王海旺++姚鋒軍

摘 要 目前中高職院校普遍存在普通機(jī)床多，數(shù)控機(jī)床少的矛盾，而市場(chǎng)需求對(duì)數(shù)控專業(yè)人才缺口較大，如購(gòu)進(jìn)大量數(shù)控機(jī)床，需要有大量資金的投入。普改數(shù)擴(kuò)大了數(shù)控機(jī)床的數(shù)量，能滿足數(shù)控教學(xué)的需求。購(gòu)進(jìn)數(shù)控機(jī)床每臺(tái)在幾十萬(wàn)元（生產(chǎn)用機(jī)床），而改裝一臺(tái)需三萬(wàn)元左右。普改數(shù)減少資金的投入，解決數(shù)控機(jī)床數(shù)量不足的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞 數(shù)控機(jī)床；普通機(jī)床；實(shí)訓(xùn)教學(xué)；普改數(shù)

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2017）10-0010-03

1 前言

為進(jìn)一步貫徹落實(shí)《河南省中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》，不斷提升研究能力和工作水平，促進(jìn)河南省教育技術(shù)裝備和實(shí)踐教育健康發(fā)展，全面推進(jìn)素質(zhì)教育和實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的提升，建立與市場(chǎng)需求和勞動(dòng)就業(yè)相結(jié)合、特色鮮明的教育體系。習(xí)近平同志在全國(guó)職業(yè)教育會(huì)議上的重要講話精神以及《教育部關(guān)于深化職業(yè)教育教學(xué)改革 全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的若干意見》（教職成〔2015〕6號(hào)）等一系列中央文件精神，給高中職院校指明了辦學(xué)方向，提出了具體要求。

2 本課題的意義及現(xiàn)狀分析

以國(guó)家“職業(yè)技能等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)知應(yīng)會(huì)”為依據(jù)，加強(qiáng)硬件基本建設(shè)，加大數(shù)控機(jī)床的投入數(shù)量，滿足數(shù)控實(shí)訓(xùn)的需求。最終能解決畢業(yè)生的就業(yè)問(wèn)題，向社會(huì)輸送合格的大學(xué)畢業(yè)生。要達(dá)到這一目標(biāo)，必須有滿足實(shí)訓(xùn)教學(xué)所必需的教學(xué)儀器和教學(xué)設(shè)備，對(duì)于數(shù)控專業(yè)和機(jī)電一體化專業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)，就必須有充足的數(shù)控機(jī)床來(lái)保證，做到單人單機(jī)，只有這樣，才能做到在有效的實(shí)訓(xùn)時(shí)間內(nèi)增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，才能達(dá)到提高數(shù)控教學(xué)質(zhì)量的效果。

《大河報(bào)》2015年10月9日刊載的有關(guān)分析報(bào)告中顯示：“技術(shù)工人一直處于短缺狀態(tài)，有高級(jí)技能等級(jí)的技術(shù)工人更加稀缺。目前，技能型勞動(dòng)者數(shù)量只占全國(guó)就業(yè)人員總量的19%左右，高技能人才的數(shù)量更是僅占5%。這表明，目前我國(guó)技能型勞動(dòng)者總量嚴(yán)重不足，技工短缺的現(xiàn)象非常突出。技能型人才短缺的主要原因是現(xiàn)行教育體制重學(xué)歷教育、輕技能培訓(xùn)，企業(yè)對(duì)員工的培訓(xùn)不足，以及職業(yè)技能教育、培訓(xùn)不夠完善，導(dǎo)致企業(yè)不斷增長(zhǎng)對(duì)技術(shù)工人的需求?！被诖耍瑥?qiáng)化實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)，提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生技能訓(xùn)練，是中高職院校教育的辦學(xué)方針和宗旨，達(dá)到企業(yè)需求和學(xué)生就業(yè)的雙重目的。

