數(shù)控技術(shù)與加工實踐教學(xué)改革探索

雷福祥 王偉 弋曉康 許曉東 王杰 涂鵬飛

摘 要：《數(shù)控技術(shù)》是高校機械類專業(yè)的必修課，數(shù)控技術(shù)實踐性強，應(yīng)用面廣，是當(dāng)代制造業(yè)不可或缺的一門技術(shù)。高校學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)控技術(shù)時，理解能力強，基礎(chǔ)理論扎實，但是實踐動手能力方面與技工院校學(xué)生比有很大的差距。該文從我?！稊?shù)控技術(shù)》實踐教學(xué)的現(xiàn)狀出發(fā)，提出了數(shù)控仿真技術(shù)與數(shù)控機床相配合，在實踐教學(xué)增加數(shù)控機床模塊化實驗以及實踐教學(xué)與企業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合的模式。使學(xué)生能夠掌握零件制造工藝編制以及加工程序編寫，系統(tǒng)掌握數(shù)控機床機械與電氣部件功能與原理，培養(yǎng)出理論與實踐相結(jié)合的高素質(zhì)人才。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù) 實踐教學(xué) 數(shù)控機床 數(shù)控仿真

中圖分類號：TH16 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）08（a）-0143-03

Numerical Control Technology and Machining Experiment Teaching Reform

LEI Fuxiang WANG wei YI xiaokang XU xiaodong

（The Mechanical Engineering College， Tarim University， Alar， Xinjiang，843300，China）

Abstract：《 numerical control technology》 is a compulsory course for college of mechanical engineering， numerical control technology， strong practicality application is wide， is an integral part of modern manufacturing technology.College students in learning the numerical control technology， understanding ability is strong， solid basic theory， but the students practical ability and the mechanic colleges than there is a big gap.This article from the present situation of the 《nc technology》 practice teaching in our school， puts forward the numerical simulation technology to match the nc machine tools， nc machine tools in the practice teaching modular experimental and practice teaching model combining with enterprise production.Enable students to master parts manufacturing and processing program code， system control， function and principle of nc machine tool mechanical and electrical produce the combination of theory and practice of high-quality talent.

Key Words：Numerical control technology；Practical teaching；Nc machine tool；Nc simulation

數(shù)控技術(shù)是一個國家工業(yè)水平的標(biāo)志，國家在大力發(fā)展制造業(yè)，數(shù)控機床在工業(yè)制造中地位非常重要?！稊?shù)控技術(shù)》是高校機械類專業(yè)的必修課，是一門實用性、綜合性非常高的專業(yè)課程。目前的教學(xué)大綱還是側(cè)重于《數(shù)控》理論學(xué)習(xí)，實踐操作投入較少，已經(jīng)不能適應(yīng)新形勢下高素質(zhì)人才的培養(yǎng)，必須調(diào)整教學(xué)大綱，加大實踐設(shè)備的投入。多數(shù)技工學(xué)校在實踐教學(xué)方面優(yōu)勢明顯，高校可以借鑒其經(jīng)驗。該文主要針對高?！稊?shù)控技術(shù)》這門課程存在的問題，提出了課程教改方案與研究重點。

1 《數(shù)控技術(shù)》在教學(xué)中存在的問題

高校學(xué)生在學(xué)習(xí)《數(shù)控技術(shù)》這門課時，理解能力強，基礎(chǔ)理論扎實，但是實踐動手能力方面與技工院校學(xué)生比有很大的差距。我校有《機械設(shè)計制造及其自動化》、《機械電子工程》兩個本科專業(yè)和《機電一體化》?？茖I(yè)開設(shè)《數(shù)控技術(shù)》這門課。教學(xué)模式由理論教學(xué)與實踐教學(xué)組成，學(xué)生在完成理論課時學(xué)習(xí)后，進行三周的數(shù)控機床操作加工。目前大多數(shù)高校機械類專業(yè)《數(shù)控技術(shù)》課程教學(xué)大綱的編寫只注重學(xué)生零件圖程序編寫及工藝編制，而在實訓(xùn)方面，如機床維修與維護、機床各部件功能原理、數(shù)控機床改造設(shè)計方面投入的教學(xué)經(jīng)費及設(shè)備經(jīng)費很少。這種情況我們培養(yǎng)的大學(xué)生只會進行編程操作，而對數(shù)控機床的核心內(nèi)容沒有掌握。并且在實訓(xùn)中與企業(yè)生產(chǎn)實際脫節(jié)，學(xué)生只是完成了零件的加工，而零件形位公差是否合格往往忽略，不能適應(yīng)創(chuàng)新性高校人才培養(yǎng)。造成這種情況原因是多方面的：

