《电火花线切割机床》教学改革和实践

摘要：教学的目的是为了让学生掌握和应用所学的知识，线切割加工相对于传统加工方法有一定的区别，学生在学习和理解的过程中有一定的难度，更难以把所学的知识运用到设计加工实践中。通过对教学方法的改革，提出项目教学，极大的提高了学生对特种加工的掌握，在生产实践中研究探讨理解加深特种加工的学习内容，达到教学的目的。
关键词：线切割；教学改革；实践实训
随着社会生产的需要和科学技术的进步，20世纪40年代，前苏联科学家拉扎连柯夫妇研究开关触点遭受火花放电腐蚀损坏的现象和原因，发现电火花的瞬时高温可使局部的金属熔化、气化而被腐蚀掉，开创和发明了电火花加工。后来，由于各种先进技术的不断应用，产生了多种有别于传统机械加工的新加工方法。这些新加工方法从广义上定义为特种加工(NTM，Non-Traditional Machining)，也被称为非传统加工技术，其加工原理是将电、热、光、声、化学等能量或其组合施加到工件被加工的部位上，从而实现材料去除。电火花线切割加工机床是教学中最为常用和典型的特种加工机床之一。

一、电火花线切割加工的特点

(1) 工作原理：是通过电火花放电产生的热来熔解去除金属的，所以加工材料的难易与材料的硬度无关，加工中不存在显著的机械切削力。(2) 可以加工硬质合金等一切导电材料。(3) 最小角部半径有限制。线切割加工中最小角部半径为电极丝的半径加上加工间隙。(4)线切割加工是利用移动的细金属导线(铜丝或钼丝)做电极，对工件进行脉冲火花放电，切割成型的一种工艺方法。(5) 线切割加工中产品的形状是通过工作台按给定的控制程序移动而合成的，只对工件进行轮廓图形加工，余料仍可利用。(6) 线切割加工用移动的细金属导线(铜丝或钼丝)做电极。加工中由于电极丝连续移动，使新的电极丝不断地补充和替换在电蚀加工区受到损耗的电极丝，避免了电极损耗对加工精度的影响。(7) 线切割加工只能加工通孔及边缘，能方便地加工出小孔、形状复杂的窄缝及各种形状复杂的零件。

二、电火花线切割机床与传统的机械加工相比主要区别

(1) 不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量通过电子去除金属材料。(2) 加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力，故加工的难易与工件硬度无关。(3) 各种加工方法可以任意复合、扬长避短，形成新的工艺方法，更突出其优越性，便于扩大应用范围。

三、提高学生学习特种加工效率的重要性

由于特种加工完全颠覆了传统的切削加工思想，因此，学生在初学时往往无法理解其特点和加工过程，感到不理解很难学。另外，随着现代社会新材料、新加工技术的发展，对于机械类专业的学生又必须了解和掌握现代加工技术和手段，所以要求学生在校期间能够很好的理解和掌握特种加工的基本方法和理论。这就需要教师在教学方法和教学手段上采取新的措施，一方面加深学生对课堂知识的了解、掌握，另一方面提高学生学习的兴趣。

四、目前国内对于《特种加工》的教学情况

国内有的《特种加工》教材开发了相应的CAI演示课件，配合书本，应能提高学生对各种特种加工方法的理解，但就笔者多年教学实践发现，单纯配合CAI课件的特种加工教学虽能提高部分学生对特种加工基本过程的理解，但对教学效果提高并不是太大，究其原因主要有两方面：一是课件本身质量不高，制作粗糙、只能表现大致的加工过程，或者在投影仪上投影不清，学生对此印象不深；二是课后没有教学实践或实验教学相配合，达不到学以致用、强化认识的目的。上述原因导致学生学习流于形式，只是死记硬背一些加工的特征应付考试，考完就忘，在日常的机械设计当中几乎想不起来运用特种加工的方法来加工一些常规加工无法或加工困难的材料或零件表面，这与基于CDIO的现代教学理念是不相符的，因此，必须采取措施引导学生能够将所学知识充分应用到设计中，达到学有所用，学为所用和用为所学的目的。

