數(shù)控編程一體化教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

伏芬琪

摘 ?要：隨著數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛，數(shù)控編程的重要性也與日俱增?！稊?shù)控編程》作為機(jī)類、數(shù)控類專業(yè)的核心專業(yè)技術(shù)課程，其教學(xué)質(zhì)量的高低，顯然將直接影響數(shù)控技術(shù)新型人才的培養(yǎng)。因此該文針對(duì)該課程，結(jié)合筆者多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，圍繞“教學(xué)導(dǎo)入→教學(xué)設(shè)計(jì)→教學(xué)實(shí)踐”這條主線，探討利用理實(shí)融合的一體化教學(xué)來(lái)提高教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)控編程 ?一體化 ?設(shè)計(jì) ?實(shí)踐

中圖分類號(hào)：TG659-4 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1672-3791（2019）06（c）-0150-02

1 ?教學(xué)導(dǎo)入

1.1 闡釋書名、明確目標(biāo)，為教學(xué)做好開頭

以視頻展示數(shù)控加工的工作原理：首先數(shù)控編程，即將待加工零件圖中幾何特性和工藝要求數(shù)字化，然后將其發(fā)送給數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工處理。引導(dǎo)學(xué)生得出，數(shù)控編程就是形成G代碼的過(guò)程，其目標(biāo)就是控制刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡，包括加工速度（切削和進(jìn)給速度）、換刀、冷卻泵的開關(guān)等。從而高屋建瓴地明確學(xué)習(xí)該課程的目標(biāo)和意義，為教學(xué)開了一個(gè)良好開端。

1.2 了解編程方法，實(shí)現(xiàn)高效編程

（1）數(shù)控編程的方法。

根據(jù)代碼的生成方式主要有兩種手工編程和自動(dòng)編程，前者是基礎(chǔ)，其程序特點(diǎn)是簡(jiǎn)潔易懂、可讀性高、程序修改靈活方便、適用于輪廓相對(duì)簡(jiǎn)單的零部件（輪廓往往由直線和圓弧段構(gòu)成，如階梯軸、手柄等）;后者效率高、準(zhǔn)確性高、操作安全可靠、可實(shí)現(xiàn)前者無(wú)法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜曲面的加工，但其程序冗余量高、走刀軌跡有時(shí)也不甚合理，平白消耗無(wú)謂的時(shí)間，在實(shí)際編程時(shí)要根據(jù)零件具體情況來(lái)加以選擇。

根據(jù)數(shù)控加工的機(jī)床，則可分為數(shù)控車床編程、數(shù)控銑床編程和數(shù)控加工中心編程3類，加工零件由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，精度和效率由低到高。其中數(shù)控車多用于加工普通平面的簡(jiǎn)單零件的加工，主要用車削循環(huán)指令（包括簡(jiǎn)單和復(fù)合循環(huán)車削指令）;數(shù)控銑多用于平面類、變斜角類、曲面類、箱體類等較復(fù)雜零件的加工。數(shù)控加工中心有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置，可實(shí)現(xiàn)批量高精度加工。

（2）高效編程和數(shù)控仿真。

要實(shí)現(xiàn)高效編程，首先要對(duì)手工編程非常嫻熟，如看到常見簡(jiǎn)單輪廓的零件，應(yīng)能立即寫出其正確的加工程序。其次還必須掌握一些主流CAM軟件，這樣在實(shí)際加工時(shí)，方可將兩者結(jié)合來(lái)，達(dá)到高效編程之目的（編寫的程序加工效率高、工藝性好、選用工藝參數(shù)合理、成品合格率高、刀具使用壽命長(zhǎng)、加工中對(duì)機(jī)床的壽命影響也?。Ｗ詈髴?yīng)借助軟件來(lái)仿真數(shù)控加工過(guò)程，以校驗(yàn)G代碼的正確性。通過(guò)仿真可以真實(shí)直觀地感受從“毛坯的選擇、刀具的安裝到切削加工”整個(gè)過(guò)程，觀察G指令的走刀軌跡，如加工過(guò)程中出現(xiàn)干涉（碰刀），可及時(shí)分析修改指令后再次仿真，直至程序正確為止。

2 ?教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)設(shè)計(jì)遵循“以情境為主線、以模塊為載體，用任務(wù)來(lái)驅(qū)動(dòng)”的原則，突出“教學(xué)做”有效融合，首先利用生產(chǎn)任務(wù)單來(lái)展開教學(xué)目標(biāo)，明確教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐，其主要流程如表1。

