论文部分内容阅读
摘要：针对数控加工技术中重点内容“固定循环”的公开课教学安排，根据化繁为简的思路，通过动画、录像、仿真等多媒体手段和谐音联想、记忆口诀等记忆方法的运用，从复习、引入、主讲内容和小结等方面探讨该课程的教学问题，以期提高教学质量。
关键词：数控加工技术；公开课；固定循环；仿真；动画
中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1672-5727（2011）05-0154-02
数控加工技术是我校高职开设的一门专业课，其中的固定循环功能是数控铣床编程的重、难点内容。由于固定循环实际上是多个基本动作的复合，而每个基本动作又可对应某条基本指令，所以它是之前所讲铣床编程基础的深化，同时又是简化编程的重要部分，所以在这个学期的公开课中，笔者以这个典型内容作为讲课的主题。围绕化繁为简的思路，在备课和教学过程中总结了一些经验，现通过本文与同行分享。
复习环节的设计
复习是一个承上启下的环节，将新课中涉及的已授课程的主要内容，以提问的形式，让学生先思考热身，为运用旧知识解决新问题做好准备。固定循环指令是孔加工指令，它是把一系列典型的加工动作预先编好程序，存储在内存中，然后用包含G代码的一个程序段调用，而这些典型动作都是由快速点定位指令和直线插补指令控制。所以，笔者在復习环节中对学生提出了以下三个问题，分别是：（1）快进或快退的动作用什么指令(代码)表示？（2）直线切削的动作用什么指令(代码)表示？（3）钻、镗削和攻丝这些加工对象有什么共同特点？
通过复习环节，学生温习了G00、G01代码的功能，明确了钻、镗削和攻丝这些加工方法都是用来加工孔的。
导入环节的设计
导入环节是以提高学生学习新课的兴趣为目的，并为后续讲授新课中的难点内容作铺垫。在此环节，笔者通过多媒体放两段数控孔加工的视频，一段视频是用深孔钻加工多排孔的工件（参见图1），另一段则是用镗刀加工单孔的flash动画（参见图2）。在放视频之前，笔者要求学生通过观察孔加工的过程，说出这两种不同的孔加工方法都由哪些动作组成。待学生看完视频后，通过总结多名学生的回答，把孔加工的基本动作在板书中列出。
主课内容设计
（一）主课内容的层次设计
按照由浅到深、循序渐进的原则，主课的讲课层次如表1所示。
（二）各层次的讲课技巧列举
循环加工指令的定义经过导入环节中的提问，学生知道了孔加工都是由固定的孔位平面定位、快速引进、工作进给、快速退回等基本动作组成的，这些动作如果用以前的G00、G01指令去写程序，起码要4条程序段。既然这些程序段的顺序都是相同的，我们可以用一个代码代表几行程序，这样就可以达到简化编译的目的。这种包含了典型动作循环的G代码就称为循环指令。
循环加工指令的动作组成动作组成是掌握固定循环加工指令的关键，因为后面的指令格式中各参数的设置就是围绕这些动作的坐标和工作形式设置的。通过PowerPoint的自定义动画功能，将各个动作按加工顺序显示在屏幕上，如图3所示。
固定循环的程序格式总格式为G90(G91)G99(G98)G73(~G89)X_Y_Z_R_Q_P_I_J_F_L_，如表2所示。
1.G98、G99的学习
G98、G99为孔加工完后的回退方式指令。G98为返回初始平面高度处，G99为返回安全平面高度处。
当某孔加工完后还有其他同类孔需要接续加工时，一般使用G99指令，只有当全部同类孔加工完成后或孔间有比较高的障碍需跳跃时，才使用G98指令，这样可节省抬刀时间。
为方便学生记忆，用谐音记忆法和联想记忆法，G98的“98”谐音是“酒吧”，可将之与“返回初始平面高度处”联系起来，即在酒吧喝了酒之后，人都飘飘然，升到了最高点（即初始平面）。而G99就不用再记，学生都知道是剩下的较低的安全平面了。
2.G73(~G89)的学习
这部分指令较多，向学生讲解时可采用分类法，按表2第五列“用途”分为四大类。第一类为深孔加工类，指令有两个就是G73和G83，它们的最大特点是Z向加工动作是间歇进给。第二类为攻螺纹类，指令有两个就是G74和G84，它们的最大特点是Z向回退动作不是快退，而是给加工动作的转速相同，而转向相反。第三类为钻孔类，指令有两个就是G81和G82，其中G81加工通孔，G82加工盲孔，它比G81多了一个孔底暂停的动作。最后一类是镗孔类，包括G76、G85-G89，其中G76是精镗，孔底有准停向横向让刀的动作，G87为反镗，进刀方向跟其他的相反。