五、通过实践研究总结出的教育方法

通过对知识学习的循序渐进 把教学改革之后的课程分八个部分来完成，我们称之为“八部走”来提高学生在实践和应用中的学习质量。
（一）、学习线切割加工基础内容，其中包括： 线切割加工的物理本质及特点、电火花线切割加工机床简介、主要工艺指标、电参数对工艺指标的影响、非电参数对工艺指标的影响、合理选择电火花线切割加工工艺、通过观看由往届学生参加的加工实践录像，进行总结。
这个时候的学生由于刚刚接触线切割加工，所以对所讲述的概念、工艺指标还很模糊，即使通过加工实践录像，对线切割有了初步的认识，但是还是问题重重，这个时候需要对问题进行总结。
（二）、解答 对不理解的知识点提出的问题，教师对其一一进行解答 同时展示往届同学们加工成果来提高同学们的学习热情。对加工所用钼丝和加工的不同成品工件进行讲解。让同学们进一步了解加工工具和加工工件的关系。
这个时候的同学明白了上次总结的问题，观看了加工工件和加工工具，产生了对生产加工的兴趣，尤其是看见往届同学加工的样品，自己也开始跃跃欲试。
（三）、针对学习 通过对线切割机床的说明书学习 掌握线切割加工机床基本术语和约定、界面及功能模块 通过实例进行强化学习。
单一的教师教，学生学，已经吸引不了同学们的兴趣，把机床说明书发给大家，通过以上的学习，联系说明书进行自己的知识结构组建，形成一个自己的理论概念，之后教师在半辅助的操作讲解，让理论和实践达到统一。
（四）、针对总结 总

摘自：毕业论文小结www.udooo.com

结出同学们在操作的时候上丝、紧丝、加工起点的应注意的问题、工件的装夹技巧，对于以上关键问题和同学们提出的问题进行加强学习，对错误操作进行改正。
这时候对于同学们，线切割的准备工作尤为重要，因为它直接影响到你加工工件的精度，是要求最为严格的部分。教师需要一边演示一边讲解，同学们操作时如有错误立即纠正，针对错误讲解这种做法所带来的影响，其中包括理论的原因和实践的原因，加深同学们对理论知识和实践知识的统一。
（五）、实践 给出练习题目 通过对题目的设计，让同学们掌握设计技巧，之后加工，测量尺寸，改进补偿量，再进行加工，达到标准。
此练习题目重点在于对加工零件的设计和尺寸补偿，反复练习到达要求，进行模拟加工，查看加工路线的正确性。最后进行加工，检查加工工件表面粗糙度和尺寸的范围。写出包涵系数选择在内的总结报告。

(六)、设计 参加到校企合作中的一个环节中去，对零件进行设计。

通过校企合作的有利条件，挑选生产加工中可以线切割加工的零件部分，通过产品各个部分组装时候的精度和表面出粗糙度的制约，来检查同学们生产实践的程度。这一教法也是项目教学法。

(七)、加工 首先试加工，达到标准之后，每人加工6个工件。

为了不浪费原材料，进行试切，加工熟练的同学可以指导比较生疏的同学，共同讨论加工细节，要求每人加工6个标准零件。
（八）、检测总结 对加工出的工件进行检测 之后进行安装 总结出加工零件时各个参数的选择 加工各种零件时 参数的范围。
让同学们参与到组装的环节，感受劳动成果，加强学习兴趣，增加成就感。
“八部走”是一个依靠项目教学法为基础的步骤学习，通过一步一步的深入学习、研究、探讨、总结。教学的目的明确，是为了以学生学会为目的，这样我们在教学的时候是采用了反复指正的过程，通过教学的过程带动学生们主动思考，对有疑问的问题及时进行解答，实践，再解答。通过理论和实践的解答让同学们达到熟练掌握的程度。
培养大量具有工程实践能力的人才，需要不断探索和改革，不断实践和总结。在项目教学中，将不断地进行改革尝试，进一步引入一些新技术的实习项目，使学生通过实习，进一步提高自学能力、思维能力和创新能力，进一步提高分析能力、理论设计能力和实际动手能力，使金工实习在复合型人才的培养过程中发挥更大的作用。
参考文献
. 任永良《特种加工》教学改革及实践 经济研究导刊2010年 第3l期
. 周卫民特种加工实习教学改革的探索与实践浙江科技学院学报，第20卷第1期，2008年3月