3 ?教學(xué)實(shí)踐

3.1 課前準(zhǔn)備，精心創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境

圍繞企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)完成任務(wù)所需技能，結(jié)合學(xué)生實(shí)際狀況，以“能用夠用”的原則來(lái)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，盡量以學(xué)生喜見樂見的方式將相關(guān)知識(shí)點(diǎn)融入其中。以階梯軸為例，首先通過(guò)產(chǎn)品展示讓學(xué)生指出圖中的物體叫什么;讓他們?cè)谒褂眠^(guò)的設(shè)備上面找一找，看有沒有手柄零件;它在該設(shè)備上起什么作用。

3.2 整合資源，優(yōu)化教學(xué)

（1）形成立體化教材。

首先根據(jù)行業(yè)發(fā)展情況，適時(shí)組織相關(guān)教師進(jìn)行校本教材的修整與編寫，在此基礎(chǔ)上，以課程教學(xué)為中心，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)等IT技術(shù)將教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)計(jì)劃、課件等教學(xué)資源以多種媒介、形態(tài)和多個(gè)層次進(jìn)行整合，形成立體化教材，從而最大程度地促進(jìn)學(xué)生能力的全方位發(fā)展。

（2）加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)。

數(shù)控編程教學(xué)應(yīng)安排在一體化教室。教室內(nèi)配置企業(yè)常用的數(shù)控機(jī)床（數(shù)控車、銑、加工中心等）的數(shù)控加工設(shè)備，并配備相應(yīng)電腦（其上裝有編程和仿真軟件），電腦可以呈六邊形排列，便于分組教學(xué);投影儀、移動(dòng)黑板或白板，以及其他相關(guān)設(shè)備;當(dāng)然還有設(shè)備維護(hù)管理人員，以保證一體化教學(xué)的正常進(jìn)行。

（3）提高教師信息素養(yǎng)，靈活應(yīng)用多種教學(xué)方法。

在教學(xué)中要以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體，突出主體在課堂教學(xué)中的作用;理實(shí)一體，輔以實(shí)際操作，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生其實(shí)際操作技能。教師要注意對(duì)信息技術(shù)的學(xué)習(xí)積累，學(xué)習(xí)和借鑒不同國(guó)家的先進(jìn)教學(xué)方法，例如前面提及的多種方法，做到靈活應(yīng)用，有效提高教學(xué)效率。

3.3 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作互助

通過(guò)開學(xué)第一課，讓學(xué)生明確該課程的特點(diǎn)及用途，引起學(xué)生的興趣。對(duì)比學(xué)生熟悉的普通機(jī)床，告訴學(xué)生數(shù)控機(jī)床與大家以往操作過(guò)的普通銑床、車床、鉆床、刨床等機(jī)床的工作過(guò)程是一樣的，不同之處在于普通機(jī)床的每一步運(yùn)動(dòng)都是由操作人員手工來(lái)控制，而數(shù)控機(jī)床是由程序來(lái)控制，程序聽起來(lái)高深莫測(cè)，其實(shí)只要讓刀具沿直線和圓弧跑，就能夠編寫出簡(jiǎn)單的程序。通過(guò)簡(jiǎn)單生動(dòng)的實(shí)例來(lái)告訴學(xué)生，數(shù)控編程非常容易。

教學(xué)過(guò)程中，教師要巡視，留意每個(gè)學(xué)生，發(fā)現(xiàn)問題/瓶頸，及時(shí)指點(diǎn)解決。很顯然，單憑教師一個(gè)人，其精力是有限的，沒有孫大圣的分身術(shù)，不可能做到面面俱全，因此要善于挖掘利用身邊的資源，鼓勵(lì)學(xué)生互幫互助，這不僅有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，跟有利于爭(zhēng)相學(xué)習(xí)的優(yōu)良學(xué)風(fēng)的形成。

數(shù)控一體化教學(xué)的實(shí)施過(guò)程中，一方面讓我們積累了為數(shù)不少寶貴的經(jīng)驗(yàn)，也取得了不錯(cuò)的成果;另一方面，我們也發(fā)現(xiàn)了存在的問題和不足，這有待于我們?cè)诮窈蟮慕虒W(xué)工作中，繼續(xù)探索改進(jìn)。

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