數(shù)控教學(xué)模式的改革與探索

蓋雨青

【摘 要】數(shù)控車床的廣泛運用是衡量一個國家綜合國力的重要指標(biāo)之一，也是一個國家工業(yè)機械化水平的有力體現(xiàn)。我國作為世界制造業(yè)的中心，只有從學(xué)校開始就做好對數(shù)控專業(yè)學(xué)生數(shù)控技術(shù)方面的教學(xué)和培訓(xùn)工作。本文對數(shù)控教學(xué)模式的改革進行了分析探討，僅供參考。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控技術(shù)；教學(xué)模式；改革和應(yīng)用

一、學(xué)校數(shù)控教學(xué)模式的現(xiàn)狀

1、課堂理論多于實踐

大部分的中等職業(yè)教育學(xué)校在數(shù)控專業(yè)課程表中安排的理論課時明顯多于實踐課時。教師花費了大量的時間和精力在跟學(xué)生紙上談兵。學(xué)生真正能夠摸到機器的時間少之又少。這對于實踐性極強的數(shù)控專業(yè)來說是不可取的。因為只有在實踐中才能出真知，專業(yè)化的理論知識如果不及時通過實踐來證明、強化和鞏固，那就是脫離實際，只會起到事倍功半的效果。

2、學(xué)校師資力量參差不齊

隨著社會對數(shù)控人才需求量的不斷增加，更多的中等職業(yè)學(xué)校開設(shè)了數(shù)控專業(yè)，但是原先配備的師資力量并不能滿足當(dāng)下趨于飽和的教學(xué)需求。很多學(xué)校為了多招學(xué)生甚至讓教師跨專業(yè)授課，因此教師的整體素質(zhì)也就參差不齊，很多教師的專業(yè)知識都是現(xiàn)學(xué)現(xiàn)賣，自身也沒有過實踐的經(jīng)歷。這也是為什么很多學(xué)校的理論教學(xué)多于實踐教學(xué)的原因之一。

3、教材教學(xué)內(nèi)容脫離企業(yè)實際

隨著工業(yè)化的不斷發(fā)展和數(shù)字化時代的來臨，為了緊跟時代的步伐，數(shù)控技術(shù)的更新速度也隨之越來越快。學(xué)校如果一直沿用以前的教學(xué)教材勢必會跟現(xiàn)實脫軌，根據(jù)這種教材內(nèi)容教出來的學(xué)生根本操作不了新型的機器，滿足不了企業(yè)對技術(shù)人才的要求。這樣做無疑是對人力、物力和財力的三重浪費。也脫離了職業(yè)教學(xué)的初衷。

二、實踐教學(xué)體系改革實施

1、課內(nèi)實驗項目設(shè)置

在該層次的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)項目設(shè)置中，主要目的是增加學(xué)生的感性認(rèn)識，以直觀認(rèn)知為主，不強調(diào)學(xué)生的動手能力。因此，設(shè)置了《數(shù)控機床認(rèn)知實驗》《數(shù)控車床編程實驗》和《數(shù)控插補實驗》等三個課內(nèi)是項目，共6個學(xué)時?！稊?shù)控機床認(rèn)知實驗》利用本校機械工程實驗中心已有的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心等數(shù)控機床，以教師結(jié)合實物講解為主，使學(xué)生了解數(shù)控機床的各個組成部分，工作原理等基本知識?！稊?shù)控車床編程實驗》以教師講解演示為主，使學(xué)生了解數(shù)控編程加工的基本知識?！稊?shù)控插補實驗》以專門開發(fā)的插補實驗軟件演示為主，使學(xué)生了解數(shù)控插補原理。課內(nèi)實驗結(jié)合理論課程教學(xué)進度，分組進行，實驗類型有演示實驗和驗證實驗，注重基礎(chǔ)性知識的實踐訓(xùn)練。

