隨著機(jī)械與自動(dòng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，機(jī)電制造設(shè)備的種類和價(jià)格也越來(lái)越低，但仍不適合中職院大批量地進(jìn)行采購(gòu)。耗能小、成本低的微型機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生，微型機(jī)床的出現(xiàn)可以很大程度地解決教學(xué)與教學(xué)成本之間的矛盾。微型機(jī)床特別適合根據(jù)需要進(jìn)行改進(jìn)、研發(fā)，可以從自產(chǎn)自用甚至自產(chǎn)自銷的方向來(lái)解決教學(xué)成本高的難題。

一、微型數(shù)控銑床簡(jiǎn)介

機(jī)床在研發(fā)初期，主要是以小型并且桌面化的成品展示出來(lái)，并且拋開(kāi)了現(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)都采用的市場(chǎng)上商業(yè)化的數(shù)控系統(tǒng)，轉(zhuǎn)為采用可編程程度高的單片微處理器控制，能最大限度地控制成本，從而滿足自主研發(fā)并生產(chǎn)的要求。

更為簡(jiǎn)單，材料更為低廉，這也大大降低了由于學(xué)生經(jīng)驗(yàn)不足帶來(lái)的設(shè)備安全隱患，也從一定程度上降低了學(xué)生心理壓力，為數(shù)控銑床后續(xù)教學(xué)打下了良好的基礎(chǔ)。實(shí)踐證明，通過(guò)學(xué)生的實(shí)踐操作與自主學(xué)習(xí)，大大提高了學(xué)生解決問(wèn)題的能力，也從另一方面提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

在教學(xué)的評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)中，先由學(xué)生進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，再由組長(zhǎng)進(jìn)行評(píng)分，最后由教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，將優(yōu)秀的工件應(yīng)用到本專業(yè)的下一個(gè)教學(xué)項(xiàng)目中。

二、數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)介紹的積極作用

在學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床之初，對(duì)于機(jī)床的整體結(jié)構(gòu)了解還不夠深入，如果僅僅是教師照本宣科的講解，對(duì)于中職學(xué)生來(lái)說(shuō)太過(guò)于枯燥，通過(guò)對(duì)微型數(shù)控銑床床身機(jī)械部分的拆裝，不僅讓原本書(shū)本上枯燥的名詞更生動(dòng)具體，也鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，從教育效果來(lái)看比原本的純理論教學(xué)更受學(xué)生的青睞。在電氣專業(yè)方面，讓學(xué)生通過(guò)電氣控制的制作，解決了數(shù)控機(jī)床的接線、安裝和調(diào)試的綜合操作訓(xùn)練；在數(shù)控、模具專業(yè)方面，讓學(xué)生在微型數(shù)控銑床上編寫(xiě)加工程序，進(jìn)行實(shí)際產(chǎn)品加工。

三、對(duì)數(shù)控加工技術(shù)教學(xué)的支持作用

通過(guò)微型數(shù)控銑床產(chǎn)品開(kāi)發(fā)制作“學(xué)做一體化”的實(shí)踐，解決工學(xué)結(jié)合中“工、學(xué)”分離的普遍性問(wèn)題。即以產(chǎn)品為教學(xué)活動(dòng)載體，結(jié)合專業(yè)技能模塊，構(gòu)建基于工作過(guò)程的項(xiàng)目化教材，讓學(xué)生在參與產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、檢測(cè)的一系列生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)邊學(xué)邊做的方式，系統(tǒng)掌握專業(yè)核心知識(shí)和技能指標(biāo)。過(guò)去我們只是將工廠的產(chǎn)品引進(jìn)校園進(jìn)行加工，經(jīng)過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)外來(lái)的產(chǎn)品過(guò)于單一，無(wú)法將系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行教學(xué)，通過(guò)微型數(shù)控銑床產(chǎn)品零件的生產(chǎn)制作，按照專業(yè)編制校本教材及進(jìn)行教學(xué)，完全符合實(shí)際專業(yè)教學(xué)需要。