（1） 實驗課時數(shù)少，目前《數(shù)控技術(shù)》以理論課為主，實驗課時占到理論課時五分之一，基本授課教師兼任實驗課教學(xué)。實驗課以演示性為主，創(chuàng)新性實驗很少。

（2） 實驗設(shè)備有限，在實驗中5、6個人共用一臺1機床。這樣在有限的學(xué)時內(nèi)，學(xué)生動手操作時間少，而且多個學(xué)生聚在一個狹小的空間操作機床，增加了危險因數(shù)。

（3） 數(shù)控方面師資力量短缺，講授《數(shù)控技術(shù)》課程老師理論基礎(chǔ)扎實，但是在實驗及實訓(xùn)中，缺乏有技術(shù)、經(jīng)驗豐富、實踐能力強的實驗系列及工程系列實訓(xùn)教師。

所以提高《數(shù)控技術(shù)》教學(xué)質(zhì)量，必須轉(zhuǎn)變重視課堂，輕視實踐的教學(xué)觀念。老師在實訓(xùn)實驗中要不僅要負責(zé)操作講解，而且要全面掌握機床維修維護，才能使學(xué)生在實驗實習(xí)中得到質(zhì)的飛躍。

2 加強數(shù)控仿真教學(xué)及相關(guān)課程學(xué)習(xí)

（1）由于大多數(shù)高校數(shù)控設(shè)備有限，所以我們可以采取模擬仿真與實際操作相結(jié)合的方式?？梢岳肕astcam、宇龍數(shù)控仿真軟件先進行車、銑、線切割等數(shù)控機床仿真操作，學(xué)生在確認(rèn)工藝程序無誤后，進行實際加工操作。這樣不僅可以鍛煉學(xué)生編程能力，而且防止不經(jīng)過程序校驗直接操作機床，發(fā)生打刀、主軸轉(zhuǎn)速設(shè)定不合理、超程等故障。Mastcam提供了設(shè)計零件外形所需的理想環(huán)境，其強大功能可以對曲線、曲面零件進行編程。具有較強的曲面粗加工及的曲面精加工的功能，曲面精加工有多種選擇方式，可以滿足復(fù)雜零件的曲面加工要求，同時具備多軸加工功能。所以學(xué)生學(xué)習(xí)Mastcam軟件可以大大提高數(shù)控機床在線加工能力，符合計算機輔助設(shè)計與制造技術(shù)發(fā)展趨勢。

（2）《數(shù)控技術(shù)》是一門涵蓋了《機械制造》、《單片機原理與技術(shù)》、《機電傳動與控制》等多學(xué)科的一門課程。學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課時要全方位復(fù)習(xí)基礎(chǔ)課知識，要學(xué)習(xí)數(shù)控原理如：直線插補、圓弧插補、位置精度檢測等，不能只是學(xué)會一些簡單的編程代碼，就完成了數(shù)控學(xué)習(xí)。指導(dǎo)實驗實訓(xùn)的老師應(yīng)該在實驗實訓(xùn)開始前幾周讓同學(xué)們復(fù)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課，這樣實驗效果會更好，我們培養(yǎng)出的大學(xué)生才會是全方面、多學(xué)科交叉的應(yīng)用型人才。指導(dǎo)老師必須具有數(shù)控綜合素質(zhì)，要掌握編程基本技能，更要掌握數(shù)控機床如伺服電機、伺服驅(qū)動模塊、PLC控制、機床電路維修等技能。這樣在實習(xí)實驗中，如果機床發(fā)生故障，指導(dǎo)老師能夠及時排除故障，保證教學(xué)有序進行。當(dāng)然，指導(dǎo)老師要經(jīng)過相應(yīng)培訓(xùn)，取得維修與維護資格。

