淺析技工學(xué)校數(shù)控專業(yè)一體化教學(xué)

摘 要：數(shù)控技術(shù)是利用數(shù)字化信息對機(jī)械運(yùn)動及加工過程進(jìn)行控制的一種方法。數(shù)控機(jī)床的先進(jìn)程度和操作者技術(shù)水平的高低對我國工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程有著舉足輕重的影響作用。本文主要介紹了理工類技工學(xué)校數(shù)控專業(yè)的一體化教學(xué)過程和教學(xué)方法，探討如何高質(zhì)高效地培養(yǎng)優(yōu)秀的數(shù)控專業(yè)高技能人才。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù) 加工工藝 一體化教學(xué)

現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)覆蓋了自動控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、液壓氣動技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等。我國數(shù)控技術(shù)及產(chǎn)業(yè)盡管在改革開放后取得了顯著的成就，開發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)控平臺及基本系統(tǒng)，也研制成功了并聯(lián)運(yùn)動機(jī)床等新技術(shù)與新產(chǎn)品，但是我國的數(shù)控技術(shù)及產(chǎn)業(yè)與發(fā)達(dá)國家比仍然有較大的差距。原因是多方面的，但是最重要的是數(shù)控人才的匱乏。為了進(jìn)一步培養(yǎng)這方面的技能人才，技工學(xué)校也紛紛設(shè)立數(shù)控專業(yè)，并不斷地添置數(shù)控設(shè)備。硬件跟上了，教研團(tuán)隊(duì)也必須跟上。如何做好教學(xué)工作，如何高效教學(xué)，下面簡要介紹一下筆者的一些粗淺認(rèn)識。

數(shù)控專業(yè)需要教授的知識主要有兩大塊：第一是專業(yè)理論知識的教學(xué)；第二是數(shù)控編程技術(shù)的教學(xué)，數(shù)控編程技術(shù)可分為數(shù)控手工編程技術(shù)和數(shù)控自動編程技術(shù)，其中第二塊必須多動手操作練習(xí)，才能靈活掌握。

一、數(shù)控專業(yè)理論課教學(xué)

數(shù)控專業(yè)的專業(yè)理論課程有機(jī)械制圖、金屬材料與熱處理、機(jī)械基礎(chǔ)、極限配合與技術(shù)測量基礎(chǔ)、數(shù)控加工工藝學(xué)等。這些學(xué)科關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，學(xué)好這些課程是學(xué)好專業(yè)技能的基石，不容忽視。想要教好專業(yè)理論知識，傳統(tǒng)的“滿堂灌”顯然枯燥無味，效果不明顯，也很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。現(xiàn)在大多數(shù)學(xué)校硬件條件大大改善，廣泛應(yīng)用多媒體教學(xué)，有圖片展示、動畫教學(xué)、視頻播放等。在教學(xué)過程中，適當(dāng)應(yīng)用可以起到事半功倍的效果。比如：在教數(shù)控機(jī)床的組成和工作過程這一知識點(diǎn)時(shí)，最好先讓學(xué)生身臨其境，在實(shí)習(xí)車間或工廠面對真實(shí)的數(shù)控機(jī)床，邊演示邊講解。如果不方便去實(shí)習(xí)場所演示教學(xué)，可以結(jié)合實(shí)體圖形，加上必要的動畫演示。經(jīng)過這樣一個(gè)過程，學(xué)生必然印象深刻，他們就會對數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)、工作過程充分理解，為以后教學(xué)的順利展開打好基礎(chǔ)。

二、數(shù)控編程技術(shù)的教學(xué)

對于數(shù)控手工編程技術(shù)的學(xué)習(xí)，是整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的重中之重，必須進(jìn)行一體化教學(xué)，理論與實(shí)踐相結(jié)合。通常多數(shù)學(xué)校在教學(xué)時(shí)，首先要求學(xué)生實(shí)習(xí)操作普通機(jī)床，結(jié)合機(jī)械加工工藝的專業(yè)理論，通過技能訓(xùn)練及實(shí)踐，使學(xué)生掌握中級工操作技能，在這個(gè)基礎(chǔ)上再講授和實(shí)踐數(shù)控和手工編程技術(shù)。數(shù)控手工編程技術(shù)具體可分為兩個(gè)階段進(jìn)行：

1.準(zhǔn)備階段

（1）讀圖與繪圖。通過機(jī)械制圖理論課的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握零件的測繪，看裝配圖和由裝配圖拆畫零件圖。這就需要運(yùn)用教具、模具來講解和練習(xí)?，F(xiàn)在手工繪制圖形，時(shí)間長、易出錯(cuò)，所以必須要求學(xué)生掌握電腦繪圖軟件的應(yīng)用。這些必須在計(jì)算機(jī)機(jī)房演示教學(xué)并練習(xí)，才能取得良好的效果。現(xiàn)在開設(shè)的課程主要有CAXA電子圖板和CAD制圖。