四、對(duì)數(shù)控維修專業(yè)的提升作用

微型數(shù)控銑床因其結(jié)構(gòu)相對(duì)來(lái)說(shuō)更為簡(jiǎn)單，對(duì)學(xué)生一開(kāi)始入門(mén)學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床控制原理和維修原理更為易學(xué)，學(xué)生通過(guò)對(duì)微型數(shù)控銑床的控制原理的分析與學(xué)習(xí)，可以更直觀地掌握數(shù)控機(jī)床上PLC的控制原理，對(duì)數(shù)控維修的學(xué)習(xí)起到提升的作用。

五、在專業(yè)課程教學(xué)中發(fā)揮生動(dòng)的實(shí)例作用

微型數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)過(guò)程中的各零部件和傳動(dòng)組成部分也受到學(xué)?！稒C(jī)械基礎(chǔ)》《機(jī)械制圖》等課程教師的青睞，將微型數(shù)控機(jī)床中的零部件作為課堂上的教具，使機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)中螺紋傳動(dòng)、帶傳動(dòng)等知識(shí)的講解更生動(dòng)；將微型數(shù)控銑床的零件作為《機(jī)械制圖》課程的教具，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)制圖知識(shí)時(shí)更貼近實(shí)際運(yùn)用，提高案例的真實(shí)性，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

六、對(duì)教師教學(xué)能力和研發(fā)能力的提升作用

通過(guò)微型數(shù)控銑床產(chǎn)品開(kāi)發(fā)制作、“學(xué)做一體化”的教學(xué)實(shí)踐解決教師隊(duì)伍成長(zhǎng)缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的問(wèn)題。通過(guò)微型數(shù)控銑床產(chǎn)品開(kāi)發(fā)制作，實(shí)施“學(xué)做聯(lián)動(dòng)”的教學(xué)模式，教師在帶領(lǐng)學(xué)生邊學(xué)邊做的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的更新和技能的提高，保證了教學(xué)的質(zhì)量。

我們看到，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格較低、自主性大的微型數(shù)控銑床在中職機(jī)械及相關(guān)類專業(yè)的教學(xué)實(shí)踐中收到了令人滿意的效果，大大提升了中職教學(xué)的實(shí)踐性、參與性，為中職數(shù)控人才的培養(yǎng)拓寬了思路。

本微型數(shù)控銑床是一個(gè)集成了機(jī)械與電氣自動(dòng)化的控制系統(tǒng)，它與工廠生產(chǎn)加工用的數(shù)控銑床并無(wú)本質(zhì)上的區(qū)別，所以它能應(yīng)用于基本的數(shù)控加工領(lǐng)域。其核心技術(shù)涉及到機(jī)械、電氣、自動(dòng)化控制、計(jì)算機(jī)軟件、數(shù)控加工等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。

二、微型數(shù)控銑床在教學(xué)中的地位和作用

微型數(shù)控銑床的主要應(yīng)用是以減緩因設(shè)備不足帶來(lái)的教學(xué)實(shí)訓(xùn)資源的需求壓力，降低教學(xué)成本，從而解決教學(xué)課程與教學(xué)資源之間的矛盾。結(jié)合我校的專業(yè)特點(diǎn)，微型數(shù)控銑床的核心技術(shù)主要對(duì)應(yīng)我校的機(jī)電專業(yè)和自動(dòng)化專業(yè)。