3 加強數(shù)控機床模塊化實驗教學(xué)及師資隊伍建設(shè)

（1） 隨著數(shù)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用，學(xué)校越來越注重培養(yǎng)生產(chǎn)、技術(shù)服務(wù)等崗位需求的實用型、技能型專門人才，由于高校實驗經(jīng)費的有限，如果投入大量資金用于數(shù)控機床購買，必然要占用其他實驗經(jīng)費，實際效果也不一定非常理想，所以我們可以購置一些數(shù)控車床、銑床電控系統(tǒng)原理及調(diào)試維修實驗臺實習(xí)裝置，可以大大提高學(xué)生的動手能力和分析解決問題的能力，全面學(xué)習(xí)掌握數(shù)控系統(tǒng)的控制原理、數(shù)控編程、電氣設(shè)計方法及安裝調(diào)試與維修、元器件的選擇、銑削加工中心電氣安裝及調(diào)試、故障診斷維修、零件程序編制及圖形模擬加工過程等多項實驗內(nèi)容，達到工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場實習(xí)效果。

目前大多數(shù)技工學(xué)校投入大量資金用于數(shù)控實習(xí)裝置購買，學(xué)生在企業(yè)中得到了認(rèn)同。而且這種裝置采用開放式結(jié)構(gòu)、模塊化設(shè)計，既可用于教學(xué)、也可用于課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計和實訓(xùn)，有利于提高學(xué)生設(shè)計數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)、診斷數(shù)控設(shè)備故障的能力，使學(xué)生最大限度地適應(yīng)和滿足市場需求。這種實訓(xùn)設(shè)備也可以幫助指導(dǎo)老師進一步了解數(shù)控機床結(jié)構(gòu)，同時也為實驗系列、工程系列技術(shù)人員進行數(shù)控機床的二次開發(fā)提供了必要條件。

（2） 高校講授《數(shù)控》課程老師由教師系列、實驗系列、工程技術(shù)系列老師組成，其中教師系列老師主要負責(zé)理論課講解以及實驗課講授。實驗系列和工程技術(shù)系列負責(zé)實訓(xùn)操作與機床維護與維修。各個系列要相互結(jié)合、合理分布。講授《數(shù)控技術(shù)》老師必須深入到制造企業(yè)及數(shù)控機床企業(yè)學(xué)習(xí)，必須了解企業(yè)一線工作流程，掌握數(shù)控機床核心原理。學(xué)校應(yīng)加大《數(shù)控技術(shù)》師資培訓(xùn)力度。這樣才能更好的完成教學(xué)任務(wù)，培養(yǎng)出綜合性、具有創(chuàng)造力的高校學(xué)生。

4 《數(shù)控技術(shù)》實踐教學(xué)要與生產(chǎn)實際相結(jié)合

（1）高?？梢越ㄔO(shè)校內(nèi)模擬工廠，加強實踐教學(xué)，數(shù)控實踐內(nèi)容應(yīng)與當(dāng)前工業(yè)主流技術(shù)相銜接。我們對學(xué)生的培養(yǎng)可以按照工廠實際生產(chǎn)的模式進行。當(dāng)然高校是教學(xué)單位，不能按照企業(yè)以盈利為目的進行教學(xué)。對各種工程生產(chǎn)技術(shù)進行精選，采用現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)建立起來一個實際工程環(huán)境。學(xué)生從中通過直接動手實踐獲得：對工業(yè)生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的實際認(rèn)識，對各種加工方法的初步訓(xùn)練，對組織管理能力初步鍛煉，完成從知識積累向能力初步轉(zhuǎn)化。