隨著時(shí)代的發(fā)展，由于數(shù)控機(jī)床精度高，生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度小，得到企業(yè)的廣泛應(yīng)用。企業(yè)所遵循的基本原則是：優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，低成本，高利潤(rùn)；降低成本，增加收入。目前企業(yè)對(duì)數(shù)控人員的需求量存在較大缺口，數(shù)控人員已滿足不了市場(chǎng)的需求。而當(dāng)前中職和高職院校普遍存在普通機(jī)床多、數(shù)控機(jī)床少的狀況，如何解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題？高職院校如果加大對(duì)數(shù)控機(jī)床的投入，每臺(tái)數(shù)控機(jī)床均在幾十萬(wàn)元（生產(chǎn)用機(jī)床），由于資金問(wèn)題難度較大，很難達(dá)到單人單機(jī)的實(shí)訓(xùn)效果，在數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中，往往形成多人一機(jī)的現(xiàn)象，在有效的實(shí)訓(xùn)時(shí)間內(nèi)，就縮短了每個(gè)學(xué)生的動(dòng)手能力訓(xùn)練的時(shí)間。這樣就會(huì)削弱實(shí)訓(xùn)效果和動(dòng)手能力培養(yǎng)，難以保障實(shí)訓(xùn)教學(xué)的順利完成，同時(shí)也違反了單人單機(jī)的安全操作規(guī)定。

因此，最根本的是解決數(shù)控機(jī)床不足的問(wèn)題，這樣在提高了實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量同時(shí)，也就解決了學(xué)生畢業(yè)后就業(yè)難的根本問(wèn)題。那么，如何解決數(shù)控機(jī)床在中高職院校實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中的不足問(wèn)題呢？這一問(wèn)題出現(xiàn)的主要原因是資金投入較大，滿足不了數(shù)控專業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)，導(dǎo)致數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量降低，達(dá)不到實(shí)訓(xùn)教學(xué)大綱要求和國(guó)家所規(guī)定的“職業(yè)技能等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)”。

在現(xiàn)有基礎(chǔ)上解決數(shù)控機(jī)床嚴(yán)重不足，是筆者研究的課題。通過(guò)研究，將現(xiàn)有的普通機(jī)床改為數(shù)控機(jī)床（一機(jī)兩用），既能保持原始的機(jī)械系統(tǒng)普通機(jī)床使用，進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)；通過(guò)系統(tǒng)切換，又能作為數(shù)控進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)，資金投入較少（三萬(wàn)元左右），很好地解決了數(shù)控專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)機(jī)床不足的問(wèn)題。

3 本課題的可行性分析

根據(jù)河南省教育廳《關(guān)于開展河南省教育技術(shù)裝備和實(shí)踐教育研究課題評(píng)選申報(bào)工作的通知》精神，鄭州電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院組建老、中、青三結(jié)合的實(shí)訓(xùn)教師團(tuán)隊(duì)，金工實(shí)訓(xùn)中心擔(dān)負(fù)全院的金工實(shí)訓(xùn)教學(xué)任務(wù)。2011年，金工實(shí)訓(xùn)中心順利通過(guò)國(guó)家教育部評(píng)估專家組的評(píng)估工作，2014年被評(píng)為“鄭州市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”。

實(shí)訓(xùn)教師團(tuán)隊(duì)由高級(jí)工程師、工程師、技師、實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師等組成，是一支具有教學(xué)、科研和生產(chǎn)能力的強(qiáng)大教師隊(duì)伍，都有多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，目前擁有實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備近百臺(tái)，普通車床、數(shù)控車、數(shù)控銑、加工中心、線切割、外圓磨、平面磨、立銑、臥銑、機(jī)電一體化等設(shè)備齊全。

團(tuán)隊(duì)對(duì)CDE6140A型普通車床改數(shù)控并保持原有的機(jī)械系統(tǒng)，達(dá)到一機(jī)兩用的科研目的，有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，具備科研教學(xué)基本條件，有齊全的設(shè)備基礎(chǔ)和科研隊(duì)伍，有學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的支持和經(jīng)費(fèi)資助，有能力完成。通過(guò)進(jìn)行研討、分析，確定了研究實(shí)施方案，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究。