微型數(shù)控銑床的功能是參照商業(yè)化的數(shù)控銑床基本功能而設(shè)計(jì)的，所以微型數(shù)控銑床能在一定程度上完成一些基本的加工要求。隨著國(guó)家大力支持職業(yè)教育，如今中職生的數(shù)量比以往多得多。作為制造強(qiáng)國(guó)的中國(guó)，機(jī)電專業(yè)更是許多中職生的首選專業(yè)。那么隨著機(jī)電類專業(yè)的學(xué)生不斷增加，學(xué)校教學(xué)設(shè)備資源也會(huì)變得越來(lái)越緊張。微型數(shù)控銑床的出現(xiàn)可以在很大程度上解決因設(shè)備資源不足而帶來(lái)的教學(xué)壓力。首先，制造一臺(tái)微型數(shù)控銑床的成本大概只占了采購(gòu)一臺(tái)一般性能的數(shù)控銑床價(jià)格的5%，也就是說(shuō)采購(gòu)一臺(tái)一般性能的數(shù)控銑床能制造大概20臺(tái)的微型數(shù)控銑床。這個(gè)價(jià)格比例就是微型數(shù)控銑床的最大優(yōu)勢(shì)。而且，微型數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)是以桌面型產(chǎn)品的方向去設(shè)計(jì)的，所以其對(duì)空間的占用是很少的，放置一臺(tái)微型數(shù)控銑床只需1平方米。所以它很容易就能走進(jìn)實(shí)習(xí)車(chē)間、實(shí)驗(yàn)室、教室甚至是辦公室。最后，微型數(shù)控銑床的小型化設(shè)計(jì)也決定了它工作時(shí)所消耗的電力資源，經(jīng)實(shí)測(cè)微型數(shù)控銑床滿載工作時(shí)的電能功率消耗最高300W，只是C6130A型普通車(chē)床（4.5KW）的7%，并且它只需要民用市電的200V電壓，并不需要電價(jià)昂貴的工業(yè)用電380V。

1.微型數(shù)控銑床的機(jī)械結(jié)構(gòu)組成能對(duì)應(yīng)相關(guān)的教學(xué)課程

我校的機(jī)電專業(yè)機(jī)械方面教學(xué)主要是以基礎(chǔ)理論、加工實(shí)訓(xùn)、鉗工裝配和技能競(jìng)賽為主，微型數(shù)控銑床的機(jī)械結(jié)構(gòu)組成恰好也能對(duì)應(yīng)上以上的教學(xué)課程。

微型數(shù)控銑床能承擔(dān)機(jī)械加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)。微型數(shù)控銑床主要是完成機(jī)械切削加工的功能，它同樣也是采用數(shù)控編程的方法進(jìn)行加工控制的?？刂瞥绦蚺c我校數(shù)控銑編程常用的CAXA軟件所生成的G代碼文件完全兼容通用，所以在編程操作上是完全一樣的，學(xué)生可以將在微型數(shù)控銑床上調(diào)試好的程序直接拿到學(xué)校的數(shù)控銑床上進(jìn)行加工。微型數(shù)控銑床使用的加工刀具是小型的雕刻刀，能加工的材料主要是體格相對(duì)低廉的亞力克、塑料、木材等軟材料，大大地節(jié)省了刀具損耗和材料損耗，這特別適合初學(xué)學(xué)生練習(xí)用。組合成微型數(shù)控銑床的基本部件由鋁合金板材做成，其零件外形的尺寸要求并不復(fù)雜，很適合學(xué)生進(jìn)行加工生產(chǎn)。所以在大批生產(chǎn)微型數(shù)控銑床時(shí)，機(jī)械部件全部由學(xué)生完成，這不僅節(jié)省了很多的人力資源，還可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目教學(xué)，讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)訓(xùn)加工操作，了解機(jī)器的整個(gè)制造加工過(guò)程。

微型數(shù)控銑床可用于鉗工裝配教學(xué)。機(jī)器的機(jī)械裝配也可以由老師輔導(dǎo)學(xué)生完成，機(jī)器的主要裝配是以板材部件連接、電機(jī)安裝、絲桿安裝、導(dǎo)軌安裝、工作臺(tái)安裝和整機(jī)調(diào)試校驗(yàn)等為主。一臺(tái)機(jī)器涉及到多個(gè)安裝項(xiàng)目要求，比以前的由鋸銼削再到簡(jiǎn)單裝配實(shí)訓(xùn)內(nèi)容要豐富得多，也能為競(jìng)賽增加訓(xùn)練項(xiàng)目。

