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自制教學(xué)儀器設(shè)備應(yīng)用于課程教學(xué)的做法近年在高校課程實驗教學(xué)中備受重視且已得到廣泛推廣，其 成效已經(jīng)顯現(xiàn)。孟書云等[1]研制了一套數(shù)控仿真實驗平臺應(yīng)用于數(shù)控原理與系統(tǒng)等相關(guān)課程的實踐教學(xué)； 有些自制教具[2,3]以典型產(chǎn)品為載體進(jìn)行了工學(xué)結(jié)合的教學(xué)模式改革，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力；王華權(quán)等[4]研制了便攜式數(shù)控機(jī)床用于數(shù)控加工教學(xué)及培訓(xùn)。這些 措施有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升了學(xué)習(xí)效果。 同時筆者也注意到，類似的基于自制教具的教學(xué)絕大 部分還只側(cè)重或面向某些單一課程，有的甚至只立足 于某些局部知識點的應(yīng)用。筆者認(rèn)為，既然教具是自 主研制開發(fā)的，特別是針對機(jī)械專業(yè)而言，可以把工業(yè)級產(chǎn)品作為教具的開發(fā)對象，將其研制開發(fā) 過程與學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)過程結(jié)合起來，著眼于產(chǎn)品從 設(shè)計、制造等過程所蘊含的理論原理和技術(shù)要素，梳 理出多門相關(guān)課程的知識點和技能點與之充分對接， 使學(xué)做相融，讓學(xué)生更系統(tǒng)、更有機(jī)完整地理解專業(yè) 理論知識的應(yīng)用，使學(xué)生自覺地融合各課程知識和技 能解決復(fù)雜工程問題，進(jìn)行產(chǎn)品的開發(fā)和工程實踐。 以機(jī)械專業(yè)為例，數(shù)控機(jī)床就是一類典型的機(jī)電一體 化產(chǎn)品，數(shù)控機(jī)床中的小型數(shù)控雕銑機(jī)非常適合作為 機(jī)電類專業(yè)相關(guān)課程的實驗教具。為此，研究設(shè)計研 制了代小型雕銑機(jī)作為典型產(chǎn)品教具，基于本教 具，將其從結(jié)構(gòu)設(shè)計、零件加工制造、裝配以及電氣 系統(tǒng)設(shè)計、研制、軟件開發(fā)、聯(lián)機(jī)調(diào)試到質(zhì)量檢測等生產(chǎn)全過程融入相關(guān)課程教學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生在使用教具的同時，又在學(xué)習(xí)專業(yè)課程的過程中研制開發(fā)新一代的教具。
1 數(shù)控雕銑機(jī)教具簡介
小型數(shù)控雕銑機(jī)整機(jī)尺寸為300 mm×350 mm× 350 mm，加工工作區(qū)域為100 mm×150 mm×50 mm， 加工精度為0.01 mm，其結(jié)構(gòu)外形如圖1所示。機(jī)身Y 軸運動工作臺置于底座支架上，X軸運動工作臺橫跨于立柱支承上，Z軸運動工作臺及主軸電機(jī)掛載于X軸運動工作臺上。機(jī)身支承和聯(lián)結(jié)部件采用2040鋁型材和電木板制作，機(jī)身總重量為8 kg。為便于維護(hù)和修配，整機(jī)除主軸固定架和機(jī)身支承以外的零件均選用標(biāo)準(zhǔn)件；此外，本裝置的開放式本體結(jié)構(gòu)，易于學(xué)生觀察機(jī)床各機(jī)構(gòu)的運動，也便于學(xué)生完成機(jī)構(gòu)的拆裝和調(diào)試。