Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Школа ЭКОТЕХ»

города Котовска Тамбовской области

Дополнительная общеобразовательная

общеразвивающая программа

«Укротители цифр и металла»

(Применение станков с ЧПУ для обработки металла и искусственных материалов)

Возраст учащихся: 14-15 лет

Срок реализации: 1 год

Автор-составитель:

Коновалов В. И.,

учитель технологии

Котовск, 2023

Блок №1. «Комплекс основных характеристик дополнительной общеобразовательной общеразвивающей программы»

Пояснительная записка

В настоящее время присутствует избыток специалистов экономического и управленческого направлений, а инженерного и технического направлений наоборот, острая нехватка. Технологическому обучению в средней школе уделяется крайне мало времени. Поэтому основной задачей элективных курсов является предпрофессиональная подготовка учащихся.

В нашем современном мире понятие «Производство» неотъемлемо связанно с компьютерным моделированием процессов самого производства. В основе своей технология производственного процесса состоит из компьютерного моделирования, грамотного составления и обработки компьютерных файлов и изготовления деталей с помощью станков с числовым и программным управлением (ЧПУ).

Станки с ЧПУ неотъемлемо входят в нашу жизнь. Зарубежный опыт показывает всю целесообразность и рентабельность использования станков с ЧПУ. Во-первых самое основное это снижение производственного брака практически к нулю, т.к. брак возможен только на первоначальном этапе во время составления файлов на изделие, и на втором этапе ввода параметров в станок с ЧПУ. В первом и втором случае эти ошибки легко устранимы. Во-вторых существенное снижение задействованного персонала при производстве.

Мы живем в век, когда компьютер и компьютерные технологии заняли прочное место в нашей жизни. Современное производство так же не обошла всеобщая компьютеризация, и оно нуждается в модернизации своих ресурсов. Станки с ЧПУ значительно отличаются от универсальных станков. При сравнении оказывается, что работать на них много проще и удобнее при владении определенными навыками.

За последние годы процесс переоснащения производств новым оборудованием с ЧПУ приобретает все более возрастающую значимость.

Сейчас процесс перехода на новые технологии и освоения нового оборудования в той или иной степени уже затронул многие предприятия – от частных небольших предприятий до структурообразующих гигантов.

Перевооружение дошло и до производств, где выпускают продукцию по давно отлаженному технологическому процессу.

Конечно, переход на обработку деталей на станках с ЧПУ – прогрессивный шаг и дает ряд преимуществ, таких как:

– повышение производительности труда;

– уменьшение количества оборудования и как следствие производственных площадей;

– сокращение количества персонала.

– отказ от некоторых технологических приспособлений и упрощение их конструкции.

Упрощаются требования к рабочим, уже не нужны высококвалифицированные станочники, когда каждый токарь или фрезеровщик по сути являлся и в какой-то степени технологом;

На станках с ЧПУ влияние точности установочного приспособления на точность изготовления сведена практически к нулю, так как приспособление необходимо, чтобы обеспечить исходное, базовое положение заготовки для обработки. В случае сложного пространственного положения детали при обработке применяются многокоординатные станки, где пространственное положение детали задается по программе и обеспечивается кинематикой станка. При необходимости изменений размеров детали нужно лишь внести корректировку в управляющие программы.

Направленность (профиль) программы

Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа (далее Программа) реализуется в рамках технической направленности.

Программа составлена на основе следующих нормативно-правовых документов:

– Конвенция о правах ребенка (одобрена Генеральной Ассамблеей ООН ) (вступила в силу для СССР #1075;.);

– Федеральный закон от г. № 273-ФЗ (ред. от г. № 11-ФЗ) «Об образовании в Российской Федерации»;

– Распоряжение Правительства РФ от #1075;. № 792-р «Об утверждении государственной программы Российской Федерации «Развитие образования» на 2013 – 2020 годы»;

– Приказ Минобрнауки России от #1075;. № 1008 «Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам»;

- Постановление Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 4 июля 2014 г. № 41 «Об утверждении СанПиН "Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, содержанию и организации режима работы образовательных организаций дополнительного образования детей"»;

- Концепция развития дополнительного образования детей (утв. распоряжением Правительства РФ от г. № 1726-р);

- Письмо Минобрнауки России от #1075;. № 09-3242 «Методические рекомендации по проектированию дополнительных общеразвивающих программ (включая разноуровневые программы)».