微型數(shù)控銑床為數(shù)控維修教學(xué)打下基礎(chǔ)。數(shù)控維修在我校是機(jī)電專業(yè)的一個(gè)分支，但微型數(shù)控銑床是一個(gè)機(jī)與電的組合。相比于數(shù)控機(jī)床龐大的電氣控制系統(tǒng)，微型數(shù)控銑床要簡(jiǎn)單得多，機(jī)械結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單。對(duì)機(jī)電專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，從數(shù)控維修邁向電氣專業(yè)，微型數(shù)控銑床就成了其中最好的橋梁。微型數(shù)控銑床雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但它包含有數(shù)控機(jī)床的基本功能模塊，簡(jiǎn)化的數(shù)控機(jī)床更容易使學(xué)生理解認(rèn)識(shí)，是由淺入深向高層次學(xué)習(xí)的最好的引領(lǐng)教學(xué)項(xiàng)目。

2. 微型數(shù)控銑床能對(duì)應(yīng)上自動(dòng)化控制的項(xiàng)目分枝

隨著社會(huì)的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)乃至智能化越來(lái)越普及，也是我校的機(jī)電專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生的方向。我校的機(jī)電自動(dòng)化專業(yè)主要是基礎(chǔ)理論教學(xué)、電子電工理論和實(shí)訓(xùn)教學(xué)、可編程自動(dòng)化教學(xué)以及計(jì)算機(jī)軟件和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。微型數(shù)控銑床既然是機(jī)械與電氣的組合體，它同樣也相應(yīng)地對(duì)應(yīng)上了自動(dòng)化控制的項(xiàng)目分枝。

微型數(shù)控銑床對(duì)電子電工專業(yè)教學(xué)的促進(jìn)作用。微型數(shù)控銑床是自主開(kāi)發(fā)的，我校蔡躍偉和陳仟新老師獲得了國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的專利一項(xiàng)，那么我校就掌握著全部的核心技術(shù)。在制造微型數(shù)控銑床的過(guò)程中，其中的電路板就可以交給電子專業(yè)的學(xué)生來(lái)完成。里面包含著電子制作的基礎(chǔ)，如焊接、識(shí)圖、選件等，也有電子線路中的兩大組合，模擬電子和數(shù)字電子，在電子理論教學(xué)中有一個(gè)很好的實(shí)物參照；電氣控制部分和安裝也可以交給電工專業(yè)的學(xué)生完成，可以讓學(xué)生熟悉一臺(tái)設(shè)備的電氣安裝的項(xiàng)目要求。除了能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力外，電氣安裝的安全規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)也是重要的檢驗(yàn)指標(biāo)，從而讓學(xué)生培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和工作態(tài)度。

三、小結(jié)

當(dāng)所有的機(jī)械電氣都安裝并調(diào)試完成后，微型數(shù)控銑床并不能正常地運(yùn)行，或者說(shuō)還不能運(yùn)行。因?yàn)槔锩孢€缺少了重要的組成部份——軟件。微型數(shù)控銑床的核心處理采用單片機(jī)控制，與我校單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室選用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的單片機(jī)芯片是同一個(gè)類型。單片機(jī)編程在中職學(xué)生的認(rèn)知中是一個(gè)比較難的學(xué)習(xí)課程，要完成微型數(shù)控銑床的控制就要有一個(gè)比較復(fù)雜的軟件編程過(guò)程，也有相對(duì)簡(jiǎn)單的邏輯控制流程，是一個(gè)由淺入深的算法組合。對(duì)學(xué)生初學(xué)單片機(jī)或許并不能起到明顯的作用，但對(duì)由低級(jí)向高級(jí)，由實(shí)驗(yàn)室向真正產(chǎn)品設(shè)備的轉(zhuǎn)型是一個(gè)理想的對(duì)接。

責(zé)任編輯陳春陽(yáng)