2、綜合實訓(xùn)項目設(shè)置

在該層次的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)項目設(shè)置中，主要目的是鍛煉學(xué)生的實踐動手能力，利用所學(xué)理論知識運用到實踐中的能力，鞏固和拓展課程知識，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力以及動手能力。因此，數(shù)控技術(shù)實訓(xùn)內(nèi)容按模塊化劃分，強調(diào)循序漸進，相關(guān)訓(xùn)練針對性強，應(yīng)用性強，設(shè)置《數(shù)控加工仿真實訓(xùn)》《數(shù)控加工實訓(xùn)》《數(shù)控安裝調(diào)試實訓(xùn)》三個實訓(xùn)項目，共計3周。

在《數(shù)控加工仿真實訓(xùn)》項目設(shè)置中，考慮到由于高校的持續(xù)擴招學(xué)生人數(shù)大增，而實驗設(shè)備-數(shù)控機床屬于高技術(shù)、高附加值產(chǎn)品，其機床本體和控制系統(tǒng)品類繁多，價格高昂，一般數(shù)控車或銑床單價約十萬到二三十萬，加工中心則動輒幾十萬甚至數(shù)百萬。如果數(shù)控課程的實驗、實訓(xùn)環(huán)節(jié)完全依賴數(shù)控機床，則需大量數(shù)控機床，投入巨大、消耗多、成本貴、實驗風(fēng)險高，學(xué)校將無力組織實踐教學(xué)。近年來，市場上出現(xiàn)了基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)的數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，實驗者可在此計算機系統(tǒng)平臺上實現(xiàn)演示、分析數(shù)控加工從零件設(shè)計圖到加工程序調(diào)試直至動態(tài)切削演示的全過程，包括毛坯定義、夾具刀具定義與選用，零件基準(zhǔn)測量和設(shè)置，數(shù)控程序輸入、編輯和調(diào)試等，甚至具有工件的三維測量功能；能夠仿真Fanuc、Siemens、PA 8000、三菱、大森數(shù)控、華中數(shù)控和廣州數(shù)控等主流系統(tǒng)，提供數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等各種機床面板；面向數(shù)控加工技術(shù)初學(xué)者，具有強大的數(shù)控知識呈現(xiàn)功能，具有用于輔助教學(xué)的各種模塊設(shè)置。學(xué)生通過軟件模擬仿真基本上可解決學(xué)生熟悉機床控制面板及數(shù)控系統(tǒng)操作等問題，具有使用成本低廉、安全性高、方便輔助授課等特點。因此，根據(jù)學(xué)校實際情況，設(shè)置了《數(shù)控加工仿真實訓(xùn)》實訓(xùn)項目，實訓(xùn)時間1周，為此采購了宇龍數(shù)控加工仿真系統(tǒng)。通過仿真實訓(xùn)，可使每一個學(xué)生單獨使用一臺計算機進行數(shù)控編程、操作和加工全過程的模擬訓(xùn)練。

《數(shù)控加工實訓(xùn)》項目，實訓(xùn)時間1周，實訓(xùn)內(nèi)容包括數(shù)控車床和數(shù)控銑床兩種數(shù)控機床的編程加工。安排在學(xué)生完成《數(shù)控加工仿真實訓(xùn)》項目之后，此時，學(xué)生在進行《數(shù)控加工仿真實訓(xùn)》項目時已經(jīng)把要加工的零件程序編程完成，并在在加工仿真系統(tǒng)中仿真運行，檢驗了程序的正確性。這樣，在實際的機床上完成典型零件的編程加工操作時，可以節(jié)約大量占用機床時間，解決了設(shè)備不足的問題。

《數(shù)控安裝調(diào)試實訓(xùn)》項目，實訓(xùn)時間1周，實訓(xùn)內(nèi)容包括數(shù)控系統(tǒng)的連接、調(diào)試（包括參數(shù)保護、回參考點、絲杠螺距誤差補償、伺服驅(qū)動單元調(diào)試、PLC編程）和故障診斷（包括外圍機床故障模擬與診斷、主軸變頻單元的故障診斷）等實訓(xùn)內(nèi)容。通過該項目實訓(xùn)，使學(xué)生能掌握數(shù)控機床安裝調(diào)試方面和數(shù)控故障診斷方面的能力。為了開展這個實訓(xùn)內(nèi)容，已有設(shè)備不能滿足要求，為此采購了南京日上自動化設(shè)備有限公司開發(fā)的數(shù)控實訓(xùn)設(shè)備，來完成這些實訓(xùn)內(nèi)容。