Цели и задачи

Цель: формирование интереса к техническим видам творчества, ознакомление учащихся с современным производством посредством моделирования производственной деятельности с использованием станков с ЧПУ, ранняя профессиональная ориентация.

Задачи

Предметные:

• ознакомление с фрезерным станком с ЧПУ;
• Познакомить с принципами работы станков с ЧПУ
• ознакомление с основами программирования станков;
• ознакомление со средой управления станками Mach;
• получение навыков работы с датчиками и двигателями;
• получение навыков программирования;
• развитие навыков решения базовых задач робототехники.

Метапредметные:

• Развить базовые навыки проектирования автоматизированных платформ
• развитие конструкторских навыков
• развитие логического мышления;
• развитие пространственного воображения.

Личностные:

• Обеспечить необходимые условия для всестороннего развития школьника
• воспитание у детей интереса к техническим видам творчества
• развитие коммуникативной компетенции: навыков сотрудничества в коллективе, малой группе (в паре), участия в беседе, обсуждении;
• развитие социально-трудовой компетенции: воспитание трудолюбия, самостоятельности, умения доводить начатое дело до конца;
• формирование и развитие информационной компетенции: навыков работы с различными источниками информации, умения самостоятельно искать, извлекать и отбирать необходимую для решения учебных задач информацию.

Методы преподавания:

• объяснительно-иллюстративный метод (лекция, рассказ, работа с литературой и т.п.);
• метод проблемного изложения;
• частично-поисковый (или эвристический) метод;
• исследовательский метод;
• метод проектов;
• метод обучения в сотрудничестве;
• метод взаимообучения.

Сроки и целевая аудитория:

Программа рассчитана на 1 год обучения (34+34 часа), 2 часа в неделю, 7-8 классы

Содержание программы

Рассмотрим содержание каждой темы тематического плана.

Тема 1. Основы технологических процессов обработки материалов резанием.

Основные теоретические сведения

Физические основы обработки металлов резанием

Изучаются основные методы обработки поверхностей деталей машин точением, сверлением, фрезерованием, шлифованием, отделочными, электрофизическими и другими специальными методами обработки.

Сведения о металлорежущих станках, особое место занимают станки с программным управлением и многооперационные.

Механизация и автоматизация технологических процессов механической обработки.

Одно из направлений в решении задач автоматизации процессов обработки – программное управление (ПУ) металлорежущими станками. Металлорежущие станки оснащаются числовыми (ЧПУ) видами программного управления (ПУ)

Практические работы

Обработка заготовок на токарных станках

Ознакомление с характерными особенностями метода точения, с типами станков токарной группы. Уясните название и назначение узлов токарного станка с ЧПУ.

Обработка заготовок на сверлильных станках

Ознакомление с характерными особенностями метода сверления.

Обработка заготовок на расточных станках

Ознакомление с характерными особенностями метода растачивания.

Обработка заготовок на фрезерных станках

Ознакомление с характерными особенностями метода фрезерования. Изучение типов фрезерных станков с ЧПУ, элементов и геометрии цилиндрических и торцовых фрез.

Обработка заготовок на шлифовальных станках

Шлифование – один из самых распространенных методов окончательной обработки заготовок абразивными инструментами.
Ознакомление с характерными особенностями шлифования.

Отделочные методы обработки

Отделочные методы применяются для окончательной обработки и придания поверхностям высокой точности, качества и повышения надежности работы.

Тема2. Общие вопросы программирования и компьютерные программы для моделирования, совместимые со станками с ЧПУ.

Основные теоретические сведения

Термины и основные понятия.

Особенности обработки на станках с ЧПУ.

Системы счисления. Программоносители.

Подготовка информации для управляющих программ.

Кодирование информации.

