數(shù)控機(jī)床編程與操作實(shí)訓(xùn)課程教改的探討

曾凡毅 喻 濤 廖齊偉

(江西省化學(xué)工業(yè)高級(jí)技工學(xué)校機(jī)電教研組，江西 南昌 330039)

近年來(lái)，學(xué)校在數(shù)控加工專業(yè)教學(xué)設(shè)備方面加大了投資力度，目前有加工中心、仿真系統(tǒng)、數(shù)控車床、數(shù)控銑床等主要教學(xué)設(shè)備。但為了把數(shù)控加工專業(yè)辦成學(xué)校的精品專業(yè)，就必須堅(jiān)持教學(xué)實(shí)踐與理論的研究，不斷改革與創(chuàng)新教學(xué)模式，以適應(yīng)現(xiàn)代職業(yè)教育的要求和學(xué)校的發(fā)展。

一、實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)改革的重要性

由于學(xué)校在辦學(xué)指導(dǎo)思想上一直把培養(yǎng)生產(chǎn)一線數(shù)控機(jī)床編程與操作的高級(jí)技能型人才作為我們的主要培養(yǎng)目標(biāo)，所以學(xué)校數(shù)控加工專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)中，很重要的一部分是從事數(shù)控機(jī)床程序的編制與設(shè)備的操作，這就要求學(xué)生具有較強(qiáng)的數(shù)控程序編制與實(shí)施以及數(shù)控機(jī)床操作的實(shí)踐技能。因此每個(gè)專業(yè)方向，均安排了較多的實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。

實(shí)踐課程教學(xué)的目的主要是對(duì)原理的驗(yàn)證。但是，學(xué)?，F(xiàn)有的設(shè)備數(shù)量還不能完全滿足教學(xué)需要，這成為教學(xué)過(guò)程中的一個(gè)難題。由于數(shù)控設(shè)備的成本較高，雖然學(xué)校采取多種方式和途徑來(lái)增添更多的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，但是設(shè)備增加的速度還是滯后于專業(yè)教學(xué)的需求。所以，怎樣充分利用現(xiàn)有軟、硬件條件，合理調(diào)配資源應(yīng)該是我們教改中的一個(gè)重要內(nèi)容，整合教學(xué)資源及教學(xué)過(guò)程的科學(xué)設(shè)置是十分重要的。

數(shù)控機(jī)床編程與操作實(shí)訓(xùn)是學(xué)校數(shù)控加工專業(yè)的一個(gè)重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。怎樣搞好數(shù)控機(jī)床編程與操作實(shí)訓(xùn)尤為重要。

二、實(shí)訓(xùn)教學(xué)課程改革的思路

1.優(yōu)化教學(xué)大綱。將教學(xué)大綱合理優(yōu)化，使實(shí)施性教學(xué)大綱更具有實(shí)用性。結(jié)合學(xué)校特點(diǎn)和專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)對(duì)教學(xué)大綱進(jìn)行優(yōu)化，調(diào)整相關(guān)內(nèi)容，使教學(xué)大綱更貼近我們的實(shí)際教學(xué)條件和特色教育目標(biāo)。把數(shù)控機(jī)床編程與操作仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)服務(wù)于數(shù)控機(jī)床編程與操作實(shí)訓(xùn)的教學(xué)性質(zhì)進(jìn)一步明確，使教學(xué)大綱更具有針對(duì)性，更加突出其服務(wù)于專業(yè)的特點(diǎn)。