（2）加工工藝的制定。加工工藝的制定首先要明確加工對象、軸類工件、孔套類零件選用數(shù)控車床；平面類零件、變斜角類零件和曲面零件一般選用數(shù)控銑床；既有平面又有孔系的零件、結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、普通機(jī)床難加工的零件、外形不規(guī)則的異形零件和加工精度較高的中小批量零件一般選用加工中心。確定選用什么樣的數(shù)控機(jī)床之后，再根據(jù)零件結(jié)構(gòu)工藝性的特點(diǎn)具體分析運(yùn)用什么樣的加工方法，制定工藝路線，劃分工序、工步，安排合理高效的加工順序，并且需要注意數(shù)控加工工序與普通加工工序的有效銜接。

（3）零件定位與裝夾。通過理論課的講授，學(xué)生掌握工件定位的基本原理，定位基準(zhǔn)的選擇原則，熟悉各類夾具，在實(shí)踐操作時(shí)要注意：夾緊機(jī)構(gòu)或其他元件不得影響進(jìn)給，工件的加工工步位要敞開；必須保證最小的夾緊變形。

（4）刀具選擇。結(jié)合實(shí)物讓學(xué)生能夠選用組合工具，能夠根據(jù)難加工材料的特點(diǎn)，選擇刀具的材料、結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)。

2.數(shù)控編程階段

（1）手工編程。眾所周知，普通機(jī)床機(jī)械加工由操作者按照工藝規(guī)程通過手動操作來完成零件的加工。機(jī)床操作者的操作技能和水平?jīng)Q定著普通機(jī)床的加工質(zhì)量和機(jī)床的效率。而數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床在機(jī)械加工中的根本區(qū)別是：數(shù)控機(jī)床是按照事先編制好的加工程序由計(jì)算機(jī)自動完成對零件的加工，理想的數(shù)控加工程序不僅應(yīng)保證加工出符合圖樣要求的合格工件，同時(shí)應(yīng)能使數(shù)控機(jī)床的功能得到合理的應(yīng)用和充分的發(fā)揮，以便數(shù)控機(jī)床安全可靠及高效地工作。

在編制前應(yīng)讓學(xué)生詳細(xì)了解所用數(shù)控機(jī)床的規(guī)格、性能、CNC系統(tǒng)所具備的功能及編程指令格式等。程序編制時(shí)，需先對圖樣規(guī)定的技術(shù)特性、零件的幾何形狀、尺寸及工藝要求進(jìn)行分析，確定加工方法和加工路線，再進(jìn)行數(shù)值的計(jì)算，獲得刀位數(shù)據(jù)。然后，按數(shù)控機(jī)床規(guī)定采用的代碼和程序格式將工件的尺寸、刀具的運(yùn)動軌跡、位移量、切削參數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速、刀具進(jìn)給量、切削深度等）以及輔助功能（換刀，主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，冷卻液開、關(guān)等）編制成加工程序。

通過講授讓學(xué)生掌握編程的數(shù)值計(jì)算方法，輔助計(jì)算方法，尤其是曲線節(jié)點(diǎn)的計(jì)算，學(xué)生能夠編制輪廓加工程序，能夠靈活應(yīng)用固定循環(huán)、子程序進(jìn)行編制程序，能夠應(yīng)用變量編程。手工編程適用于點(diǎn)位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件，即二維或不太復(fù)雜的三維加工，程序編制坐標(biāo)計(jì)算較為簡單，程序段不多，程序編制易于實(shí)現(xiàn)的場合。

（2）計(jì)算機(jī)輔助編程。在現(xiàn)代機(jī)械加工中會遇到大量復(fù)雜的零件，單靠手工編程已不能滿足現(xiàn)代制造業(yè)的需求，必須應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助編程。

在教學(xué)中要求學(xué)生掌握CAD/CAM軟件的應(yīng)用，具體應(yīng)能掌握實(shí)體造型、生成刀具軌跡、進(jìn)行刀具參數(shù)設(shè)定、加工參數(shù)設(shè)置、確定刀具的切入切出位置與軌跡、編輯刀具軌跡，最后能夠根據(jù)不同的數(shù)控系統(tǒng)生成G代碼。

（3）數(shù)控加工仿真。為了減少教學(xué)成本，提高教學(xué)效率，仿真軟件模擬教學(xué)被廣泛應(yīng)用。這里要求學(xué)生能夠利用數(shù)控加工仿真軟件實(shí)施加工過程仿真，加工代碼檢查與干涉檢查。

（4）數(shù)控機(jī)床的操作和零件的加工。通過教師演示教學(xué)，學(xué)生掌握機(jī)床程序調(diào)試與運(yùn)行能夠靈活操作數(shù)控機(jī)床，在加工零件時(shí)能夠依據(jù)零件特點(diǎn)，設(shè)置相關(guān)參數(shù)進(jìn)行加工，輸入程序，并調(diào)試確定無誤方可加工練習(xí)。

不同的學(xué)校，硬件設(shè)備不同，系統(tǒng)軟件不同，師資力量不同，教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)方法都不盡相同，但是要想成為一名優(yōu)秀教師，必須合理高效利用學(xué)校的現(xiàn)有資源，精心講授、耐心輔導(dǎo)，才能培養(yǎng)出優(yōu)秀的能熟練操作數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用型高級技術(shù)人才

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（作者單位：邯鄲工程高級技工學(xué)校）