Оптимальная модель процесса обучения учащихся V классов изготовлению изделий на сверлильном станке

Проведенная нами работа в предыдущих параграфах позволила выявить исходные предпосылки для построения оптимальной модели процесса обучения учащихся V классов изготовлению изделий на настольном сверлильном станке, однако необходимо еще рассмотреть методические аспекты изложения данного вопроса.

Разрезные станки предназначены для разрезания и распиловки сортового проката (прутков, уголков, швеллеров, балок). Режущим инструментом служат сегментная дисковая пила, абразивные диски или ножовочное полотно. Главное движение — вращение диска или возвратно-поступательное движение ножовочного полотна. Автоматические разрезные станки работают на разных скоростях, оборудуются устройствами периодической подачи заготовки и системами двухкоординатного управления рабочим столом.

Сверлильные станки, является наиболее распространенным типом станков. Назначение данного станка — сверление и обработка отверстий, главные движения — вращение и подача режущего инструмента (сверла). Сверло подается вручную или автоматически с переключением скорости подачи и вращения. В зависимости от материала детали и сверла, глубины сверления и диаметра отверстия частота вращения шпинделя может быть постоянной, имеющей ряд фиксированных значений или переменной.

Настольно-сверлильный станок — является самым простым металлорежущим станком. Подача сверла может быть как ручной так и автоматической. Стол вручную перемещается по вертикали (а в некоторых моделях и по радиусу). На схеме показана типичная операция — сверление спиральным сверлом малого отверстия в массивной заготовке. 1 — стол; 2 — тиски; 3 — деталь; 4 — сверло; 5 — автоматическая подача; 6 — ручная подача; 7 — переключение подачи.

Знания учащихся по машиноведению используются при изучении обработки материалов на станках, и, наоборот, при формировании понятий по машиноведению учитель опирается на знания учащихся по обработке материалов на станках. Поэтому должна соблюдаться определенная последовательность в чередовании учебного материала, чтобы не было ни относительного опережения, ни отставания. Это достигается лишь в том случае, если учитель систематизирует учебный материал, руководствуясь следующими рекомендациями об этапах обучения:

1. Учащиеся знакомятся с общим устройством сверлильного станка и овладевают приемами управления им, приемами сверления и рассверливания отверстий. Вводятся понятия «деталь», «механизм», «машина», которые формируются на базе знаний учащихся об устройстве станка. Благодаря этому становится возможным создать у учащихся первые представления о типовых деталях, так как можно проиллюстрировать использование одинаковых деталей в различных станках. Вместе с тем можно познакомить на конкретных примерах с некоторыми специальными деталями (станина, шпиндель и др.).

Учащиеся знакомятся с устройством и работой токарных станков для обработки древесины и металлов. Токарный станок рассматривается как машина, состоящая из двигателя, передаточного механизма и рабочего органа. Учащимся предлагается решить, является ли машиной сверлильный станок, и обосновать свое мнение.

Представление учащихся о машинах расширяется. Их знакомят с классами машин (машины-двигатели и машины-орудия).

Учащиеся знакомятся с развитием орудий труда на примере деревообрабатывающих и металлорежущих инструментов и машин. Перед ними раскрывается перспектива дальнейшего развития обработки металлов снятием стружки за счет автоматизации технологического процесса.

Вводится понятие «типовые детали», рассматриваются виды соединений и механизмов. При этом используются знания учащихся об устройстве деревообрабатывающего и металлорежущего оборудования.

Формируются умения по разборке и сборке промышленного оборудования. В качестве объектов работы используются узлы токарного станка.

Обобщаются знания учащихся по обработке металлов на станках. Для этой цели сопоставляются различные виды обработки и характерные для них режущие инструменты. На базе знаний учащихся по физике рассматривается процесс образования стружки. Учащихся знакомят с видами работ по изготовлению деталей машин на металлорежущих станках.

Сопоставляются металлорежущие станки с тем, чтобы выявить в них типичные черты, характерные для технологической машины. Для этой цели сравниваются главные движения и движения подач, дается классификация частей станка по назначению, разъясняется, благодаря чему на металлорежущем станке можно обработать деталь любой геометрической формы.