2.改革教學(xué)內(nèi)容。修訂人才培養(yǎng)計(jì)劃，深化教學(xué)改革，完善課程體系，推進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和課程體系的改革，按照“注重能力培養(yǎng)，加強(qiáng)實(shí)踐訓(xùn)練”的思路，提高學(xué)生的全面素質(zhì)。為培養(yǎng)學(xué)生獲得終身學(xué)習(xí)能力，創(chuàng)造能力、生存與發(fā)展能力打下好基礎(chǔ)。分析數(shù)控仿真加工技術(shù)與實(shí)體數(shù)控機(jī)床加工的特點(diǎn)和數(shù)控機(jī)床與仿真機(jī)床的可操作性。它們都是用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程進(jìn)行控制的機(jī)床，加工方法和內(nèi)容以及程序的編制很相似，在許多方面都遵循一致的原則。利用它們的相似點(diǎn)作為教學(xué)改革的切入點(diǎn)，強(qiáng)化相關(guān)基礎(chǔ)教學(xué)，使學(xué)生在接觸真實(shí)的數(shù)控機(jī)床前進(jìn)行程序的編程與機(jī)床的操作具有了一定的相關(guān)實(shí)踐知識(shí)和技能的積累，便于數(shù)控加工專業(yè)教育的順利進(jìn)行。

3.改革教學(xué)方法。改革以技能培訓(xùn)為最終目標(biāo)的教學(xué)方法，強(qiáng)化服務(wù)意識(shí)。在教學(xué)方法中應(yīng)更多的引入實(shí)體式數(shù)控加工的相關(guān)知識(shí)，將對(duì)比式教學(xué)貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程中。轉(zhuǎn)變教學(xué)習(xí)慣模式，不斷創(chuàng)新教學(xué)手段；轉(zhuǎn)變實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)淡化理論的傳統(tǒng)思維，加強(qiáng)理論與實(shí)踐的結(jié)合。

三、針對(duì)培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行教學(xué)改革

怎樣才能使現(xiàn)有的數(shù)控加工專業(yè)數(shù)控機(jī)床編程與操作實(shí)訓(xùn)更為有效的促進(jìn)本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)是我們教學(xué)研究和改革的重要內(nèi)容。首先，我們應(yīng)該結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)與教學(xué)資源進(jìn)行分析，確定我們對(duì)于該專業(yè)的數(shù)控機(jī)床編程與操作教學(xué)實(shí)訓(xùn)的培養(yǎng)目標(biāo)。在確立目標(biāo)的基礎(chǔ)上研究培養(yǎng)方式，也就是教學(xué)模式和內(nèi)容。

根據(jù)教學(xué)實(shí)訓(xùn)大綱和學(xué)校實(shí)際情況，對(duì)于數(shù)控技術(shù)專業(yè)的數(shù)控機(jī)床編程與操作教學(xué)實(shí)訓(xùn)分為兩個(gè)階段進(jìn)行。

第一階段的實(shí)訓(xùn)為虛擬數(shù)控機(jī)床編程與操作實(shí)訓(xùn)：教學(xué)目標(biāo)應(yīng)該為學(xué)生進(jìn)行數(shù)控編程與操作有一個(gè)理性的認(rèn)識(shí)。

該階段是通過(guò)動(dòng)態(tài)的仿真操作，對(duì)零件進(jìn)行工序、工步、工藝編制，并結(jié)合數(shù)控加工工藝課程和數(shù)控編程與加工技術(shù)的理論教學(xué)，分析典型零件數(shù)控加工工藝路線，使學(xué)生在接觸真實(shí)的機(jī)床前能具備一定的實(shí)物模擬操作訓(xùn)練基礎(chǔ)。