1）從電氣上分為兩套系統(tǒng)，在系統(tǒng)切換過(guò)程中達(dá)到控制原始系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)，相互交換之間必須要有相互控制系統(tǒng)、互鎖裝置，從而達(dá)到一機(jī)兩用的目的，保證機(jī)械的安全性。

2）解決機(jī)床Z軸方向的移動(dòng)（大拖板縱向移動(dòng)）問(wèn)題。首先需要考慮大拖板移動(dòng)的動(dòng)力來(lái)源由誰(shuí)來(lái)帶動(dòng)，解決是由光杠帶動(dòng)還是由絲杠帶動(dòng)的問(wèn)題。在原始系統(tǒng)中，大拖板的移動(dòng)可以由光杠和絲杠都來(lái)帶動(dòng)，那么改為數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)，由誰(shuí)來(lái)帶動(dòng)較為合適、方便、安全，能保障機(jī)床精度的提高？通過(guò)分析研究，最終確定由絲杠來(lái)帶動(dòng)大拖板移動(dòng)來(lái)完成，借鑒了數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)原理。那么步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與絲桿的連接問(wèn)題如何解決？這是直接連接還是間接連接的問(wèn)題，會(huì)影響到最終的精度?？蒲薪M的教師經(jīng)分析研究，發(fā)現(xiàn)直接連接傳遞精度高，可以減少傳遞誤差，保證機(jī)床的加工精度。由計(jì)算機(jī)控制伺服電機(jī)，完成Z軸的軸向移動(dòng)。

3）解決機(jī)床X軸的移動(dòng)（中拖板徑向移動(dòng)）問(wèn)題。在原始機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中，X軸的移動(dòng)是由機(jī)床中拖板絲杠來(lái)帶動(dòng)，改為數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)應(yīng)如何解決？采用拋開機(jī)床原始系統(tǒng)的傳動(dòng)原理，采用由伺服電機(jī)拖動(dòng)的傳動(dòng)方法，即在中拖板絲杠上加裝伺服電機(jī)，以達(dá)到由計(jì)算機(jī)控制伺服電機(jī)，來(lái)完成X軸的徑向移動(dòng)。endprint

4）電氣的設(shè)計(jì)。在電氣設(shè)計(jì)方面考慮到為安全起見，采用兩套控制系統(tǒng)線路。

A路：控制原始機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。學(xué)生在普車實(shí)訓(xùn)時(shí)，可按照教學(xué)大綱和實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容，對(duì)車削加工的基本工作內(nèi)容進(jìn)行課題訓(xùn)練，包括外圓、端面、臺(tái)階、錐度、螺紋、鉆孔、鏜孔、攻絲、套絲、滾花等。

B路：控制改裝后數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)，Z軸和X軸的移動(dòng)完全由計(jì)算機(jī)控制伺服電機(jī)來(lái)完成，其中包括自動(dòng)換刀系統(tǒng)。通過(guò)編程來(lái)完成車床所加工的基本工作內(nèi)容（同上），達(dá)到完全符合數(shù)控機(jī)床的功能和指標(biāo)。

在學(xué)生前期實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，可采用普通車床系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)；轉(zhuǎn)入第二階段學(xué)生實(shí)訓(xùn)時(shí)，可進(jìn)行系統(tǒng)切換，轉(zhuǎn)入數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)一機(jī)兩用。這樣就節(jié)約了資金的投入，使學(xué)生在一臺(tái)機(jī)床上完成普車、數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容，達(dá)到數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)的目的。

5）在刀架的改裝設(shè)置上有以下兩種方案：

①拆掉小托板換數(shù)控刀架，但缺點(diǎn)是它失去了普通車床小托板車削內(nèi)外錐度的功能；

②保持原始刀架，手動(dòng)換刀，但它又失去了數(shù)控機(jī)床自動(dòng)換刀的功能。

經(jīng)研究論證，最終采用互換刀架的改進(jìn)方案，就相當(dāng)于更換機(jī)床附件比較簡(jiǎn)單方便，跟加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)安裝跟刀架，加工較粗長(zhǎng)工件安裝中心架和花盤、彎板一個(gè)道理。但在更換過(guò)程中要求簡(jiǎn)單方便、安全可靠。通過(guò)論證，符合以上技術(shù)要求，因此采用更換刀架的設(shè)計(jì)方案。普車實(shí)訓(xùn)將安裝原始刀架，數(shù)控實(shí)訓(xùn)將換成數(shù)控刀架，符合改裝設(shè)計(jì)要求，達(dá)到一機(jī)兩用。

