"РОЛЬ ИЗУЧЕНИЯ СИСТЕМЫ КООРДИНАТ В ПРОФЕССИОНАЛЬНОМ ОБУЧЕНИИ СТАНОЧНИКА (МЕТАЛЛООБРАБОТКА)"

Роль изучения системы координат в профессиональном обучении станочника (металлообработка)

Аннотация.

В рамках преподавания дисциплины математика будущие станочники получают необходимые навыки аналитического мышления, развивают пространственное воображение и память.

Все эти навыки играют основополагающую роль при изучении специальных теоретических дисциплин и практическом применении полученных знаний в мастерских и на производстве. Владение математическим аппаратом позволяет успешно освоить профессиональные области знаний, особенно технические науки, и в дальнейшем стремиться к более высокому уровню образования и использованию современного оборудования.

In the framework of teaching mathematics, future operators receive the necessary skills of analytical thinking, develop spatial imagination and memory.

All of these skills play a fundamental role in the study of special theoretical disciplines and practical application of the knowledge gained in the workshops and in the workplace. The possession of mathematical apparatus allows to successfully develop a professional area of expertise, especially technical expertise, and continue to strive for a higher level of education and the use of modern equipment.

Ключевые слова:

Металлообработка (METALWORKING),станочник (MACHINE TOOL OPERATOR), система координат (COORDINATE SYSTEM).

Современное оборудование во многих производственных областях стало функциональнее, точнее, быстрее, проще в обращении для человека, но при этом значительно сложнее в собственном устройстве. То, что раньше в изготовлении деталей требовало работы большого количества специалистов сейчас по силам выполнить всего одному человеку, но только профессионально подготовленному по современным стандартам и технологиям.

Сегодня для станков с ЧПУ принята единая система координат, рекомендуемая Международной организацией по стандартизации ИСО: прямоугольная система координат, которую часто называют также декартовой системой координат. Эта система координат в общем случае содержит три оси X, Y и Z, имеющие общую точку пересечения и одинаковый геометрический масштаб, и расположенные взаимно перпендикулярно друг к другу в пространстве.

Рис.1. Расположение основных точек на фрезерном станке

Для будущих станочников профессионально значимым является умение находить область определения и значения функций, знание свойств элементарных функций, умение строить и читать графики функций, т. к. язык функциональных зависимостей является базисным в соответствующей технической документации, применяемой на производстве.

В связи с широким применением на специальных предметах и на производстве разнообразных измерительных инструментов, в основном стоит обращать внимание при изучении математики на задачный материал, связанный с переходом от одних единиц измерения к другим.

Образцы применения теоретического материала при изучении курса «Математика» для профессии «Станочник»: В теме: «Векторы в пространстве» при рассмотрении вопроса «Прямоугольная система координат в пространстве» предлагается рассмотреть в горизонтально-фрезерных консольных станках расположение шпинделя (горизонтальное) и стола, который перемещается в трёх взаимно-перпендикулярных направлениях (продольное, поперечное и вертикальное) [2; 3].

В теме: «Многогранники» при рассмотрении фигуры параллелепипед наглядным является рассмотрение процесса резанья, через силу резанья, которая проецируется на три выбранные оси – х; у и z (рисунок 1). При этом ось х совпадает с осью заготовки, ось у перпендикулярна оси х,  ось z направлена касательно к плоскости резания, тогда сила резания (R) является диагональю параллелепипеда, а её составляющие Р_х; Р_у; Р_z – его гранями [4].

Рис. 2: Силы, действующие на резец при точении

Так, например, при программировании смещения нулевой точки детали с помощью функций G54, G55, G56, G57, G58, G59 программируется задание координат нулевой точки детали в абсолютной системе координат станка. Благодаря тому, что программирование координат возможно с использованием четырех различных функций, в памяти ЧПУ одновременно может быть задано и сохранено шесть внешне различных варианта расположения нулевой точки детали.

В ходе выполнения УП система ЧПУ определяет позицию каждой текущей точки относительно назначенной точки отсчета системы координат. Обычно по соображениям удобства работы в качестве начальной точки отсчета выбирается нулевая точка станка или угловая точка контура заготовки, или точка, соответствующая риске, нанесенной режущим инструментом на заготовку, и т.п. В большинстве случаев такая точка отсчета обычно не совпадает с размерной базой детали, вследствие чего появляется необходимость в пересчете координат точек, по которым описывается траектория перемещения инструмента.

Чтобы избежать этого пересчета, удобно воспользоваться функциями G54…G57, с помощью которых точкой отсчета при обработке можно задать размерную базу обрабатываемой заготовки. Как правило, при фрезерной обработке на станке с ЧПУ точка отсчета (нулевая точка детали) назначается свободно, исходя из особенностей процесса обработки  данной заготовки (например, точка P0).

Возможность задавать и сохранять в памяти ЧПУ четыре различных варианта расположения нулевой точки детали особенно важно в том случае, когда необходима фрезерная обработка с разных сторон заготовки.

Пример: Дана заготовка обрабатываемой детали в виде параллелепипеда, имеющего следующие размеры:

· L = 108, H = 39, B = 45.

Начальная нулевая точка назначена в точке P0.

Нулевая точка детали назначается от начальной нулевой точки P0 в вершинах разных углов контура обрабатываемой детали – в точках W1, W2, W3, W4.

Рассмотрим процесс числового программирования управления станка для смещения координат нулевой точки детали из точки P₀:

Первый вариант записи команд:

· Для точки W₁: G54 X0 Y0 Z39.

· Для точки W₂: G55 X0 Y45 Z39.

· Для точки W₃: G56 X108 Y45 Z39.

Для точки W₄: G57 X108 Y0 Z0.

Рис.3. Программирование смещения нулевой точки

Назначаемые при помощи функций G54…G59 новые значения координат нулевой точки детали всегда задаются в абсолютной системе координат станка относительно его нулевой точки, независимо от количества назначений.

Функции G54…G57 – модальные. Заданные значения координат нулевой точки заготовки остаются действующими даже при замене УП до тех пор, пока они не будут переназначены.

Если смещение нулевой точки заготовки производится параллельно каким-либо осям координат, то по данным осям значения координат начальной и конечной точек перемещения совпадают.

Таким образом, стоит отметить, что достаточный уровень систематизации знаний студентов НПО может быть достигнут только при осуществлении межпредметных связей, которые показывают целостность научной картины мира, устанавливают связи в изучении основ наук с профессиональной подготовкой студентов.

В рамках преподавания дисциплины математика будущие станочники получают необходимые навыки аналитического мышления, развивают пространственное воображение и память.

Все эти навыки играют основополагающую роль при изучении специальных теоретических дисциплин и практическом применении полученных знаний в мастерских и на производстве. Владение математическим аппаратом позволяет успешно освоить профессиональные области знаний, особенно технические науки, и в дальнейшем стремиться к более высокому уровню образования и использованию современного оборудования.

Литература

1.                     Блинова В.Ю. Использование межпредметных связей на уроках математики в группах начального профессионального образования (НПО) для профессии «Станочник (металлообработка)» // Научно-методический электронный журнал «Концепт». – 2015. – Т. 6. – С. 1–5.

2.                     Основы программирования – фрезерная обработка [Электронный ресурс]. URL: http://cnc-code.ru/basic-programming/osnovy-programmirovaniya-tokarnaya-o/ (Дата обращения 11.04.2017)

Автор:

Никифорова Татьяна Владиславовна, преподаватель общеобразовательных дисциплин (математика), ГАПОУ РС(Я) МРТК.