數(shù)控加工仿真系統(tǒng)是結(jié)合機(jī)床廠家實(shí)際加工制造經(jīng)驗(yàn)與學(xué)校教學(xué)訓(xùn)練一體所開(kāi)發(fā)的一種機(jī)床控制虛擬仿真系統(tǒng)軟件。數(shù)控加工設(shè)備價(jià)格昂貴、占地面積大，而數(shù)控仿真系統(tǒng)軟件可以在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上運(yùn)行，它不但解決了實(shí)訓(xùn)時(shí)學(xué)生多機(jī)床設(shè)備少的問(wèn)題、而且還為學(xué)校節(jié)省了大量設(shè)備購(gòu)置經(jīng)費(fèi)。其優(yōu)點(diǎn)在于：1.系統(tǒng)完全模擬真實(shí)CNC機(jī)床的控制面板和屏幕顯現(xiàn)，可輕松操作。2.在虛擬環(huán)境下對(duì)NC代碼的切削狀態(tài)進(jìn)行檢驗(yàn)，操作安全。3.用戶可看到真實(shí)的三維加工仿真過(guò)程，仔細(xì)檢查加工后的工件，可以更迅速的掌握CNC機(jī)床的操作過(guò)程，過(guò)程逼真。4.采用虛擬機(jī)床替代真實(shí)機(jī)床進(jìn)行培訓(xùn)，在降低費(fèi)用的同時(shí)獲得更佳的培訓(xùn)效果，使用更經(jīng)濟(jì)。5.模擬演示功能更為真實(shí)可靠，圖形大小、顏色、觀察視角以及刀具的形狀等都可由操作者自行設(shè)計(jì)以滿足不同監(jiān)控要求。6.互動(dòng)教學(xué)教師和學(xué)生可以相互觀看對(duì)方的操作，進(jìn)行互動(dòng)交流。7.沒(méi)有危險(xiǎn)性，學(xué)生能夠放心大膽地操作仿真機(jī)床，把課堂上所學(xué)的知識(shí)發(fā)揮得淋漓盡致，不存在真實(shí)機(jī)床上刀具與工件的碰撞、工作臺(tái)超程等危險(xiǎn)操作；消除了學(xué)生的安全隱患。

數(shù)控加工仿真系統(tǒng)具有華中數(shù)控、廣州數(shù)控、FANUC、西門子等眾多數(shù)控系統(tǒng)功能，學(xué)生通過(guò)在計(jì)算機(jī)上操作仿真軟件，能在很短時(shí)間內(nèi)就能掌握數(shù)控車、數(shù)控銑及加工中心的操作?？赏ㄟ^(guò)手動(dòng)或CAD/CAM編程和加工，教師通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，監(jiān)看窗口滾動(dòng)控制，可隨時(shí)獲得學(xué)生信息。在教學(xué)中還具有多媒體教學(xué)的特點(diǎn)。

在屏幕上能夠顯示和機(jī)床操作面板一模一樣的界面；以動(dòng)態(tài)的模擬顯示代替機(jī)床實(shí)際運(yùn)行狀況，并且還能夠提示操作信息，如編程錯(cuò)誤信息和操作失誤機(jī)床碰撞報(bào)警信息等。使數(shù)控機(jī)床的編程操作易于課堂化教學(xué)，從而即節(jié)省了機(jī)床設(shè)備和實(shí)訓(xùn)消耗、又大大提高了教學(xué)效率。學(xué)生可利用此軟件進(jìn)行仿真操作，同樣會(huì)起到真實(shí)設(shè)備的教學(xué)效果。

學(xué)校數(shù)控加工仿真實(shí)驗(yàn)室可進(jìn)行數(shù)控機(jī)床模擬仿真操作實(shí)驗(yàn)/實(shí)訓(xùn)、數(shù)控機(jī)床編程與加工技術(shù)、UG和Pre等軟件應(yīng)用的教學(xué)和技術(shù)培訓(xùn)與考證等。

第二階段的實(shí)訓(xùn)是真實(shí)數(shù)控機(jī)床編程與操作實(shí)訓(xùn)：教學(xué)目標(biāo)應(yīng)該為學(xué)生進(jìn)行數(shù)控機(jī)床編程與操作有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)。

這樣做的目的是有利于學(xué)生進(jìn)行專業(yè)課和數(shù)控加工專業(yè)技能的學(xué)習(xí)。因?yàn)榉抡鏅C(jī)床與真實(shí)機(jī)床畢竟有一定的差距，程序在執(zhí)行過(guò)程中也有差別。所以為了滿足學(xué)生畢業(yè)后能夠貼近零距離崗位要求，必須進(jìn)行真實(shí)數(shù)控機(jī)床編程與加工操作實(shí)訓(xùn)。

