择，也会发生碰刀的事故。如图3所示的零件，学生们一般看到外圆加工，首先想到900外圆偏刀，刚开始编程的学生很少考虑工艺问题、加工的可行性问题。如果仔细对该零件进行数值分析，特别对圆弧的切线角度进行分析，就会发现该零件加工时，主偏角和副偏角均有极限范围。主偏角和副偏角均应须大于36.90才不会使刀具与工件相碰，而一般的900于外圆偏刀副偏角在150之内，如果使用该刀，在图示的2,3,5点附近看到明显的碰撞现象口如果选用450外圆偏刀，在本零件的加工时，将是合适的刀具。但如果图3中1点处的外圆直径大于φ6mm,构成虚线所示的台阶轴，则不能继续使用450外圆偏刀加工锥面和端面，如1点处的刀具将碰撞端面。

1.3螺纹加工时主轴转速过快

CK6150-A-LATFJ360X570数控车床主轴转速依靠挂轮在主轴停转后手工换档，不能在程序中设定转速后自动调速。而螺纹加工不同于外圆精加工和割槽加工，必须在低速状态下进行。在外圆和割槽加工时，主轴转速一般都较快，许多学校使用铝材料让学生实习加工，转速一般在760~~1250r/min。当加工螺纹时，学生忙于在控制面板上调用程序、换刀具，容易忽略挂轮箱处的主轴转速切换。在这样的情况下进行螺纹加工，由于背吃刀量大，进给速度大(应该为螺纹导程值，是平时外圆加工的200陪左右)，造成烂牙，被加工材料如果较硬，则损坏刀具且影响机床使用寿命。

学生在螺纹加工前一定要将主轴转速换至76-120r/min,这样才能确保安全完成螺纹加工。指导老师应严格把好这一关，不让事故发生。

1.4 割断工件前的参数检查

当零件加工完毕，需将工件从棒料上割断，如果零件没有螺纹加工要求，不需停机切换主轴转速，则可以将割断编在最后一次的精加工程序中。但由于学生每次加工后都需尺寸精度的检查，故割断一般在确认工件精度准确后再单步进行。如果上一工步是螺纹加工，应将主轴转速切换至高速。如果使用MDI 方式割断工件，必须将进给速度F 由螺纹导程值更改至0.01mm/r。这点非常重要，因为如果不检查这一参数，机床的参数记忆在上一步螺纹加工时的状态，一般为1.5 ～ 3mm/r，这样的进给速度必将打断割槽刀，并影响机床的精度。

1.5 刀架在转位时太靠近工件数控车床的换刀点不能离安装工件太近，否则在转动刀架时会使刀具碰撞工件。

学生在扳动“换刀”按钮时，必须观察刀架的位置。在程序中设定“换刀点”时，也应仔细考虑，一般在不碰工件的情况下，可以尽量离工件近些，以减少非工作时间，提高工作效率。数控铣床的典型故障分析及对策

学生实训时使用的数控铣床一般为二轴半或三轴联动的机床，在此以XK5025/4 为例介绍学生操作数控铣床时应注意的问题。

2.1 在Z 方向已下刀时，移动X、Y 方向

当刀具已处于工件或夹具以下，用手动或JOG 方式移动X、Y 方向时，必须相当谨慎，否则特别容易造成断刀。另外，在刚接通电源必须回参考点时，建议先回Z 方向，再回X、Y 方向则比较安全。

2.2 “空运转”状态下切削工件

对于已输入到存储器中的程序必须进行检查，并对检查中发现的程序指令错误、坐标值错误等进行修改，待加工程序检查完毕，应进行刀具轨迹模拟验证。刀具轨迹模拟时，应将“机床锁住”，这样工作台不作相对移动，确保验证时的安全。为了加快验证速度，一般设置“空运转”操作。机床处于“空运转”状态时，不考虑程序指定的进给速度，而为JOG 进给最高速度［2］。在程序验证时可以节约时间，但在操作时由于F 功能不起作用，刀具处于快速切削，很容易断刀。当程序验证完毕之后开始加工之前，一定要检查所有开关的状态，特别确保“空运转”处于关闭状态。学生在操作之前，一定要掌握这些开关的作用，重视安全操作的重要性，以防学生不负责任的盲目操作。

2.3 编程不当造成次品、废品、报警或碰撞

由于数控铣床手工编程时，需考虑刀具半径补偿，必须掌握刀具半径补偿原理才能编制好的程序。初学数控编程的学生，不注意刀具切入点和导出点的选择和设置，会造成工件被过切削或欠切削情况。以图4零件为例，分析刀具切入和切出时考虑不完善将导致的结果。

如果在编程时刀具从5 点到G 点完成G41 刀具左偏置，再顺着外轮廓顺时针方向加工，根据C 功能刀具半径补偿A 类走刀计算方法，将会造成G 点过切现象，如G 点放大图所示。如果从3 点到A 点完成G41刀具左偏置，会造成A 点过切，如A 点放大图所示。数控加工工艺中提倡刀具导入工件时，应切线方向导入，如图4 中1 点到2 点完成G41 刀具左偏置，从2 点开始切向导入工件A 点，这样比较合理。

如何将刀具合理导出工件轮廓，也是编程人员应认真考虑的问题。如图5 所示，如果在最后导出轮廓时，输入编程坐标点G、A、10，直接导出，根据刀具半径补偿原理，则刀具实际的加工轨迹为在7 点处转弯到8 点，在图5 的A 点处留下了较大的残料没有加工。必须在A 点切线方向导出一定距离，再G40 取消刀补，才能完整合理地完成加工。

刀具直径的选择也必须考虑加工零件的实际情况。如该零件中有R5 的圆弧加工要求，应选择直径 小于φ10 的平端立铣刀，图示的刀具直径为φ8。在加工时可以设置刀具半径补偿值完成粗、精加工，但刀具半径补偿值设置不能超过零件图中最小圆弧半径值，过大将会使数控机床发出报警，并停止加工。如果在加工时应设置而忘记设置刀具半径补偿值，则将加工出外轮廓尺寸过小或内轮廓尺寸过大的废品。

在数控铣床的程序中，由于编程时使用的节点与刀具中心位置重合，在没有启用刀具半径补偿之前，G00 使用不当容易造成碰撞。当刀具Z 方向已经在工作表面之下，用G00 方式接近工件时，必须留半径值以上的安全距离。G00 的走刀路线必须让开夹具、工件最高点，以免碰撞。

在试切削时，按下循环启动按钮后，操作者的手应放在进给保持按钮上，有异常情况发生，马上按下进给保持按钮或紧急停止按钮，以免让错误继续发展而酿成事故。若按机床操作面板上的紧急停止按钮，机床移动会瞬间停止。解除紧急停止前，应排除不正常因素，紧急停止按钮（EMERGENCY STOP）一般通过压下旋转解除。结束语

随着开放式实验教学模式的深入，避免学生在数控机床操作时产生故障，是学校特别关注的问题。在此，希望通过上述数控机床操作典型故障分析，能对专业教师和学生有一定的帮助，也希望各位同仁互相学习交流，使学生的在数控机床的实验实训中更加安全、有效。