6）改裝應(yīng)滿足以下基本條件。

①本著安全第一，數(shù)控和普通系統(tǒng)切換要有互鎖裝置系統(tǒng)。

②操作與互換方便，便于學(xué)生操作和使用，盡可能簡(jiǎn)

單，不能復(fù)雜化。

③零部件加工、安裝工藝要合理，盡可能提高零部件的加工精度，最終達(dá)到機(jī)床原始精度的效果。

④普車改數(shù)控的最終目的是一機(jī)兩用，同時(shí)還要達(dá)到兩個(gè)指標(biāo)：一是必須保證普通機(jī)床的原始機(jī)械系統(tǒng)并滿足普通車床所加工的基本工作內(nèi)容；二是改裝后的數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)、功能、精度等各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)和指標(biāo)，均應(yīng)合并達(dá)到數(shù)控機(jī)床的基本標(biāo)準(zhǔn)。

4 發(fā)展前景和推廣價(jià)值

目前各個(gè)職業(yè)院校普遍存在普通機(jī)床多、數(shù)控機(jī)床少的問(wèn)題，而市場(chǎng)的需求對(duì)數(shù)控專業(yè)缺口較大，如購(gòu)進(jìn)大量數(shù)控機(jī)床，需要有大量資金的投入。如果將普通機(jī)床改為數(shù)控機(jī)床，就擴(kuò)大了數(shù)控機(jī)床的數(shù)量，滿足了數(shù)控教學(xué)的需求。購(gòu)進(jìn)數(shù)控機(jī)床每臺(tái)在幾十萬(wàn)元（生產(chǎn)用機(jī)床），而改裝一臺(tái)費(fèi)用較少，每臺(tái)普通機(jī)床的改裝費(fèi)用在三萬(wàn)元左右。將普通機(jī)床改為數(shù)控機(jī)床，既擴(kuò)大了數(shù)控機(jī)床的數(shù)量，滿足了實(shí)訓(xùn)教學(xué)的需求，又可以減少資金的投入，解決數(shù)控機(jī)床數(shù)量不足的問(wèn)題。

另一方面，在機(jī)床改裝后，學(xué)生在教學(xué)實(shí)訓(xùn)過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)兩用，既可以利用普通機(jī)床系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，也可以用數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練。這樣在同一臺(tái)機(jī)床上，學(xué)生就可以對(duì)零件的加工做一一對(duì)比，激發(fā)積極性和開發(fā)創(chuàng)新意識(shí)。

通過(guò)一年多的實(shí)踐，在科研團(tuán)隊(duì)的共同努力下，提前完成“河南省技術(shù)裝備科研立項(xiàng)課題”（一機(jī)兩用）（立項(xiàng)編號(hào)：CZS220號(hào)），裝配調(diào)試成功，機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)（普通、數(shù)控）良好，系統(tǒng)切換正常。按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，各項(xiàng)功能指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，機(jī)床加工精度（數(shù)控）在原有普通車床基礎(chǔ)上X軸和Z軸均有所提高，達(dá)到預(yù)期目的。

總之，由于每臺(tái)機(jī)床改造資金投入較少，在中高職院校中可以將現(xiàn)有普通車床改造成為數(shù)控機(jī)床。一般普通機(jī)床的剛性和強(qiáng)度較好（但精度較低），都高于教學(xué)用數(shù)控機(jī)床（生產(chǎn)用數(shù)控機(jī)床除外），改裝后機(jī)床加工精度也能有所提高，也可作為生產(chǎn)機(jī)床來(lái)使用，對(duì)于生產(chǎn)科研和外協(xié)產(chǎn)品零件的加工都有發(fā)展?jié)摿?。本著?jié)約的原則，少花錢多辦事是值得推廣的研究課題。endprint