各加工方式编程举例以高速深孔加工和一般深孔加工为例，通过比较学习法，让学生深入理解不同加工方式下加工动作的细微差别。通过数控加工仿真系统模拟出真实环境下的编程及刀具加工过程，在操作界面中分别输入以下两段程序（见图4）。这两段程序几乎完全一样，只在N20的程序行中的G73改为G83，然后分别用单步运行和自动循环方式进行加工演示。其中，在单步运行方式中（见图5），重点结合演示图的坐标数据讲解G92指令的功能和固定循环深孔加工指令中Q参数的间歇进给动作。而在自动循环方式中（见图6），则重点比较G73和G83两种深孔循环的间歇进给动作的不同，从而让学生理解同一种加工方法为什么可有多个不同代码（特别是镗削加工）来选择。
小结环节的设计
本堂课的重点是固定循环五个基本动作的组成及顺序，而另一重点即难点则是固定循环指令格式，特别是加工方式的代码。故笔者将这些重、难点用记忆口诀的方式作总结，让学生在朗读过程中去思考和记忆，在朗读过程中结束本堂公开课。
固定循环记忆口诀如下：固定循环有五步；快移孔心降安全；工进孔底有动作；快退安全或初始；攻丝进退分正反；深孔加工要间歇；精镗考虑要横让。
综上所述，本次公开课由于运用了多媒体辅助教学，生动直观，重点突出，难点化解得法，重视启发，激发了学生的学习兴趣，课后学生普遍反映听课较轻松，内容很充实。听课教师在讨论中也肯定了本次教学的精心组织和教学效果，并指出如能在与学生互动方面加强则更好，笔者会在日后的教学中继续改进。
参考文献：
[1]关雄飞.数控机床与编程技术[M].北京：清华大学出版社，2008.
[2]范超毅.数控技术课程设计[M].武汉：华中科技大学出版社，2006.
[3]陈建军.数控铣床与加工中心操作与编程训练及实例[M].北京：机械工业出版社，2008.
[4]王蕙.教育学[M].广州：广东人民出版社，2005.
[5]林振海，陈伟锋.心理学[M].广州：广东高等教育出版社，1997.
作者简介：
郭志斌（1976—），男，广东江门人，江门市高级技工学校讲师，研究方向为机械类专业课教学。
（本文责任编辑：谢良才）
关键词：数控加工技术；公开课；固定循环；仿真；动画
中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1672-5727（2011）05-0154-02
数控加工技术是我校高职开设的一门专业课，其中的固定循环功能是数控铣床编程的重、难点内容。由于固定循环实际上是多个基本动作的复合，而每个基本动作又可对应某条基本指令，所以它是之前所讲铣床编程基础的深化，同时又是简化编程的重要部分，所以在这个学期的公开课中，笔者以这个典型内容作为讲课的主题。围绕化繁为简的思路，在备课和教学过程中总结了一些经验，现通过本文与同行分享。
复习环节的设计
复习是一个承上启下的环节，将新课中涉及的已授课程的主要内容，以提问的形式，让学生先思考热身，为运用旧知识解决新问题做好准备。固定循环指令是孔加工指令，它是把一系列典型的加工动作预先编好程序，存储在内存中，然后用包含G代码的一个程序段调用，而这些典型动作都是由快速点定位指令和直线插补指令控制。所以，笔者在復习环节中对学生提出了以下三个问题，分别是：（1）快进或快退的动作用什么指令(代码)表示？（2）直线切削的动作用什么指令(代码)表示？（3）钻、镗削和攻丝这些加工对象有什么共同特点？
通过复习环节，学生温习了G00、G01代码的功能，明确了钻、镗削和攻丝这些加工方法都是用来加工孔的。
导入环节的设计
导入环节是以提高学生学习新课的兴趣为目的，并为后续讲授新课中的难点内容作铺垫。在此环节，笔者通过多媒体放两段数控孔加工的视频，一段视频是用深孔钻加工多排孔的工件（参见图1），另一段则是用镗刀加工单孔的flash动画（参见图2）。在放视频之前，笔者要求学生通过观察孔加工的过程，说出这两种不同的孔加工方法都由哪些动作组成。待学生看完视频后，通过总结多名学生的回答，把孔加工的基本动作在板书中列出。
主课内容设计
（一）主课内容的层次设计
按照由浅到深、循序渐进的原则，主课的讲课层次如表1所示。
