数控线切割教学的探索与实践-东南大学机电综合工程训练中心.docVIP

数控线切割教学的探索与实践 裴文中 牛银迪 （清华大学基础工业训练中心，北京，100084） 摘 要： 清华大学基础工业训练中心充分发挥线切割实验室资源，为本科生开设“实验科研探究”课程单元——《揭开牵引机构发明专利的神秘面纱》，使学生了解发明专利的内容，给学生更多动手操作的机会，受到学生好评。本文重点介绍实验室科研探究课程的具体内容，结合学生的反馈，探讨其对数控线切割教学改革的实际意义。 关键词： 数控线切割；工程训练 引言 清华大学自2007年开始开设“实验室科研探究”课程，以实验室为依托，筛选一批典型的科研项目和成果，分别组成内容相对独立的教学单元（每个单元2学时）。由高水平教师和有经验的工程技术人员现身说法，用通俗的语言和直观的形式全方位展示科研过程，与同学们进行讨论交流，分享自己的经验教训、心得体会。 随着数控线切割实验的进展和思考的深入，现行的线切割教学过程虽然得到了一些学生的好评，仍不能让学生体会到先进加工技术在实际生产中应用。为了进一步落实学校的实践教育教学形式从而获得在真实生活情境中发现问题、解决问题的方法 2 课程详细内容（分为理论内容和实践内容） 2.1理论内容 工作原理：便携式下肢骨折牵引架的实物参照是拉杆皮箱的拉杆，其特点是轻便、 可伸缩，但不能承受单向轴向力1所示），按动手把滑块使拉线产生受力，拉线拉动棘爪绕着转轴旋转与牙槽脱开，这样组件2就可以沿着组件1的方向移动；当松开滑块，棘爪在弹簧的作用下绕着转轴旋转恢复，与牙形紧扣，将组件2单方向锁住。 图1便携式下肢骨折牵引架结构原理图 核心技术牵引架发明专利的关键，是利用了先进制造工艺电火花数控线切割技术，解决了在圆管内壁实现单向受力牙形的加工（如图2所示）。这一突破使得牵引架具备了体积小、重量轻、便于携带、牵引可靠等特点，满足用户要求。 随着新技术新工艺的发展，使工程师们的设计思路更加宽阔，牵引架发明专利，就是先进制造工艺技术在机械创新设计中的应用案例。没有电火花数控线切割加工技术就不能在圆管内壁完成单向受力牙形的加工，也就没有该项发明。 因此发明创造不是凭空而来，通常要依托某一实物为参照，与新技术新工艺的发展紧密相连，而且发明创造就在我们工作和生活中。 图2 加工内壁、外壁外形图 2.2实践内容：光驱齿轮修复 2.2.1 拆卸光驱，取下所要修复的齿轮（如图3所示）： 方式：每人一个进行光驱拆除。 注意：拆卸之间必须保证光驱仓门处于打开状态；在卸掉仓门的时候注意两边的卡柱。 图3光驱所要修复的齿轮 2.2.2 对齿轮进行测量 方法：利用游标卡尺测量齿轮的外径，即齿顶圆da值；数清齿轮圆周上的齿数，即Z值；通过公式da=（Z+2×Hax）×mm=？；测量齿轮连接孔内径，即Dm值 。 注意：测量的数据保留毫米整数位。 2.2.3分别开始加工（分两组同时进行a和b步骤） a) 在事先做好的v型轮中心切齿轮外形（如图4所示） 方法：将钼丝穿入齿轮毛坯孔中，利用机床自动找中心功能，完成钼丝定位，编制齿轮程序并加入补偿值，切割制作内齿轮。 注意：自动找中心操作，一定要将机床的工作台锁住，并关闭脉冲电源； 补充：补偿值=钼丝的半径（加工时需测量）+ 放电间隙； 加正补偿可以不输“+”号，加负补偿是需在数据前输入“-”。 图4 v型轮加工前后 b）5所示） 方法：将钼丝穿入齿轮毛坯孔中，目测使钼丝处于已 有的孔的中心处，首先切割齿轮中心的连接孔，然后切割齿轮外形。 注意：编程时加补偿值。 2.2.4将加工好的两个零件进行配合（图6所示） 方法：用手将加工好的零件进行配合。 注意：在配合压时一定要将两零件形状对准确。 图5 配合小齿轮 图6 配合零件与原来零件对比（左为配合零件） 2.2.5 将完成的齿轮装入光驱恢复并检验 方法：把零件装入，恢复光驱，插上电源，按动仓门。 注意：在将零件装入之前将内孔用钻头倒角，便于和光驱销钉连接。 现象：观察光驱仓门是否能够正常打开。 由于光驱上的齿轮比较小，用常规的方法难以加工，由于线切割只能加工导电的材料，所以选用硬铝作为加工的材料，在零件配合的时候也比较方便，加工的成品的重量也比较轻，基本符合所替代齿轮的性能。 3 本科学生对我们实验室科研探究课程单元的评价 “如何才能培养出这种能力呢？靠学习，更要靠实践。而实践能力恰恰是我国教育的薄弱环节。通过这次的课程，锻炼了我们实践的能力，更重要的是接近于实际工作的实践而不是一些教科书写滥的没有实际意义的实验。”(09级基础科学实验班 刘苏齐） “通过这次学习，我不仅了解了发明专利诞生的过程，更加深了对工业生产创造过程的理解，拓宽