數控銑削工程實訓教改設想與方案

摘 要：數控銑削工程實訓是一門重要的實踐性課程，可以有效地提高參訓學生的動手能力和創新思維。文章介紹了廣東工業大學工程訓練中心數控組，針對新的設備情況和參訓對象改革實訓教學計劃，并制定出一整套具體實施方案的經驗。

關鍵詞：數控銑削加工 工程訓練 教學改革 實施方案

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A

數控銑削加工是現代制造代表之一的數字控制技術最早、最廣泛的產業化應用加工技術。由數控銑床發展起來的加工中心也是FMS(柔性制造系統)、CIMS(計算機集成制造系統)等先進制造領域重要的基礎技術支撐。在工科高等院校，工程訓練是將課堂理論知識具體化、形象化的一門實踐課程，數控銑削實訓由于其本身技術特點和涵蓋的知識面，可以綜合考核學生從設計造型到加工的整體CAD/CAM工程觀念，因而成為各類工程訓練教學評估和抽查重點。

廣東工業大學工程訓練中心從2001年在龍洞校區成立，到2005年搬遷進大學城，自身從校級金工實習基地，一步一個臺階發展成長為省級、國家級示范中心。作為數控實訓的重點項目之一，數控銑床依照上級主管部門“少品種、多臺套”的要求，先后裝備了配置華中世紀星21M系統的經濟型數控升降臺銑床4臺；Siemens 802S系統的落地式數控銑4臺；配Siemens 802D及802S系統的大型床身式數控銑2臺。另外還購置了3臺高速雕銑機，分別配Fanuc Series Oi MC及“新代”控制系統。

數控系統的多樣化方便了我們有針對性地開展科研協作和培訓，但在日常的工程訓練中，系統之間編程代碼和控制操作的差異，增添了實踐教學的難度和工作量。尤其在參訓學生人數逐漸增加，指導人員不足，一名老師需要分管三種以上系統設備的情況下，矛盾尤為突出。

一、數控銑削加工特性與實訓難點

拿到工程圖紙或設計要求后，先采用Master-CAM或Cimatron、UG等工程軟件繪制出實體模型，再根據設備、刀具情況設定加工軌跡和參數，之后通過后處理器生成NC代碼。程序傳入機床以后，還需刀具、工件裝夾準備，對刀確定加工坐標系原點等一系列繁雜的操作，才能啟動自動加工。對新零件，正式加工前往往還必須經過圖形校驗及首件試切。以上構成一個完整的數控銑削加工過程。按照循序漸進的教學規律，學生應該先修完CAD工程制圖，金屬加工工藝學，了解一定的數字控制原理；完成普通銑床實訓后，再參加數控銑削訓練，才能形成一個較系統的認知體系。但實際上，由于工程洲練安排在大學二年級，參訓人數多、專業面廣，多數學生沒有上過先行課程，甚至來到數控項目才第一次見到機器——看見外形像鉆頭的立式銑刀，錯把數控銑當認作了鉆孔的鉆床。另外，實驗課程化的安排，使課時相對分散，相當部分班級不能集中完成數控訓練，造成了學新忘舊的弊端。

二、數控銑削實訓新設想

我校參加工程訓練的學生除了理工科類外，還有部分文科學院的學生，如：藝術學院的“上業設計”專業等。按照資源共享原則，大學城區華南師范大學、廣州大學、中山大學等兄弟院校，每個學期都安排兩至三批相關專業本科生來工程訓練基地參加培訓。

根據參加工程實訓的對象情況，促使我們構思新的數控銑削工程實訓教學設想。數控教學組集思廣益，經過嘗試、總結、再改進，針對不同訓練目標、不同學時安排，規劃出新的教學計劃：

一是針對人數較多的環境、食品、網絡技術等非機類專業的學生，其工程訓練目標以了解為主，數控實訓項目僅5個學時。我們計劃不安排編程講解，先介紹激光、三坐標測量等先進制造技術，再將一個班50多人分為五組，分別開展數控銑床與數控車床實訓，只介紹一些基本操作要領，加工以演示為主。使他們對數控和先進制造技術有概貌性的認識。