在本層次的實踐教學(xué)項目設(shè)置中，根據(jù)學(xué)校實際情況，通過軟件仿真實訓(xùn)和實際機床操作實訓(xùn)結(jié)合的方式，用有限的資金，解決了設(shè)備不足的問題，使每個學(xué)生在這個環(huán)節(jié)能得到充分的動手鍛煉的機會。通過學(xué)生單獨使用軟件仿真加工，鍛煉獨立操作的能力；同時，通過數(shù)控加工實訓(xùn)和安裝調(diào)試實訓(xùn)的分組操作，培養(yǎng)學(xué)生團隊合作完成任務(wù)和解決問題的能力。

3、開放選修實驗項目設(shè)置

在該層次的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)項目設(shè)置中，主要目的是培養(yǎng)學(xué)生的在數(shù)控機床設(shè)計開發(fā)方面的創(chuàng)新能力。目前，開發(fā)式數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)，為數(shù)控機床（數(shù)控系統(tǒng)）的設(shè)計開發(fā)提供了一種方便的途徑。因此，在這本環(huán)節(jié)設(shè)計了《開放式數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)》的開發(fā)選修實驗，利用固高公司開發(fā)的基于運動控制卡的二維開放式數(shù)控平臺，學(xué)生可以在上面定制自己的數(shù)控系統(tǒng)。本環(huán)節(jié)時數(shù)32學(xué)時，運行模式為開發(fā)選修實驗，針對部分對數(shù)控技術(shù)有興趣的學(xué)生選擇?？稍诖嘶A(chǔ)上組織學(xué)生參與大學(xué)生科技創(chuàng)新計劃項目。

三、數(shù)控教學(xué)模式的應(yīng)用

數(shù)控應(yīng)用仿真軟件系統(tǒng)是指利用模擬仿真技術(shù)，模擬出相同型號和類型機械的實際工作時的狀態(tài)的計算機仿真系統(tǒng)。它能夠有效的彌補中等職業(yè)院校在數(shù)控專業(yè)教學(xué)實踐方面的缺點好不足，改善教學(xué)環(huán)境。而且使用安全（降低了學(xué)生在實際操作過程中的危險性）、投資成本不高（節(jié)約了學(xué)校購買昂貴數(shù)控車床的資金）、能夠模仿多種類型和型號的數(shù)控設(shè)備（內(nèi)容豐富，品種齊全。使學(xué)生的數(shù)控技術(shù)得到全面的培訓(xùn)）。同時應(yīng)用仿真軟件還能夠驗證學(xué)生的操作編程數(shù)據(jù)是否正確使學(xué)生能夠及時修改編制錯誤的程序，另外數(shù)控仿真系統(tǒng)還可以通過三維動畫顯示出機械零件的整個加工過程。數(shù)控仿真系統(tǒng)教學(xué)模式能夠使教師的講課內(nèi)容更加的具體、生動、貼合實際，學(xué)生接受起來更加的通俗易懂，有效的提高課堂教學(xué)的效率。目前應(yīng)用得比較廣泛的數(shù)控仿真軟件有“宇龍數(shù)控仿真軟件”、“斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件”、“超軟數(shù)控仿真軟件”等。

結(jié)束語

綜上所述，數(shù)控技術(shù)是一門綜合性多學(xué)科的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，它是多門技術(shù)課程的基礎(chǔ)，同時它又是一門實踐性很強、技術(shù)更新很快的課程，因此，要大力改善教學(xué)條件和教材建設(shè)，抓好師資隊伍建設(shè)、教學(xué)基本建設(shè)，將理論教學(xué)質(zhì)量和實驗、實訓(xùn)、實習(xí)教學(xué)相結(jié)合，從教學(xué)過程的各個環(huán)節(jié)入手，注重學(xué)生知識、能力和素質(zhì)的培養(yǎng)，為我國的制造業(yè)發(fā)展培養(yǎng)大批優(yōu)秀數(shù)控人才。

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