Практические работы

Программа для моделирования CorelDraw, ArtCAM

Основные инструментальные средства программа СorelDRAW и
ArtCAM Решение конструкторско-технологических задач. Решение дизайнерских задач.

Составление компьютерных моделей.

Тема 3. Структура металлорежущих станков с ЧПУ (токарный, фрезерный, гравировальный)

Основные теоретические сведения

Комплекс «Станок с ЧПУ».

Функциональная схема управления станков с ЧПУ.

Характеристика функций СЧПУ.

Система координат станков с ЧПУ. Размещение координатных систем различных станков с ЧПУ. Связь систем координат для различных станков.

Информационная структура систем числового программного управления (СЧПУ) станками.

Структурно-информационный анализ УЧПУ разных классов, системы классов CNC, DNC, HNC. Модели устройств ЧПУ (УЧПУ)

Практические работы

Просмотр учебных видеофильмов.

Варианты объектов труда

Рассмотрение моделей УЧПУ начинается со структуры обозначения моделей. Изучаются характеристики моделей, их функциональные особенности.

Тема 4. Технологические процессы обработки детали на станках с ЧПУ и введения цифровой информации в станок с ЧПУ

Основные теоретические сведения

Проектирование токарных операций.

Элементы контура детали и заготовки.

Припуски на обработку деталей. Зоны обработки.

Разработка черновых переходов при токарной обработке основных поверхностей.

Типовые схемы переходов при токарной обработке дополнительных поверхностей. Назначение инструмента для токарной обработки.

Выбор параметров режима резания при токарной обработке.

Практические работы

Системы координат станков с ЧПУ(2D и 3D)

Определение координат профиля

Нулевые и исходные точки станков с ЧПУ

Числовое программное управление станков

Инструменты и приспособления для работы на станках (фрезы, цанги и т.д.)

Коррекция инструмента

Просмотр учебных видео фильмов

Варианты объектов труда

Тема 5. Подготовка управляющих программ для станков токарной и фрезерной групп

Основные теоретические сведения

Ознакомление и изучение вспомогательных программ станков с ЧПУ.

Теоретические основы построения управляющих программ.

Изучение основных способов построения компьютерных программ.

Ознакомление с основными программами для компьютерного моделирования.

Основные программы для компьютерного моделирования. Принцип действия.

Практические работы

Программа для моделирования CorelDraw, ArtCAM

Основные инструментальные средства программа СorelDRAW и ArtCAM

Решение конструкторско-технологических задач. Решение дизайнерских задач.

Составление компьютерных моделей.

Способы введения информации в станок с ЧПУ.

Тема 6. Маршрутные технологические процессы и резание деталей на станке с ЧПУ

Практические работы

Создание компьютерной модели

Настройка параметров станка

Выбор инструмента

Коррекция инструмента

Резание деталей

Финишная обработка деталей;

Контроль готового изделия;

Тема 7. Тестирование

Составление технологической документации;

Составление технологических карт, электронной презентации;

Демонстрация навыков у станка.

Планируемые (ожидаемые) результаты освоения программы курсов

Конструкторская лаборатория "Числовое программное управление"

Конструкторская лаборатория "Фрезерование на станках с ЧПУ"

МЕТАПРЕДМЕТНЫЕ УУД

1. Коммуникативные универсальные учебные действия:

• формировать умение слушать и понимать других;
• формировать и отрабатывать умение согласованно работать в группах и коллективе;
• формировать умение строить речевое высказывание в соответствии с поставленными задачами.
• формировать желание решать поставленные задачи собственными силами.

2. Познавательные универсальные учебные действия:

• формировать умение извлекать информацию из текста и иллюстрации;
• формировать умения на основе анализа рисунка-схемы делать выводы.
• формировать умение применять любые знания к реализации цели.

3. Регулятивные универсальные учебные действия:

• формировать умение оценивать учебные действия в соответствии с поставленной задачей;
• формировать умение составлять план действия на уроке с помощью учителя;
• формировать умение мобильно перестраивать свою работу в соответствии с полученными данными.