目前我?！稊?shù)控技術(shù)》實訓(xùn)如車床采用尼龍棒為原料，由于本身材料原因，無法按照《機械制造手冊》進行刀具選取及切削用量選擇，這樣達不到生產(chǎn)實際效果。數(shù)控銑床加工材料采用尼龍板，也是沒有實際加工效果。大多數(shù)高校處于安全因數(shù)考慮，不采用鋼料，這樣不可能鍛煉出學(xué)生動手能力。所以在實訓(xùn)中，布置給學(xué)生幾個零件圖加工任務(wù)，并進行裝配要求，指導(dǎo)老師負責(zé)實習(xí)工藝及程序指導(dǎo)，學(xué)生自己動手利用鋼料加工出零件，進行裝配。指導(dǎo)老師可以根據(jù)圖紙技術(shù)要求，對零件公差進行考核。通過與企業(yè)實際生產(chǎn)結(jié)合，可以使學(xué)生對工業(yè)生產(chǎn)有初步認(rèn)識，全方位激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識。

（2） 高校數(shù)控實驗室在完成基本教學(xué)任務(wù)下，可以讓學(xué)生參與到科研工作中，課題的樣機研制，設(shè)備的研發(fā)都需要數(shù)控機床。學(xué)生不僅在科研中得到鍛煉，還能通過實際生產(chǎn)制造熟練掌握數(shù)控機床。數(shù)控實驗室應(yīng)根據(jù)師資力量合理安排開放時間，鼓勵大學(xué)生創(chuàng)新項目的研發(fā)。高校也可以與企業(yè)進行對接，為企業(yè)提供人才技術(shù)上支持，企業(yè)在生產(chǎn)制造中遇到的難題，我們實訓(xùn)指導(dǎo)老師可以帶領(lǐng)學(xué)生共同完成。高校數(shù)控實驗室應(yīng)向工程訓(xùn)練的方向發(fā)展建設(shè)，以高層次、急需緊缺專業(yè)技術(shù)人才和創(chuàng)新型人才為重點，在高學(xué)校建設(shè)一批工程創(chuàng)新訓(xùn)練中心，打造高素質(zhì)專業(yè)技術(shù)人才隊伍。

在學(xué)生實驗實訓(xùn)考核方面要與企業(yè)生產(chǎn)實際掛鉤，嚴(yán)格執(zhí)行按時上下班制度。各個工種要按照學(xué)生所加工產(chǎn)品嚴(yán)格打分，比較同一個產(chǎn)品的優(yōu)缺點，幫助學(xué)生找到造成產(chǎn)品不否和技術(shù)要求的原因，這樣避免了為了應(yīng)付實習(xí)而實習(xí)。我們也可以招聘一些有想法、愛動手的學(xué)生充實到數(shù)控實驗室日常維護中，保證機器處于最大的開機率?？傊褦?shù)控實訓(xùn)實驗室打造成以培養(yǎng)綜合工程實踐能力為目標(biāo)的實踐教學(xué)中心、將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)連接起來的學(xué)生學(xué)生工程創(chuàng)新實踐中心、校企協(xié)同合作的技術(shù)與裝備研發(fā)中心。

5 結(jié)語

該文從數(shù)控仿真、模塊化實驗教學(xué)、實際生產(chǎn)和師資培訓(xùn)等幾個方面提出了當(dāng)前高?！稊?shù)控技術(shù)》實踐教學(xué)改革思路。數(shù)控技術(shù)是未來振興中國制造業(yè)的必然選擇，工科高校學(xué)生肩負著國家工業(yè)改革創(chuàng)新的艱巨使命。作為高校數(shù)控技術(shù)指導(dǎo)老師，我們更應(yīng)該有創(chuàng)新精神，不能照搬書本知識，必須理論與實踐相結(jié)合，必須扎實掌握各學(xué)科知識，在數(shù)控教學(xué)中有自己獨到的想法，這樣我們才能培養(yǎng)出具有系統(tǒng)的工程技術(shù)理論知識和實踐能力、良好的職業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新意識、初步的市場感的當(dāng)代大學(xué)生。

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