數控電加工技術訓練的改革與創新

魏國玲 李鑫祥 廉愛東

山東大學工程訓練中心 250002

數控電加工技術訓練的改革與創新

魏國玲 李鑫祥 廉愛東

山東大學工程訓練中心 250002

本文介紹了我中心數控電加工技術訓練項目的開設情況，以及近幾年來對此項目進行改革創新的種種舉措，以及學生進行此項訓練收到的效果。主要內容有CAI課件制作及應用、CAD/CAM編程、局域網絡條件下的數控線切割二維創新設計與制作等。工程訓練作為一門理論與實踐相結合的基礎課之一，應積極利用計算機信息和先進制造技術促進自身的發展，為國家培養具有高素質的、復合型的、創新型的人才而努力。

數控電加工技術訓練；CAI；CAD；CAM；數控設備；局域網絡

為適應當今社會高新技術發展的需要，傳統的工程訓練教學模式也發生了根本性的轉變，計算機輔助教學是現代教育中不可缺少的部分，多媒體計算機技術與工程訓練有機的結合是非常必要的，而且將會起到越來越重要的作用。運用現代科技手段，多層面地進行工程訓練，培養學生的綜合實踐能力和創新能力，提高教學質量，完善科研成果，是現代教育的發展方向。數控電加工技術訓練項目是我中心根據工程訓練的發展開設的，經過近幾年不斷的改革與創新，已經取得了令人可喜的成果。

1 建設、完善、改革、創新

數控電加工技術訓練剛成立時，引進的數控線切割設備有：DK7725D兩臺、DK7740E一臺（采用微機控制的CNC-10編程系統）， 還有一臺利用原有設備改造的DK7716A。由于中心剛剛成立，當時條件還很差，訓練場地小，普通教室黑板授課，手工編程，手工輸入程序，耗費時間長，勞動強度大，還容易出錯，學生多，設備少，常常是加班加點，還不能滿足學生的要求。隨著中心進一步的發展，擴建了訓練場地，新建了多媒體教室、編程室，聘請了專業老師集中培訓了了指導教師，主要課程有：《數控技術》、《計算機應用基礎》、《多媒體課件的制作及應用、》《計算機繪圖軟件的應用》、多媒體設備的應用等等，使各位指導老師的整體素質有了很大的提高。同時購進了一批清華同方電腦（硬盤30G，內存128M）作為學生用機，一臺方正電腦（硬盤80G，內存256M）為教師用機也作為服務器使用，使數控線切割機床與微機連接，組成了局域網絡條件下的數控線切割二維創新設計與制作訓練室。

學生機與教師機（服務器）通過集線器連接，學生在自己的微機上通過CAD軟件設計自己的作品，設計完成后通過網絡傳至教師機，經教師檢查正確后再經過轉換器分別輸送到各線切割機床控制器，由學生自己動手進行切割加工。這樣不僅大大節省了時間，還提高了學生對先進制造技術訓練的積極性，激發了他們的創作靈感，同時也提高了設備的利用率，延長了機床的壽命。2004年2月，我中心又引進了一臺三軸數控電火花成型機床RNC-40，機床的工作臺為固定式可承載大型工件，能保持高精密度，可快速自動尋邊、尋中心、尋基準，可自動多段加工（粗—中粗—中細—細—極細）；可進行電極移位加工、側面加工、搖動加工、傳統單點加工以及無限多點加工等等，設備還配備了自動偵測滅火裝置，實現了數控化和無人化。操作者可以事先輸入加工資料和加工條件，在工件定位后，便可24小時不停地加工，既節省時間、精力，又提高了加工效率和精度，并提供了更多現代化的功能。為學生們開出訓練項目后，使學生們的視野得到更進一步的開闊，激發了他們的創新意識，取得了良好的訓練效果。我中心目前正在引進電火花高速小孔機、超聲加工機、超聲清洗機、激光加工機等多種特種加工設備，將會使我中心的特種加工技術訓練手段與內容更加豐富和完善。