Таким образом, учебный материал по изучению элементов машиноведения и обработки материалов на станках взаимосвязан. И от того, насколько умело будет обеспечена такая взаимосвязь в учебном процессе, зависит успех в решении тех задач, которые поставлены перед учителем в связи с обучением учащихся машинной технике и труду.

Сравнивая между собой различные группы станков, нетрудно увидеть в них много общего. Объясняется это тем, что обработка материалов на различных металлорежущих станках основана на одних и тех же законах физики, химии и других наук о природе. Поэтому, усвоив общие закономерности, использованные при обработке материалов на металлорежущих станках, можно разобраться в принципе действия и устройства незнакомого станка.

Показывая учащимся, что общее есть у всех металлорежущих станков, целесообразно остановиться на следующих трех узловых вопросах: образование формы деталей, основные движения станка и классификация частей станка по назначению.

• 1. Таким образом, чтобы учащиеся могли разобраться в том, как на металлорежущих станках достигается обработка детали любой формы, им необходимо рассмотреть детали машин как геометрические тела. Учащиеся подготовлены к этому: по геометрии в VII классе изучается призма и цилиндр, а в VIII — пирамида, конус и шар; по черчению рассматриваются эскизы и рабочие чертежи предметов призматической и цилиндрической формы и предметов пирамидальной и конической формы.
• 2. Основные движения станка. Решающее значение при образовании формы детали имеют основные движения. В этом легко убедиться на примере токарного станка. Главное движение токарного станка — вращательное, поэтому детали, обработанные на нем, представляют собой круглые тела. Однако формах в осевом сечении зависит от траектории движения резца. В зависимости от траектории движения резца детали можно придать форму цилиндра, конуса или шара.

Таким образом, для придания детали заданной формы и размеров станок должен иметь основные движения. Однако по своему характеру как сами движения, так и их сочетания отличаются у станков различных групп. Так, на круглошлифовальных станках оба основных движения — вращательные, на поперечно-строгальном — прямолинейные, на токарном станке деталь имеет вращательное движение, а резец — поступательное, на фрезерном-наоборот, на сверлильном станке оба основных движения имеет инструмент. Образование заданной формы детали объясняется во всех случаях использованием одного и того же правила сложения движений.

3. Классификация частей станка по назначению. Для того чтобы разобраться в устройстве незнакомого станка, необходимо найти в нем упомянутые части. При анализе станка с такой точки зрения внешние отличия не смогут скрыть того общего, что связывает его с остальными станками, и благодаря этому можно применить свои знания и умения, которые были приобретены при изучении токарного станка, для работы, например, на строгальном, фрезерном, и других станках.

Объяснение устройства сверлильного станка целесообразно проводить по такому плану:

• а) рассказ о назначении и применении сверлильных станков;
• б) показ и объяснение устройства основных частей станка: станины, стола, хобота, электродвигателя, пускового устройства;
• в) демонстрация и объяснение устройства и работы передаточного механизма и его деталей;
• г) демонстрация и объяснение устройства механизма подачи сверла;
• д) обобщение сведений об устройстве и работе сверлильного станка.

Работа на станках связана с возможностью травматизма, поэтому особенное внимание должно быть уделено правилам техники безопасности. Опыт работы показывает, что учащиеся не всегда осознают грозящую им опасность и нарушают элементарные правила техники безопасности, пытаясь, например, остановить руками части станка, вращающиеся по инерции после выключения последнего, измерить на ходу станка деталь и др. Поэтому учитель подробно разъясняет учащимся правила техники безопасности и указывает, к чему может привести нарушение их. Конечно, предостерегать учащихся нужно так, чтобы не вызвать у них боязни к работе на станке. Известно, что некоторые учащиеся не сразу решаются работать на станке, и поэтому в процессе разъяснения правил техники безопасности нужно вселять в них уверенность в свои силы.

Работа на станке начинается с организации рабочего места. Учитель показывает на конкретных примерах, на что надо обратить особое внимание, например на правильное расположение инструментов в тумбочке и заготовок на стеллаже.

