基于电主轴的机电一体化项目教学初探
时间：2020-05-26 07:53:27 来源：达达文档网 本文已影响 人 
摘 要 本文围绕机电一体化中高职贯通专业培养目标与课程体系，初步探索了基于电主轴这一数控机床关键功能部件的项目教学设计，分析了电主轴部件所承载的专业知识点，设计了核心课程的项目教学内容，为机电一体化专业课程建设提供了一个有益的项目教学改革思路。
关键词 项目教学 机电一体化专业 电主轴 教学设计
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2019.06.044
Exploration of Mechatronics Project Teaching Based on Electric Spindle
CAO Zhihong
（Shanghai Technician School， Shanghai 200437）
Abstract Focusing on the training objectives and curriculum system of the penetrating specialty in Mechatronics， this paper preliminarily explores the project teaching design based on motorized spindle， which is the key functional component of CNC machine tools， analyses the professional knowledge points carried by motorized spindle components， designs the project teaching content of the core course， and provides a beneficial project teaching reform thought for the course construction of Mechatronics specialty.
Keywords project teaching； Mechatronics； electric spindle； teaching design
0 绪论
项目教学有利于调动学生学习的兴趣，有利于学生理论与实践知识的融合学习，有利于提高教学效果与教学目标的达成，有利于学以致用，反哺理论知识的深度获取。然而，项目教学中起引领、贯穿教学知识点与内容重要作用的“项目”的确定，并非易事。选取合适作为课程教学的项目，需要具有如下特点：一是项目应具有集课程各知识点的典型性、代表性，二是項目技术内容应是教师能够娴熟驾驭和掌握的，三是项目应具有企业实践应用性，四是项目应具有一定的技术先进性或时代性。需要教师、教研团队、专业建设与项目开发小组去企业、去科研院所去挖掘、去海选。
电主轴（ElectricSpindle，Motor Spindle）是近些年来在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术。它包括电主轴本身及其附件：高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置等，是典型的机电一体化功能部件。电主轴融合“机”和“电”代表性知识点于一体，具技术先进性、企业实践性，是机电一体化专业项目教学任务设计与实施良好的载体，可确立为机电一体化专业教学中的一个典型项目。本文基于电主轴这一功能部件进行机电一体化项目教学设计探索。
1 机电一体化专业人才培养
1.1 培养目标
机电一体化专业将机械、电子与计算机技术紧密结合在一起，涉及现代先进制造技术、通信技术、检测控制等学科领域。我校机电一体化中高职贯通专业主要培养在生产、服务一线能从事以数控机床为代表的数字控制工业装备的安装、调试、检测和维修等工作，具有可持续发展潜力的高端技术技能型人才。培养学生在专业知识上掌握基础理论知识、电气控制及PLC控制、电机调速、数控机床结构、机械装配等知识，在职业能力上具有机床电气控制电路设计与维护、机电设备（包括数控机床）装调与维护等能力。
1.2 课程体系
机电一体化专业围绕机电一体化设备安装与调试、运行与维护等方面高端应用性专门人才所需要的知识和能力组织教学，整合理论与实践知识。课程体系分为基础、机械、电控、机电综合以及数控维修等五大模块课程。除语数外、计算机等基础能力模块课程外，专业能力模块课程设置见表1所示。该课程体系体现为以机械技术为基础、电气控制为核心、重点在机电设备维护与维修技术上，其中，机械设计基础、PLC技术与应用、传感器技术、电机拖动与控制、数控机床故障诊断与维修等课程之间具有较强的衔接与递进关系，需要有一个实体项目作为载体将这些课程的内容有机结合与串联起来，使学生学以致用，学习的理论知识有的放矢，在项目载体上做深入实践，反哺、提升理论认识。
表1 机电一体化中高职贯通专业能力模块课程设置
2 项目教学设计初探
为落实课程体系的项目教学实施，采用“项目引导+任务驱动”教学方法，以典型产品为载体，设计实践活动；将典型的机电结构及其维护维修案例嵌入到课程的项目教学中。
电主轴作为现代数控机床的一个重要功能部件（其结构简图如图1所示），它蕴含电机拖动与控制、变频调速技术、机械设计基础、电工电子技术、工程图识读与绘制等机电一体化专业课程的诸多知识点，融合高速轴承、高速电机、冷却和润滑、内置脉冲编码器、自动换刀装置、高速刀具装卡以及高频变频装置等技术。本机电一体化项目教学确定电主轴这一典型机电产品作为专业课程体系的项目载体，科学设计子任务，达成相应的理论与技能教学目标。此方案既具有技术先进性，又具有企业应用与实践价值，对于教师能力的自我提升及其教育教学改革实施都是良好的项目载体。
电主轴项目教学初步设计思路如图2所示。在“工程图识读与绘制”中完成电主轴功能及其结构的认知教学，使学生学会识读并绘制电主轴部件的装配图，能够根据装配图绘制其主要零件的二维图。在“机械设计基础”课程中，完成轴类零件、轴承、壳体、润滑与冷却装置、刀具装卡等零部件的结构设计原理教学，使学生掌握电主轴部件中各零部件的结构特征与设计要求。在“电工电子技术”课程中让学生能够理解电路原理，看懂电子电路接线图。在“电机拖动与控制”课程中，完成电机原理与电机驱动技术讲授，使学生掌握电主轴的“机”“电”合二为一的技术内涵，同时在课程中嵌入变频调速技术内容的教学，使学生理解变频调速技术原理及其在主轴快速启停调速控制中的实际应用。深入的子任务内容提炼与设计将在后续研究中完成。
3 结语
本文初步探索了基于电主轴这一关键的数控机床功能部件的项目教学设计，较为深入地分解了电主轴部件蕴含的各知识点，联系课程体系，设计了核心课程的项目教学内容，为机电一体化中高职贯通专业课程建设提供了一个有益的项目教学改革思路。
参考文献
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