2 成效

2.1 CAI課件制作及應用

我們利用所學的計算機知識利用業余時間制作了電加工多媒體教學課件，內容有：電火花成型加工和電火花線切割加工技術（包括加工原理、加工條件、機床結構、分類、工作特點等）、數據處理與編程、CAD/CAM簡介、CAXA軟件的使用以及學生優秀作品展示等等。不僅將課本中的內容插到課件中，還將一些先進設備、先進加工方法通過音像資料的方式展示給學生。課件通過插入圖形、圖片、圖表、聲音、動畫、影片等各種多媒體信息，向學生提供了形式多樣、功能各異的感性材料和形象生動的畫面，使課件的內容豐富多彩，在形象、生動、色彩繽紛的教學情境之中，使學生感官接受刺激，發展思維能力，加深對事物的理解，大大減輕了學生認識的難度，帶給學生更廣闊的視野、更廣大的學習空間。新來的學生看到課件中穿插的以往學生的優秀作品，個個躍躍欲試，爭取盡快設計出自己更好的作品。課件同時也減輕了指導老師的負擔，使我們有更多的時間針對不同的學生實施個性化教學，教學效果可以得到及時的反饋，便于調整教學計劃或相互間開展教學研究，進一步提高教學質量。

2.2 CAD/CAM

隨著計算機在工業領域中的應用越來越廣泛，CAD/CAM技術也越來越重要。

線切割機床的控制系統是按照人的“命令”去控制機床加工的。因此，必須事先把要切割的圖形，用機器所能接受的“語言”編排好“命令”，這就是數控線切割的編程，它有兩種手段，一種是手工編程，另一種是計算機編程，其中計算機編程是計算機輔助制造的主要內容。

手工編程由于計算刀具路徑坐標值和鍵盤輸入程序這兩個步驟很繁瑣，容易出錯，并且需要大量時間去檢查程序，對一些復雜零件的加工難以勝任。電加工創新訓練建立初期學生將自己設計的圖形畫在坐標紙上，然后編程再到機床加工，有些同學設計的圖形比較復雜，程序達幾百條之多，編程很費時間，程序輸入很是麻煩，實習時間不夠用，效率低，機床面板的磨損也很快，更主要的是同學只接觸手工編程，不但知識面太窄，而且設計的圖形復雜時編程效果太差。

計算機編程操作簡單，程序由計算機自動生成，并由計算機負責傳輸到數控機床上，省去了大量的編程計算時間和檢查程序時間，大大提高了生產率，適用于各種零件的加工。CAXA線切割V2是集CAXA電子圖板V2與線切割自動編程于一身的CAD/CAM集成軟件，其主要功能分CAD部分和CAM部分兩大塊。CAD部分有強大的智能化圖形繪制和編輯功能、支持實物掃描輸入、豐富的數據接口、特征點的自動捕捉等功能。CAM部分有方便有效的后置處理設置、逼真的軌跡仿真功能、直觀的代碼反讀功能、優越的程序傳輸方式。學生設計完成自己的作品后，由計算機自動生成程序，并進行模擬加工，發現錯誤及時糾正，通過指導教師的檢查、修正、確認后，自己動手通過服務器、轉換器傳到線切割機床，然后再自己動手操作機床加工出自己的作品。學生的作品品種繁多、形態各異，別有一番意境。

3 結束語

將多媒體技術、CAD/CAM、網絡技術應用于工程訓練，學生學到的是從計算機輔助設計到程序生成、傳輸、機床加工的全過程，并且是創新設計制作，學生可以充分發揮自己的想象力來設計作品，不但提高了學生的動手能力，還培養了學生的創新思維能力。未來的工業發展趨勢需要的是機械、電子、計算機、自動控制、環境科學等技術為一體的多學科綜合與交叉的知識性人才，所以工程訓練也要與時俱進，不斷改革創新，采用先進的教學手段，提高工程訓練的質量，為國家培養具有高素質的先進技術型復合人才而努力。

[1]高教研究與探索.山東大學實驗技術創新研究專輯.2004.1.

[2]山東大學教務處實踐教學工作研討會論文集.2003

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.21.066