Непосредственной обработке материалов на станках предшествует ознакомление с приемами управления: включение и выключение станка, переключение коробки скоростей и подач, перемещение рабочих органов. Особое внимание следует уделить разъяснению правил пользования рукоятками, так как учащиеся, не понимая, чем это грозит, пытаются иногда переключать рукоятки, не останавливая станка.

Работая на станках, учащиеся овладевают приемами выполнения ряда операций. Так, после ознакомления с устройством и работой сверлильного станка и соответствующего инструктажа учащиеся накернивают центры будущих отверстий, закрепляют детали, подбирают и закрепляют сверла требуемого диаметра, подводят сверло к накерненному месту детали и выполняют сверление. Целесообразно предупредить учащихся, что сверло следует подавать равномерно, а по окончании сверления сквозного отверстия, когда сверло идет легче, необходимо с меньшей силой нажимать на ручку подачи. Следует предупредить и об опасности увеличения скорости подачи во время выхода сверла из сквозного отверстия.

Учитель внимательно следит за работой учащихся и своевременно предостерегает их от ошибок и нарушений правил техники безопасности. Чаще всего учащиеся делают такие ошибки при освоении приемов сверления:

Ненадежно закрепляют деталь для сверления. В таком случае учащегося не следует допускать к работе, пока ой не научится закреплять деталь.

Слабо зажимают сверло в патроне, в результате чего оно останавливается во время сверления. Следует остановить станок и хорошо закрепить сверло.

Чрезмерно или недостаточно нажимают на рычаг (ручку) подачи. Учитель должен положить свою руку на руку учащегося и продемонстрировать силу нажима, чтобы учащиеся практически ее ощутили.

Неправильно располагают заготовку по отношению к сверлу, вследствие чего сверло «уводит» и оно изгибается либо заклинивается. Необходимо исправить положение детали с тел, чтобы ось будущего отверстия совпадала с осью сверла.

5. Несвоевременно выводят сверло из отверстия для освобождения его от стружки.

С целью усовершенствования умений по сверлению на станке учащимся показывают приемы сверления глухих отверстий, знакомят с применением переходных конусных втулок для крепления сверла больших диаметров и порядком сверления отверстий диаметром более 10−12 мм, показывают приемы затачивания сверла.

На занятиях следует продемонстрировать кинофильм «Сверлильный станок», а во время экскурсии познакомить учащихся с различными производственными сверлильными станками, в том числе станками-автоматами.

Изучение каждой новой операции, приема начинается с демонстрации его учителем, после чего 1−3 учащихся воспроизводят то, что они видели. Если учитель убеждается, что новый материал воспринят правильно, он предлагает учащимся приступить к работе. В процессе работы учащиеся должны себя контролировать. Поэтому очень важно вооружать их критериями для самоконтроля, на основании которых они могли бы судить, насколько успешно идет работа. Такими критериями могут быть цвет стружки, вибрация резца, чистота обработанной поверхности и др.

На первых порах, работая на станках, учащиеся допускают чаще всего такие ошибки:

1) путают кнопки «Пуск» и «Стоп»;

придают вращению шпинделя обратное движение;

подводят инструмент до соприкосновения с заготовкой до включения станка;

выключают станок до того, как инструмент отведен от детали;

забывают, в какую сторону нужно вращать рукоятки, чтобы инструмент перемещался в желательном направлении;

при закреплении заготовки устанавливают величину вылета, превышающую требуемый размер;

при установке резца не учитывают, какой должна быть длина вылета в зависимости от размера заготовки;

закрепляют два резца с одной стороны резцедержателя;

пользуясь лимбом подачи, забывают, что глубина резания равна половине толщины слоя металла, снимаемого за один проход, и поэтому неправильно устанавливают резец на глубину резания.

Учитель предостерегает учащихся от подобных ошибок во время вводного инструктажа и следит за тем, чтобы учащиеся не допускали эти ошибки в процессе самостоятельной работы.

В процессе работы учащихся на деревообрабатывающих и металлорежущих станках следует знакомить их с типовыми деталями машин, механизмами, видами их соединений.

Таким образом, при изучении темы «Устройство и управление сверлильным станком» методическая задача состоит в том, чтобы на базе сверлильного станка познакомить школьников с сущностью процесса обработки металлов, с принципом действия станков и режущим инструментом, применяющимся при обработке материала.