真實(shí)數(shù)控機(jī)床編程與加工的訓(xùn)練為學(xué)生進(jìn)行數(shù)控機(jī)床實(shí)物的認(rèn)識(shí)、故障檢修與維護(hù)的練習(xí)提供了良好的實(shí)訓(xùn)條件。

經(jīng)過(guò)這兩個(gè)階段的教學(xué)實(shí)訓(xùn)，一方面提高學(xué)生的實(shí)踐操作技能，使學(xué)生畢業(yè)后能夠盡快地適應(yīng)生產(chǎn)實(shí)際的需要，剛參加工作就能頂崗。另一方面，這樣的改革將有利于學(xué)生在現(xiàn)有條件下很快的掌握數(shù)控加工技術(shù)，縮短教學(xué)時(shí)間，獲得滿意的教學(xué)效果，掌握較高的數(shù)控加工技能。如果數(shù)控加工專業(yè)的學(xué)生只是進(jìn)行第一階段的認(rèn)識(shí)實(shí)訓(xùn)，那他們?cè)诮佑|真實(shí)數(shù)控設(shè)備前，可能對(duì)于某工種常用的刀具和不同刀具怎樣合理選擇切削用量了解較少，對(duì)于某工種典型零件的加工工步也不清楚，要編制出合理的加工程序是有較大難度的，即使是編制好程序也可能缺乏可操作性。何況數(shù)控加工對(duì)于加工工藝設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和嚴(yán)密性要求很高，對(duì)于加工過(guò)程的每一個(gè)細(xì)節(jié)都要求萬(wàn)無(wú)一失，一點(diǎn)小的失誤都可能造成重大的設(shè)備事故和質(zhì)量事故，都會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。如學(xué)生僅有這樣的基礎(chǔ)就直接進(jìn)行數(shù)控加工技能培訓(xùn)，將會(huì)在很大程度上使我們的有限資源浪費(fèi)在基礎(chǔ)的講解和練習(xí)上，也給我們的數(shù)控加工專業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)教師帶來(lái)更大的教學(xué)壓力。雖然虛擬數(shù)控機(jī)床的編程與操作與真實(shí)數(shù)控機(jī)床的編程與操作有許多差異，但是，同屬于金屬切削加工技術(shù)的兩者間又存在著很多的共性。所以，只要我們充分利用現(xiàn)有條件是可以逐步提高數(shù)控技術(shù)專業(yè)學(xué)生技能實(shí)訓(xùn)質(zhì)量和效率的。

運(yùn)用這種教學(xué)模式，學(xué)校對(duì)2017級(jí)數(shù)控技術(shù)專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行了試點(diǎn)培養(yǎng)，使實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程易教易學(xué)、教學(xué)效果顯著提高。通過(guò)畢業(yè)生畢業(yè)實(shí)習(xí)調(diào)查，企業(yè)對(duì)學(xué)校的數(shù)控加工專業(yè)畢業(yè)生滿意率92%以上。

總之，隨著學(xué)校的日異發(fā)展，軟、硬件現(xiàn)已經(jīng)逐步到位。我們要不斷學(xué)習(xí)先進(jìn)的職業(yè)教育思想和教學(xué)模式，以就業(yè)為導(dǎo)向，根據(jù)市場(chǎng)人才的需求，結(jié)合學(xué)校實(shí)際辦學(xué)條件，不斷深化教學(xué)改革，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，探索更有效的教學(xué)模式和方法，必能將數(shù)控加工技術(shù)專業(yè)辦成學(xué)校的精品專業(yè)，為社會(huì)培養(yǎng)出高級(jí)技術(shù)應(yīng)用型專門人才。