ЛИЧНОСТНЫЕ УУД

• формировать учебную мотивацию, осознанность учения и личной ответственности;
• формировать эмоциональное отношение к учебной деятельности и общее представление о моральных нормах поведения;

ПРЕДМЕТНЫЕ УУД

У обучающихся будут сформированы:

основные понятия современных профессий связанных с компьютерными технологиями;

• этапах выполнения и защиты творческого проекта;
• теоретические знания о свойствах современных технологических материалах;
• знания компьютерных программах предназначенных для работы на станках с ЧПУ;
• видах станков с ЧПУ;

Обучающиеся получат возможность научиться:

• правильно выбирать материал для изготовления того или иного изделия;
• самостоятельно составлять компьютерную модель выбранного изделия при помощи необходимой компьютерной программы;

• вводить необходимые параметры в станок с ЧПУ

Блок №2. «Комплекс организационно-педагогических условий»

Календарно-тематическое планирование внеурочной деятельности по курсу:

Конструкторская лаборатория "Числовое программное управление"

Календарно-тематическое планирование внеурочной деятельности по курсу:

Конструкторская лаборатория "Фрезерование на станках с ЧПУ"

Условия реализации программы

Материально-техническое обеспечение

ХайТек-цех металлообработки Кванториума, станочный парк в составе:

УЧЕБНЫЙ ФРЕЗЕРНЫЙ СТАНОК «ЮНИОР» С ЧПУ

Учебный фрезерный станок с ЧПУ «ЮНИОР-Ф» предназначен для изучения конструкции вертикально-фрезерных и горизонтально-фрезерных станков, проведения занятий по ранней профориентации школьников, изучения основ фрезерной и токарной обработки Идеален к использованию в кружках технического творчества, ЦМИТах, кванториумах, STEM-парках. Представленная модель доступна для всех пользователей, не уступая при этом своей функциональности, качеству сборки, а также понятному управлению.

ФРЕЗЕРНЫЙ УЧЕБНЫЙ СТАНОК С ЧПУ DISYS RDS-F. КВТ

Предназначен для практического освоения учащимися всех этапов подготовки производства, технологических режимов фрезерной обработки и изготовления деталей из типовых конструкционных материалов точением на станке с ЧПУ, а так же изучении основ работы наладчиков станков с ЧПУ.

Модернизированная модель фрезерного учебного станок с ЧПУ DiSyS RDS-F отличается увеличенной мощность шпиндельной головки и наличием выносного пульта оператора для станка с ЧПУ

ТОКАРНЫЙ УЧЕБНЫЙ СТАНОК С ЧПУ DISYS «RDS-T»,

Предназначен для практического освоения учащимися всех этапов подготовки производства, технологических режимов токарной обработки и изготовления деталей из типовых конструкционных материалов точением на станке с ЧПУ, а так же изучении основ работы наладчиков станков с ЧПУ.

ИНТЕРАКТИВНЫЙ ТОКАРНЫЙ СТАНОК С СИСТЕМОЙ «ACTIVE VISION»

Интерактивный токарный станок с системой «ACTIVE VISION» -это комплекс, предназначенный для изучения основ металлообработки, принципов работы токарных станков и приобретения учащимися базовых навыков производства деталей различной степени сложности. Комплекс создан на базе реального настольного токарного станка, оснащенного датчиками перемещения режущего инструмента, и компьютера с предустановленным специализированным программным обеспечением, позволяющим отслеживать на экране монитора процесс получения детали из заготовки практических навыков наружного (открытого) монтажа электротехнического оборудования.

УЧЕБНЫЙ ТОКАРНЫЙ СТАНОК «ЮНИОР» С ЧПУ

Учебный токарный станок с ЧПУ «ЮНИОР-Т» предназначен для изучения конструкции малогабаритных настольных токарных станков, проведения занятий по ранней профориентации школьников, изучения основ токарной обработки Идеален к использованию в кружках технического творчества, ЦМИТах, кванториумах, STEM-парках. Представленная модель доступна для всех пользователей, не уступая при этом своей функциональности, качеству сборки, а также понятному управлению.