（二）各层次的讲课技巧列举
循环加工指令的定义经过导入环节中的提问，学生知道了孔加工都是由固定的孔位平面定位、快速引进、工作进给、快速退回等基本动作组成的，这些动作如果用以前的G00、G01指令去写程序，起码要4条程序段。既然这些程序段的顺序都是相同的，我们可以用一个代码代表几行程序，这样就可以达到简化编译的目的。这种包含了典型动作循环的G代码就称为循环指令。
循环加工指令的动作组成动作组成是掌握固定循环加工指令的关键，因为后面的指令格式中各参数的设置就是围绕这些动作的坐标和工作形式设置的。通过PowerPoint的自定义动画功能，将各个动作按加工顺序显示在屏幕上，如图3所示。
固定循环的程序格式总格式为G90(G91)G99(G98)G73(~G89)X_Y_Z_R_Q_P_I_J_F_L_，如表2所示。
1.G98、G99的学习
G98、G99为孔加工完后的回退方式指令。G98为返回初始平面高度处，G99为返回安全平面高度处。
当某孔加工完后还有其他同类孔需要接续加工时，一般使用G99指令，只有当全部同类孔加工完成后或孔间有比较高的障碍需跳跃时，才使用G98指令，这样可节省抬刀时间。
为方便学生记忆，用谐音记忆法和联想记忆法，G98的“98”谐音是“酒吧”，可将之与“返回初始平面高度处”联系起来，即在酒吧喝了酒之后，人都飘飘然，升到了最高点（即初始平面）。而G99就不用再记，学生都知道是剩下的较低的安全平面了。
2.G73(~G89)的学习
这部分指令较多，向学生讲解时可采用分类法，按表2第五列“用途”分为四大类。第一类为深孔加工类，指令有两个就是G73和G83，它们的最大特点是Z向加工动作是间歇进给。第二类为攻螺纹类，指令有两个就是G74和G84，它们的最大特点是Z向回退动作不是快退，而是给加工动作的转速相同，而转向相反。第三类为钻孔类，指令有两个就是G81和G82，其中G81加工通孔，G82加工盲孔，它比G81多了一个孔底暂停的动作。最后一类是镗孔类，包括G76、G85-G89，其中G76是精镗，孔底有准停向横向让刀的动作，G87为反镗，进刀方向跟其他的相反。
各加工方式编程举例以高速深孔加工和一般深孔加工为例，通过比较学习法，让学生深入理解不同加工方式下加工动作的细微差别。通过数控加工仿真系统模拟出真实环境下的编程及刀具加工过程，在操作界面中分别输入以下两段程序（见图4）。这两段程序几乎完全一样，只在N20的程序行中的G73改为G83，然后分别用单步运行和自动循环方式进行加工演示。其中，在单步运行方式中（见图5），重点结合演示图的坐标数据讲解G92指令的功能和固定循环深孔加工指令中Q参数的间歇进给动作。而在自动循环方式中（见图6），则重点比较G73和G83两种深孔循环的间歇进给动作的不同，从而让学生理解同一种加工方法为什么可有多个不同代码（特别是镗削加工）来选择。
小结环节的设计
本堂课的重点是固定循环五个基本动作的组成及顺序，而另一重点即难点则是固定循环指令格式，特别是加工方式的代码。故笔者将这些重、难点用记忆口诀的方式作总结，让学生在朗读过程中去思考和记忆，在朗读过程中结束本堂公开课。
固定循环记忆口诀如下：固定循环有五步；快移孔心降安全；工进孔底有动作；快退安全或初始；攻丝进退分正反；深孔加工要间歇；精镗考虑要横让。
综上所述，本次公开课由于运用了多媒体辅助教学，生动直观，重点突出，难点化解得法，重视启发，激发了学生的学习兴趣，课后学生普遍反映听课较轻松，内容很充实。听课教师在讨论中也肯定了本次教学的精心组织和教学效果，并指出如能在与学生互动方面加强则更好，笔者会在日后的教学中继续改进。
参考文献：
[1]关雄飞.数控机床与编程技术[M].北京：清华大学出版社，2008.
[2]范超毅.数控技术课程设计[M].武汉：华中科技大学出版社，2006.
[3]陈建军.数控铣床与加工中心操作与编程训练及实例[M].北京：机械工业出版社，2008.
[4]王蕙.教育学[M].广州：广东人民出版社，2005.
[5]林振海，陈伟锋.心理学[M].广州：广东高等教育出版社，1997.
作者简介：
郭志斌（1976—），男，广东江门人，江门市高级技工学校讲师，研究方向为机械类专业课教学。
（本文责任编辑：谢良才）