Учебная мастерская по металлообработке
Изобретение относится к созданию мастерской для изучения рациональных приемов машинной и ручной обработки деталей из металла.
Мастерская содержит учебное помещение, по периметру которого расположено технологическое учебное металлообрабатывающее оборудование: токарный, фрезерный, сверлильный, шлифовальный и заточной станки и верстак для работы по металлу, установленный перед оконным проемом. В мастерской предусмотрены средства для хранения инструментов и приспособлений, используемых в процессе технологической металлообработки деталей. Для демонстрации учебного материала служит проекционная аппаратура и экран, установленный перед оконным проемом и выполненный с возможностью регулировки угла его наклона относительно горизонтальной плоскости. Проекционная аппаратура имеет возможность подключения к компьютеру с программным обеспечением, позволяющим определять оптимальные режимы обработки деталей на соответствующем станке технологического учебного оборудования. В середине учебного помещения расположены рабочие столы для преподавателя и учащихся. Для обеспечения безопасности процесса обучения предусмотрены устройство защитного отключения технологического учебного оборудования и других электрических агрегатов мастерской, а также установленная по периметру помещения вытяжная система с всасывающими раструбами, расположенными в зоне станков, и средства для сбора стружки, образующейся при обработке деталей. Все станки технологического оборудования установлены на выдвигаемых опорах качения и имеются средства для обеспечения неподвижной фиксации станков на полу помещения при убранных опорах.
Изобретение позволяет обеспечить эффективное обучение приемам машинной и ручной обработки деталей из металла, в том числе при использовании различных технологических процессов обработки, а также обеспечивает безопасность процесса обучения и создает необходимые условий для работы учащихся и преподавателей в помещении мастерской.
Изобретение относится к средствам обучения, которые могут быть использованы в общеобразовательных школах и в средних специальных учебных заведениях, и предназначены для изучения рациональных приемов машинной и ручной обработки деталей из металла.
Известна учебная мастерская, содержащая учебную мебель, включающую столы-парты со стульями, классные доски и устройства для размещения и демонстрации учебных пособий (см. RU 3655 U1, Кл. G 09 В 19/00, 1997 г.).
Известен учебный комплекс, разделенный на отдельные зоны, предназначенные для проведения занятий с учащимися отдельных групп, в каждой из которых установлена учебная мебель и средства обучения, и содержащий средства для обеспечения обмена информацией между группами (см. US 5 567 164. Кл. 434/432, 1996 г.).
Известна учебная лаборатория, предназначенная для изучения процессов дробления, измельчения, дозирования, разделения и смешивания порошковых материалов, которая содержит приборы, устройства и приспособления для получения порошковых материалов и снабжена компьютерами для учащихся и преподавателей. Помещение лаборатории оснащено блоком пылеулавливания для защиты от пыли, образующейся в ходе проведения исследовательских работ (см. RU 2 217 800 C1, Кл. G 09 В 25/02, 2003 г.).
Каждое из указанных выше технических решений предназначено для проведения такого процесса обучения, который направлен на получение определенных навыков и информации, связанных с конкретной областью знаний, при этом ни одно из них не предназначено для изучения рациональных приемов машинной и ручной обработки деталей из металла.
Изучение таких приемов необходимо в тех учебных заведениях, которые участвуют в подготовке специалистов в области машиностроения и конкретно в области металлообработки.
Задачей настоящего изобретения является создание такого технического решения, которое позволило бы проводить обучение учащихся приемам технологической обработки деталей из металла с использованием металлообрабатывающих станков и инструментов и слесарного оборудования.
Технический результат, который достигается при осуществлении изобретения, заключается в обеспечении эффективного обучения приемам машинной и ручной обработки деталей из металла, в том числе при использовании различных технологических процессов обработки, а также в обеспечении безопасности процесса обучения и в создании необходимых условий для работы учащихся и преподавателей в помещении мастерской.
Для достижения указанного технического результата предлагается учебная мастерская по металлообработке, содержащая учебное помещение, расположенное по периметру помещения технологическое учебное оборудование, в состав которого входят токарный, фрезерный, сверлильный шлифовальный и заточной станки и расположенный перед оконным проемом помещения верстак для работы по металлу, зажимное устройство которого расположено на одном из краев столешницы верстака, средства для хранения инструментов и приспособлений, используемых в процессе технологической обработки деталей, и доставки их к технологическому учебному оборудованию, оборудование, сопровождающее процесс обучения, включающее экран, установленный перед оконным проемом и выполненный с возможностью регулировки угла его наклона относительно горизонтальной плоскости, рабочие столы для преподавателя и учащихся, установленные в середине учебного помещения, персональный компьютер, расположенный на одном из рабочих столов, с программным обеспечением, позволяющим определять оптимальные режимы обработки деталей на соответствующем
станке технологического учебного оборудования, и проекционную аппаратуру для подачи изображения на экран, выполненную с возможностью подсоединения к компьютеру и установленную с возможностью перемещения относительно экрана, и оборудование, обеспечивающее безопасность процесса обучения и включающее устройство защитного отключения технологического учебного оборудования и других электрических агрегатов мастерской, установленную по периметру помещения вытяжную систему с всасывающими раструбами, расположенными в зоне станков, и средства для сбора стружки, образующейся в процессе обработки деталей на технологическом оборудовании, при этом все станки технологического учебного оборудования установлены на выдвигаемых опорах качения и имеются средства для обеспечения неподвижной установки их на полу помещения при убранных опорах.
Технологическое учебное оборудование может содержать также станок с числовым программным управлением.
Верстак преимущественно устанавливается перпендикулярно оконному проему.
Средство для хранения инструментов и приспособлений представляет собой инструментальный шкаф, установленный вблизи верстака, а средство для доставки инструментов и приспособлений к технологическому учебному оборудованию представляет собой инструментальную тележку.
Экран выполнен с возможностью регулировки угла его наклона относительно и вертикальной плоскости.
По периметру помещения расположены электрические розетки для автономного подключения оборудования.
Устройство защитного отключения имеет кнопочное устройство, смонтированное на столе преподавателя и управляющее магнитным пускателем силовой линии мастерской.
Для управления проекционной аппаратурой и затемнением помещения при проецировании изображения на экран используется пульт дистанционного управления.
Всасывающие раструбы подсоединены к трубопроводу вытяжной системы посредством гибких шлангов.
Использование в предлагаемой учебной мастерской учебного оборудования и инструментов, обеспечивающих технологическую обработку металлических деталей, а также оборудования, сопровождающего процесс обучения, и оборудования, обеспечивающего безопасность процесса обучения, позволяет эффективно обучить учащихся приемам машинной и ручной обработки деталей из металла, привить им интерес к профессии, а также сделать процесс обучения полностью безопасным. Установка технологического оборудования на опорах качения, которые позволяют легко перемещать оборудование по полу помещения мастерский, и выполнение этих опор убирающимися позволяет переустанавливать оборудование в соответствии с технологическим процессом обработки деталей, что также способствует повышению эффективности обучения.
На чертеже изображена учебная мастерская по металлообработке.
Учебная мастерская по металлообработке содержит учебное помещение 1, по периметру которого расположено технологическое учебное оборудование. Это оборудование включает токарный станок 2, фрезерный станок 3, сверлильный станок 4, шлифовальный станок 5 и заточной станок 6, а также расположенный перед оконным проемом 7 помещения 1 и перпендикулярно этому проему верстак 8. Оборудование может также дополнительно содержать станок 9 с числовым программным управлением. Для уменьшения воздействия производственного шума в мастерской должны быть использованы звукопоглощающие материалы (древесноволокнистые плиты, строительный войлок, фанера, сухая штукатурка, резонансные поглотители).
Металлообрабатывающий токарный станок 2 предназначен для демонстрации принципа работы токарного станка и изготовления на нем простых деталей из металла. В частности, целесообразно использовать универсальный токарный станок SPA-500P, который обеспечивает соответствующие условия резки для экономичной обработки всех обычно применяемых материалов, начиная с алюминия и его сплавов, цветных металлов и заканчивая высокопрочными сталями. На станке можно производить обработку цилиндрических и конических поверхностей, торцевых плоскостей, а также выполнять отрезку, проточку канавок, сверление и т.д. Также можно производить нарезку всех видов резьбы с широким диапазоном шага. Токарный станок дополнительно комплектуется крючками для удаления стружки.
Металлообрабатывающий фрезерный станок 3 предназначен для демонстрации принципа работы фрезерного станка и изготовления на нем простых деталей. Может быть использован станок фрезерный FP-25, который обеспечивает выполнение обычных и точных фрезерных операций. Жесткая конструкция станка позволяет получить высокое качество обработки стальных деталей, деталей из чугуна, цветных металлов и других материалов во всех рабочих режимах. Широкий диапазон оборотов шпинделя позволяет применять станок для сверлильных и расточных операций.
Сверлильный станок 4 предназначен для демонстрации принципа работы сверлильного станка и выполнения на нем сверлильных и зенковочных работ.
Целесообразно использовать сверлильный станок E-1720F/400 предназначенный для сверления, расточки и развертки отверстий в различных материалах. Станок может производить поворот рабочего стола на угол максимум в 360 градусов при помощи поворотной цапфы, а также обеспечивать его наклон на угол до 45 градусов по отношению к основной
плоскости, что позволяет высверливать отверстия под различными углами. Станок оснащен эффективной подсветкой рабочей зоны.
В качестве шлифовального станка 5 может быть использован двухдисковый шлифовальный станок BKS-2500, который предназначен для эффективной заточки инструмента, поверхностей заготовки, а также для шлифования необходимых поверхностей детали.
Зажимное устройство 10 верстака 8 расположено на одном из краев столешницы верстака. Оно должно обеспечивать надежный зажим заготовки из металла и исключать ее смещение и перекосы в процессе обработки. Столешница верстака 8 выполнена с возможностью регулирования по высоте. Верстак 8 оснащается съемным защитным экраном, металлической плитой для правки стальных деталей и табуретом.
Инструментальный шкаф 11 предназначен для хранения инструментов и приспособлений, используемых в процессе технологической металлообработки деталей, а для доставки их к технологическому учебному оборудованию служит инструментальны тележка 12.
Перед оконным проемом 7 на всю его длину установлен экран 13. Экран выполнен с регулируемым углом наклона относительно горизонтальной плоскости и может также иметь возможность регулировки угла его наклона относительно и вертикальной плоскости.
В середине помещения 1 установлены рабочие столы 14 для преподавателя и учащихся. На одном из столов расположен персональный компьютер 15 с программным обеспечением, позволяющим определять оптимальные режимы обработки деталей на соответствующем станке технологического учебного оборудования.
Программное обеспечение позволяет в простой и удобной для обучаемых форме познакомиться с основами оптимизации параметров обработки на металлообрабатывающем оборудовании (токарные, фрезерные, сверлильные, шлифовальные станки). Программный комплекс предназначен для ввода в систему параметров станка, заготовки, характеристик качества
детали и т.п. и обеспечивает возможность в автоматизированном режиме получать необходимые режимы обработки, установка и соблюдение которых на данном оборудовании позволит обеспечить заданные характеристики качества детали. Персональный компьютер 15 содержит базу данных по параметрам обработки, режимам резания, а также характеристики и описание всех видов используемого оборудования и инструмента.
Для подачи изображения на экран 13, в том числе информации и графических изображений, полученных с компьютера, используется проекционная аппаратура 16, подсоединенная к компьютеру 15 и установленная с возможностью перемещения на тележке относительно экрана 13 для получения оптимального размера изображения. Для дистанционного управления проекционной аппаратурой и затемнением помещения при проецировании изображения на экран используется пульт управления.
Для обеспечения безопасности процесса обучения используется оборудование, включающее устройство 17 защитного отключения технологического учебного оборудования и других электрических агрегатов мастерской, установленную по периметру помещения вытяжную систему 18 с всасывающими раструбами 19, расположенными в зоне станков, и средства для сбора стружки, образующейся в процессе обработки деталей на технологическом оборудовании. Устройство защитного отключения имеет кнопочное устройство, смонтированное на столе преподавателя и управляющее магнитным пускателем силовой линии. Всасывающие раструбы 19 подсоединены к трубопроводу вытяжной системы посредством гибких шлангов, благодаря чему раструбы легко подводятся в необходимую зону вытяжки.
Мастерская оборудована системой отопления и приточно-вытяжной вентиляцией с таким расчетом, чтобы температура в помещениях поддерживалась в пределах 18-21°С; влажность воздуха должна быть в
пределах 40-60%. Содержание вредных паров и газов в воздухе помещения мастерской не допускается.
В случае проведения работ, сопровождающихся выделением вредно действующих паров и газов, помещение мастерской должно быть оборудовано вытяжным шкафом. Вытяжной шкаф должен иметь верхний и нижний отсосы. Включение отсосов должно регулироваться в зависимости от плотности выделяющихся газов и паров.
Все станки технологического учебного оборудования установлены на выдвигаемых опорах качения, при этом имеются средства для обеспечения неподвижной фиксации станков на полу помещения при убранных опорах.
По периметру помещения 1 расположены электрические розетки 20 для автономного подключения оборудования.
Помимо светильников рабочего освещения в помещении 1 предусмотрены светильники аварийного освещения, которые присоединяют к электросети, независимой от сети рабочего освещения.
На рабочие места учащихся электроэнергия подается с распределительного щита. Включение и выключение всей электросети мастерской осуществляется одним общим рубильником 21 или с помощью устройства защитного отключения. Рубильник 21 смонтирован у входа 22 в помещение, а рядом с рубильником установлены средства пожаротушения 23.
Рабочим местом обучающегося для индивидуального пользования является верстак или специальный рабочий стол с откидным, приставным или выдвижным сиденьем. Рабочее место укомплектовывается постоянно применяемыми инструментами и приспособлениями, которые размещаются в укладках различной конструкции.
Рабочими местами коллективного пользования в мастерских являются технологическое учебное оборудование и дополнительное оборудование для общественно полезного труда обучающихся.
Станочные рабочие места оборудуются тумбочками или укладками для размещения измерительных и режущих инструментов, заготовок, готовой продукции и документации.
В мастерской предусмотрены приспособления для зашторивания окон для работы с проекционной аппаратурой.
Процесс обучения начинается с изучения под руководством преподавателя методических инструкций и другой справочной литературы по использованию металлообрабатывающих станков, содержащих сведения о назначении каждого из станков, правила пользования станком, сведения по технике безопасности, по способам регулирования сборки, крепления.
При этом дополнительно используются материалы постоянной экспозиции, в состав которых входят стенды, таблицы и плакаты, в том числе по безопасности труда и производственной санитарии, материаловедению, профессиональной ориентации, а также материалы сменной экспозиции, включающие инструктивные материалы и таблицы, разъясняющие, как выполнять отдельные операции.
После изучения материалов инструктивного характера преподаватель переходит к изучению с учащимися технологических приемов металлообработки конкретных изделий. При этом к обучению привлекается персональный компьютер 15 с программным обеспечением, позволяющим познакомиться с основами оптимизации параметров обработки деталей на металлообрабатывающих станках. Для получения требуемых оптимальных параметров обработки деталей в систему персонального компьютера 15 вводят исходные данные: параметры станков, используемых для проведения технологических операций, параметры заготовки, параметры детали с учетом характеристик ее качества и т.п. В результате обработки введенных исходных данных программный комплекс выдает сведения о необходимых режимах обработки (параметры обработки, режимы резания, а также характеристики и описание всех видов используемого оборудования и инструмента), установка и соблюдение которых на данном оборудовании
позволит обеспечить заданные характеристики качества детали. На данном этапе преподавателем используется проекционная аппаратура 16, подсоединенная к компьютеру 15 и позволяющая демонстрировать информацию с компьютера 15 на экране 13. В частности на экран может выводиться изображение заготовки с намеченным на нем контуром будущей детали с указанием размеров припуска на обработку.
Перед демонстрацией экран 13 опускается и перекрывает оконный проем 7, обеспечивая тем самым затемнение в помещении мастерской. Угловое положение экрана при этом регулируется для того, чтобы обеспечить восприятие учащимися изображения на экране под оптимальным углом зрения. В процессе демонстрации для получения качественного изображения на экране имеется возможность регулировать положение проекционной аппаратуры относительно экрана за счет ее перемещения.
Проекционная аппаратура может также работать автономно от компьютера и демонстрировать на экране, например, учебные диафильмы, диапозитивы, посвященные изучаемому предмету.
После получения необходимых оптимальных режимов обработки заготовок учащиеся переходят к работе на металлообрабатывающих станках под руководством преподавателя.
1. Учебная мастерская по металлообработке, содержащая размещенные в учебном помещении технологическое учебное оборудование, использующееся в процессе обучения с обеспечением его безопасности, средства для хранения инструментов и приспособлений и рабочие столы учащихся и преподавателя, размещенные в центре учебного помещения, отличающаяся тем, что технологическое учебное оборудование включает размещенные по периметру учебного помещения металлообрабатывающие станки - токарный, фрезерный, сверлильный и заточной, снабженные всасывающими раструбами, соединенными с вытяжной системой, и средствами для сбора стружки, установленные на выдвигаемых опорах качения для переустановки оборудования в соответствии с изменением технологического процесса и имеющих средства для обеспечения неподвижной фиксации станков на полу помещения при убранных опорах, установленный на всю длину оконного проема экран с регулируемым углом наклона в горизонтальной и вертикальной плоскостях, при этом рабочим местом обучающегося для индивидуального пользования является верстак, снабженный съемным защитным экраном, металлической плитой для правки стальных деталей и укладками для учебных приспособлений, а рабочими местами коллективного пользования является технологическое оборудование, причем расположенный на одном из рабочих столов компьютер с программным комплексом выдает в результате обработки введенных исходных данных сведения о необходимых режимах обработки на соответствующем станке технологического оборудования, а соединенная с компьютером проекционная аппаратура для демонстрации информации с компьютера на экране установлена с возможностью перемещения относительно экрана для получения оптимального размера изображения и снабжена пультом дистанционного управления.
2. Мастерская по п.1, отличающаяся тем, что технологическое оборудование включает станок с числовым программным управлением.
3. Мастерская по п.1, отличающаяся тем, что она оборудована кнопочным устройством защитного отключения технологического оборудования, смонтированным на столе преподавателя для управления магнитным пускателем силовой линии мастерской.
4. Мастерская по п.1, отличающаяся тем, что она имеет устройство для затемнения учебного помещения при проецировании изображения на экране.
5. Мастерская по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена материалами постоянной и сменной экспозиции.