二是工業工程、自動化等近機類專業，實訓總共為72個學時，其中數控項目安排7學時左右。要求他們掌握必用的輔助功能M代碼和基本的G代碼(COO、C01、G02、G03、G54～G59、G90、Ggl等)，能夠編制二維零件的數控程序。機床實際操作方面要求能夠將自己編制的程序，輸入機器進行圖形校驗并加工成型。

三是機械類專業的學生是各類技能競賽和教學評估抽查的重點，代表學校工程訓練的整體水平，這些學生三年級后的專業課程還將涉及大量有關數控加工和先進制造技術方面的內容。工程實訓時間達96個學時，“數控項目”一般安排11～14個學時。因此，我們將機類專業學生作為教學的重點對象，數控車、數控銑、先進制造三個訓練項目合理編排，適時輪換，實訓中爭取多安排時間給學生動手操作。同時在數控銑削項目上，除了要求熟練掌握二維零件的編程與加工外，我們計劃對參訓學生從三維零件造型、刀具路徑設定，到后處理、加工的工程處理能力進行一體化培訓。

四是對大學城區內在我校工程訓練中心建立實訓教學基地的華師大、廣大、中大的參訓同學，我們將盡力發揮設備和教學師資上的優勢，保質保量完成培訓任務，其數控和先進制造訓練項目，我們按96學時內容安排。

三、具體實施計劃

好的設想還有賴于具體可行的方案來落實。經過對多種方案之分析比較，我們從訓練內容設置、流程安排，再到實習紀律維護等方面，歸納制訂出若干條具體的實施計劃。

一是打破編程與實操課時平分的慣例，以學生感興趣、可操作性強的銑削加工為主導，將程序代碼講解壓縮至兩節課。對短學時的非機類學生，則采取先演示如何調出程序自動加工，運行中再簡要介紹NC程序代碼；二是數控理論中與機床密切相關的內容，安排至設備旁對照實物講解。如：改革實訓一開始就集中講座的慣例，先到一臺大型的銑床做手動銑平面的示范，使他們認識銑削特點，再介紹三坐標的軸向和正方向確定標準；三是NC程序是數控系統唯一可識別的代碼，機類專業學生必須具備一定的編程知識。具體講解時我們盡力將內容刪繁就簡，舍棄效果不理想的復合指令，僅介紹編程必須掌握的通用G代碼等；四是二維、三維加工件例題選用。為提高學生興趣，我們創新設計了風扇葉、化妝瓶、水龍頭等幾套既突出曲面特點又新穎的編程零件。

新計劃以實際操作和加工為主導，為此擬定以下措施。一是數控實操訓練時，將學員按機床分為若干小組，指定一名組長負責；嚴格落實設備和量具使用記錄，責任到人，發揮學生自我約束與管理的自覺性；二是運用工程領域“操作分析”原理，將實操訓練內容分節拍、模塊化漸次進行。協調好講與做，演示與動手的尺度，指導老師每演示完一項內容，都留出時間給學生在機床上動手操作。先熟悉基本操作，再做加工。完成了二維加工，再進行三維工件加工訓練；三是碰邊確定工件坐標系零點時，摒棄了耗時費力，易出錯的G92，改為采用機床坐標的G54指令；四是利用先進制造實驗室FMS的兩臺加工中心來演示四軸銑削和刀庫自動更換刀具；五是要求指導人員注意調動學生的主觀能動性。訓練開始前，布置若干思考題，使參訓者帶著問題學習，強化實訓效果；六是在講解程序與操作過程中，結合學生們所學專業，闡述數控與相關領域的技術聯系，扼要介紹技術史上有名的“東芝事件，”意在開拓學生們的視野，激發其學習興趣和責任感。

四、結束語

眾所周知，動手能力和創新性不足是我國高校生的通病。提高工程訓練水平是彌補這一缺陷的有效手段。數控實訓又不同于一般的金工實習項目，它能多方位訓練學員的智力與技巧的綜合運用能力。基于以上認識，我們改進了數控銑削實訓的教學規劃和流程安排，盡可能增加受訓學生動手參與的機會。實踐證明，隨著新方案的落實，對教與學雙方均起到顯著的促進作用。

參考文獻

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[3]數控機床控制系統安裝與調試網東芝事件——看看五軸數控機床[OL].[2008—03—22]http://jpkc.czmec.cn/shukonglizhi-gushi/2008—03—22/82.html.

(文字編輯、責任校對：王麗華)