СТАНОК СВЕРЛИЛЬНЫЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ

Предназначен для изучения конструкции вертикально-сверлильных станков, проведения занятий по ранней профориентации школьников, изучения основ сверления заготовок из металла и искусственных материалов. Идеален для использования в кружках технического творчества

ХайТек цех металлообработки Кванториума, приспособления, инструмент, принадлежности в составе:

-- Стол наставника- руководителя;

-- Доска;

-- Экран;

-- Проектор;

-- Персональные компьютеры наставника и обучаемых;

-- Программное обеспечение для ПК;

-- Необходимый запас материала (пруток латунный, алюминиевый, фторопласт в брусках)

-- Верстаки слесарные;

-- Наборы напильников;

-- Наждачная бумага;

-- Молотки слесарные;

-- Свёрла по металлу;

-- Ученический набор чертёжных инструментов;

-- Комплект инструментов для точного измерения;

-- Щит распределения электропитания (электрощит);

-- Устройство защитного отключения электрооборудования;

-- Система местной вентиляции;

-- Комплекты для уборки и наведения порядка;

Формы аттестации

Формы отслеживания и фиксации образовательных результатов

Планируемые результаты, в соответствии с целью программы, отслеживаются и фиксируются в формах:

грамота, готовая работа, журнал посещаемости, перечень готовых работ, фото, отзыв детей и родителей,

Формы предъявления и демонстрации образовательных результатов

Образовательные результаты, в соответствии с целью программы, демонстрируются в формах: выставка, готовое изделие, демонстрация готовых деталей, защита творческих работ, конкурс, отчет итоговый, портфолио

Оценочные материалы

Отражается перечень (пакет) диагностических методик, позволяющих определить достижение обучающимися планируемых результатов.

Методические материалы

− особенности организации образовательного процесса – очно

− методы обучения: словесный, наглядный практический; объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, частично-поисковый, исследовательский проблемный, проектный и воспитания: убеждение, поощрение, упражнение, стимулирование, мотивация;

− формы организации образовательного процесса: индивидуальная, индивидуально-групповая и групповая;

− формы организации учебного занятия выставка, защита проектов, конкурс, мастер-класс, презентация, семинар, творческая мастерская,

− педагогические технологии: технология индивидуализации обучения, технология группового обучения, технология коллективного взаимообучения, технология программированного обучения, технология дифференцированного обучения, технология разноуровневого обучения, технология развивающего обучения, технология проектной деятельности, коммуникативная технология обучения, технология коллективной творческой деятельности, технология портфолио, технология педагогической мастерской, технология решения изобретательских задач, здоровьесберегающая технология

Литература

Основные источники:

1. Серебреницкий П.П. Программирование для автоматизированного оборудования: учебник для средн. проф. учебных заведений. - М.:Высш. нк. 2003 - 592с.
2. Сибикин М.Б. Технологическое оборудование: Учебник. - М.: ФОРУМ: ИНФРА – М., 2008.
3. Схитладзе А.Г., Новиков В.Ю. Технологическое оборудование машиностроительных производств.: Учебник.- М.: Машиностроение, 2005.
4. Черпаков Б.И., Альрерович Т.А. Металлорежущие станки: Учебник.- М. Академия, 2003г.

Справочники:

1. Справочник технолога-машиностроителя, в 2-х томах. /Под ред. А.М. Дальского, А.Г.Косиловой и др. - М.: Машиностроение, 2003.

Дополнительные источники:

1. Холодкова А.Г. Общая технология машиностроения. - М.: Издательский центр «Академия», 2005.

Периодические издания:

1. Технология машиностроения: Обзорно-аналитический, научно-технический и производственный журнал.- Изд. центр «Технология машиностроения», 2009-2011

Интернет-ресурсы

1. Электронный ресурс «Википедия». Форма доступа:
2. Электронный ресурс «Студенческая электронная библиотека «ВЕДА». Форма доступа:
3. Электронный ресурс фирмы Siemens. Форма доступа:
4. Электронный ресурс фирмы Heidenhain. Форма доступа: