數(shù)控電加工技術(shù)訓(xùn)練的改革與創(chuàng)新

魏國玲 李鑫祥 廉愛東

山東大學(xué)工程訓(xùn)練中心 250002

數(shù)控電加工技術(shù)訓(xùn)練的改革與創(chuàng)新

魏國玲 李鑫祥 廉愛東

山東大學(xué)工程訓(xùn)練中心 250002

本文介紹了我中心數(shù)控電加工技術(shù)訓(xùn)練項(xiàng)目的開設(shè)情況，以及近幾年來對此項(xiàng)目進(jìn)行改革創(chuàng)新的種種舉措，以及學(xué)生進(jìn)行此項(xiàng)訓(xùn)練收到的效果。主要內(nèi)容有CAI課件制作及應(yīng)用、CAD/CAM編程、局域網(wǎng)絡(luò)條件下的數(shù)控線切割二維創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作等。工程訓(xùn)練作為一門理論與實(shí)踐相結(jié)合的基礎(chǔ)課之一，應(yīng)積極利用計(jì)算機(jī)信息和先進(jìn)制造技術(shù)促進(jìn)自身的發(fā)展，為國家培養(yǎng)具有高素質(zhì)的、復(fù)合型的、創(chuàng)新型的人才而努力。

數(shù)控電加工技術(shù)訓(xùn)練；CAI；CAD；CAM；數(shù)控設(shè)備；局域網(wǎng)絡(luò)

為適應(yīng)當(dāng)今社會高新技術(shù)發(fā)展的需要，傳統(tǒng)的工程訓(xùn)練教學(xué)模式也發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)變，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)是現(xiàn)代教育中不可缺少的部分，多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)與工程訓(xùn)練有機(jī)的結(jié)合是非常必要的，而且將會起到越來越重要的作用。運(yùn)用現(xiàn)代科技手段，多層面地進(jìn)行工程訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，提高教學(xué)質(zhì)量，完善科研成果，是現(xiàn)代教育的發(fā)展方向。數(shù)控電加工技術(shù)訓(xùn)練項(xiàng)目是我中心根據(jù)工程訓(xùn)練的發(fā)展開設(shè)的，經(jīng)過近幾年不斷的改革與創(chuàng)新，已經(jīng)取得了令人可喜的成果。

1 建設(shè)、完善、改革、創(chuàng)新

數(shù)控電加工技術(shù)訓(xùn)練剛成立時，引進(jìn)的數(shù)控線切割設(shè)備有：DK7725D兩臺、DK7740E一臺（采用微機(jī)控制的CNC-10編程系統(tǒng)）， 還有一臺利用原有設(shè)備改造的DK7716A。由于中心剛剛成立，當(dāng)時條件還很差，訓(xùn)練場地小，普通教室黑板授課，手工編程，手工輸入程序，耗費(fèi)時間長，勞動強(qiáng)度大，還容易出錯，學(xué)生多，設(shè)備少，常常是加班加點(diǎn)，還不能滿足學(xué)生的要求。隨著中心進(jìn)一步的發(fā)展，擴(kuò)建了訓(xùn)練場地，新建了多媒體教室、編程室，聘請了專業(yè)老師集中培訓(xùn)了了指導(dǎo)教師，主要課程有：《數(shù)控技術(shù)》、《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》、《多媒體課件的制作及應(yīng)用、》《計(jì)算機(jī)繪圖軟件的應(yīng)用》、多媒體設(shè)備的應(yīng)用等等，使各位指導(dǎo)老師的整體素質(zhì)有了很大的提高。同時購進(jìn)了一批清華同方電腦（硬盤30G，內(nèi)存128M）作為學(xué)生用機(jī)，一臺方正電腦（硬盤80G，內(nèi)存256M）為教師用機(jī)也作為服務(wù)器使用，使數(shù)控線切割機(jī)床與微機(jī)連接，組成了局域網(wǎng)絡(luò)條件下的數(shù)控線切割二維創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作訓(xùn)練室。

學(xué)生機(jī)與教師機(jī)（服務(wù)器）通過集線器連接，學(xué)生在自己的微機(jī)上通過CAD軟件設(shè)計(jì)自己的作品，設(shè)計(jì)完成后通過網(wǎng)絡(luò)傳至教師機(jī)，經(jīng)教師檢查正確后再經(jīng)過轉(zhuǎn)換器分別輸送到各線切割機(jī)床控制器，由學(xué)生自己動手進(jìn)行切割加工。這樣不僅大大節(jié)省了時間，還提高了學(xué)生對先進(jìn)制造技術(shù)訓(xùn)練的積極性，激發(fā)了他們的創(chuàng)作靈感，同時也提高了設(shè)備的利用率，延長了機(jī)床的壽命。2004年2月，我中心又引進(jìn)了一臺三軸數(shù)控電火花成型機(jī)床RNC-40，機(jī)床的工作臺為固定式可承載大型工件，能保持高精密度，可快速自動尋邊、尋中心、尋基準(zhǔn)，可自動多段加工（粗—中粗—中細(xì)—細(xì)—極細(xì)）；可進(jìn)行電極移位加工、側(cè)面加工、搖動加工、傳統(tǒng)單點(diǎn)加工以及無限多點(diǎn)加工等等，設(shè)備還配備了自動偵測滅火裝置，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控化和無人化。操作者可以事先輸入加工資料和加工條件，在工件定位后，便可24小時不停地加工，既節(jié)省時間、精力，又提高了加工效率和精度，并提供了更多現(xiàn)代化的功能。為學(xué)生們開出訓(xùn)練項(xiàng)目后，使學(xué)生們的視野得到更進(jìn)一步的開闊，激發(fā)了他們的創(chuàng)新意識，取得了良好的訓(xùn)練效果。我中心目前正在引進(jìn)電火花高速小孔機(jī)、超聲加工機(jī)、超聲清洗機(jī)、激光加工機(jī)等多種特種加工設(shè)備，將會使我中心的特種加工技術(shù)訓(xùn)練手段與內(nèi)容更加豐富和完善。

2 成效

2.1 CAI課件制作及應(yīng)用

我們利用所學(xué)的計(jì)算機(jī)知識利用業(yè)余時間制作了電加工多媒體教學(xué)課件，內(nèi)容有：電火花成型加工和電火花線切割加工技術(shù)（包括加工原理、加工條件、機(jī)床結(jié)構(gòu)、分類、工作特點(diǎn)等）、數(shù)據(jù)處理與編程、CAD/CAM簡介、CAXA軟件的使用以及學(xué)生優(yōu)秀作品展示等等。不僅將課本中的內(nèi)容插到課件中，還將一些先進(jìn)設(shè)備、先進(jìn)加工方法通過音像資料的方式展示給學(xué)生。課件通過插入圖形、圖片、圖表、聲音、動畫、影片等各種多媒體信息，向?qū)W生提供了形式多樣、功能各異的感性材料和形象生動的畫面，使課件的內(nèi)容豐富多彩，在形象、生動、色彩繽紛的教學(xué)情境之中，使學(xué)生感官接受刺激，發(fā)展思維能力，加深對事物的理解，大大減輕了學(xué)生認(rèn)識的難度，帶給學(xué)生更廣闊的視野、更廣大的學(xué)習(xí)空間。新來的學(xué)生看到課件中穿插的以往學(xué)生的優(yōu)秀作品，個個躍躍欲試，爭取盡快設(shè)計(jì)出自己更好的作品。課件同時也減輕了指導(dǎo)老師的負(fù)擔(dān)，使我們有更多的時間針對不同的學(xué)生實(shí)施個性化教學(xué)，教學(xué)效果可以得到及時的反饋，便于調(diào)整教學(xué)計(jì)劃或相互間開展教學(xué)研究，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量。

2.2 CAD/CAM

隨著計(jì)算機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，CAD/CAM技術(shù)也越來越重要。

線切割機(jī)床的控制系統(tǒng)是按照人的“命令”去控制機(jī)床加工的。因此，必須事先把要切割的圖形，用機(jī)器所能接受的“語言”編排好“命令”，這就是數(shù)控線切割的編程，它有兩種手段，一種是手工編程，另一種是計(jì)算機(jī)編程，其中計(jì)算機(jī)編程是計(jì)算機(jī)輔助制造的主要內(nèi)容。

手工編程由于計(jì)算刀具路徑坐標(biāo)值和鍵盤輸入程序這兩個步驟很繁瑣，容易出錯，并且需要大量時間去檢查程序，對一些復(fù)雜零件的加工難以勝任。電加工創(chuàng)新訓(xùn)練建立初期學(xué)生將自己設(shè)計(jì)的圖形畫在坐標(biāo)紙上，然后編程再到機(jī)床加工，有些同學(xué)設(shè)計(jì)的圖形比較復(fù)雜，程序達(dá)幾百條之多，編程很費(fèi)時間，程序輸入很是麻煩，實(shí)習(xí)時間不夠用，效率低，機(jī)床面板的磨損也很快，更主要的是同學(xué)只接觸手工編程，不但知識面太窄，而且設(shè)計(jì)的圖形復(fù)雜時編程效果太差。

計(jì)算機(jī)編程操作簡單，程序由計(jì)算機(jī)自動生成，并由計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床上，省去了大量的編程計(jì)算時間和檢查程序時間，大大提高了生產(chǎn)率，適用于各種零件的加工。CAXA線切割V2是集CAXA電子圖板V2與線切割自動編程于一身的CAD/CAM集成軟件，其主要功能分CAD部分和CAM部分兩大塊。CAD部分有強(qiáng)大的智能化圖形繪制和編輯功能、支持實(shí)物掃描輸入、豐富的數(shù)據(jù)接口、特征點(diǎn)的自動捕捉等功能。CAM部分有方便有效的后置處理設(shè)置、逼真的軌跡仿真功能、直觀的代碼反讀功能、優(yōu)越的程序傳輸方式。學(xué)生設(shè)計(jì)完成自己的作品后，由計(jì)算機(jī)自動生成程序，并進(jìn)行模擬加工，發(fā)現(xiàn)錯誤及時糾正，通過指導(dǎo)教師的檢查、修正、確認(rèn)后，自己動手通過服務(wù)器、轉(zhuǎn)換器傳到線切割機(jī)床，然后再自己動手操作機(jī)床加工出自己的作品。學(xué)生的作品品種繁多、形態(tài)各異，別有一番意境。

3 結(jié)束語

將多媒體技術(shù)、CAD/CAM、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于工程訓(xùn)練，學(xué)生學(xué)到的是從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)到程序生成、傳輸、機(jī)床加工的全過程，并且是創(chuàng)新設(shè)計(jì)制作，學(xué)生可以充分發(fā)揮自己的想象力來設(shè)計(jì)作品，不但提高了學(xué)生的動手能力，還培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。未來的工業(yè)發(fā)展趨勢需要的是機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、自動控制、環(huán)境科學(xué)等技術(shù)為一體的多學(xué)科綜合與交叉的知識性人才，所以工程訓(xùn)練也要與時俱進(jìn)，不斷改革創(chuàng)新，采用先進(jìn)的教學(xué)手段，提高工程訓(xùn)練的質(zhì)量，為國家培養(yǎng)具有高素質(zhì)的先進(jìn)技術(shù)型復(fù)合人才而努力。

[1]高教研究與探索.山東大學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)創(chuàng)新研究專輯.2004.1.

[2]山東大學(xué)教務(wù)處實(shí)踐教學(xué)工作研討會論文集.2003

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.21.066