數控實訓教學方法的探索

　　我國是制造業大國，制造業是我國入世后為數不多的有競爭優勢的行業之一。當前世界上正在進行著新一輪的產業調整，一些產品的制造逐漸向發展中國家轉移，中國已經成為許多跨國公司的首選之地。為了能培養出適應當代國情的制造業人才，結合我校的辦學特點，我校數控專業制定出了培養技能型人才的培訓目標。通過系統學習現代機械制造中有關基礎課程，同時更多地突出中等職業教育的特點，注重培養學生的動手能力，使學生系統掌握數控機床的操作方法，以適應國家大趨勢的需要。由于數控實訓教學是一門實踐性較強的技術，因此，在教學中常采用的是理論和實踐緊密結合的方法。下面是我在教學中的一些探索和體會。
　　一、理論教學環節
　　1.建立坐標系的概念，它是數控機床自動加工工件的靈魂。機床坐標系、工件坐標系和加工工件坐標系的建立，以及它們之間的關系，很容易讓初次接觸這門課程又沒有看到實物的學生概念混淆。所以，在講解這個問題時，帶學生到車間，讓他們初步認識車床、銑床等，在機床上再一次提出坐標系的概念，學生較容易理解。
　　2.引出編制程序的基本功能指令，它是數控機床自動加工工件的基礎。首先，講授數控機床的五大功能指令（M功能、G功能、F功能、S功能、T功能）的作用。其次，介紹每個指令中常用命令的含義，并要求學生能背出它們。
　　3.介紹編制加工程序的格式。目前，常用的加工系統有FANUC系統和SIEMENS系統，這兩種系統程序的格式框架基本相同，但也有一些區別。針對我校的實際機床系統，我們僅要求學生熟練掌握SIEMENS系統的程序格式。
　　4.通過大量的編制程序的練習，達到熟悉編程的方法和過程，提高編制程序的準確率。
　　在進行了理論課程的學習后，如果直接通過實際操作來驗證程序的實用性，由于學生沒有實踐經驗，應該說是非常冒險的。因為，學生雖然在實習老師的指導下操作機床，但因缺乏經驗，熟練程度欠佳，一定會有許多不合理的操作，造成刀具和機床損壞。因此，我們在實習環節之前介入了數控加工仿真系統的學習和練習。這對更好地掌握這門技術非常必要。
　　二、仿真系統的學習和練習環節
　　數控加工仿真系統是在上世紀90年代源自美國的虛擬現實技術，是一種富有價值的工具，通過對數控車、銑等加工全過程的仿真，包括毛坯定義與夾具，刀具定義與選用，零件基準測量和設置，數控程序輸入、編輯和組成，加工仿真，以及各種錯誤檢測功能的學習和操作，提高學生的熟練操作程度，減少機床損壞幾率，保證程序在真實操作狀態下的準確性，更好地掌握這門技能。
　　我校所配置的數控加工仿真系統是南京宇航軟件工程有限公司為數控機床操作課程專門開發的仿真軟件，它配有FANUC、SIEMENS等系統的數控車床、銑床。我們重點讓學生掌握SIEMENS系統。首先，讓學生認識仿真系統的控制面板上每一個鍵的功能和操作方法，使學生能正確使用它們進行程序的驗證。
　　在進入數控加工仿真步驟工作，首先強調有三步工作：第一，輸入工件坐標系位置數據，設置刀具補償參數。第二，輸入數控程序。第三，自動加工零件。圍繞這三步，在教學中，我采用了以下幾步。
　　1.介紹系統面板
　　SIEMENS系統的界面有操作面板和控制面板兩塊，其上有許多功能鍵，只有熟悉它們，才能很好地應用。學生在初次接觸它時，一下子記不住那么多鍵的作用，為幫助他們記憶，我專門將這些鍵的名稱和作用匯總出來，并將操作步驟一一列出，使學生能盡快掌握這個驗證工具。
　　2.演示整個操作步驟
　　（1）確定工件坐標系位置數據，設置刀具補償參數。
　　①通過機床在界面選取機床后進入該系統的界面。如：點擊“機床”，在出現的界面中分別選取系統和機床類型，確定后，在屏幕上出現所選的機床，通過選擇不同的視圖來確定觀察方向，以求最佳位置。
　　②進行模擬選取毛坯并安裝在機床上，定義并安裝刀具，確定工件坐標系。
　　如：在工件裝卡方式確定后，工件坐標系的X、Y、Z各軸對應于零件的相應方向，以及零點位置也就確定了。加工程序中的各運動軸代碼控制刀具作相對位移。例如：G90 G00 X100 Z20，是指在絕對尺寸下，刀具相對位移到X=100mm，Z=20mm處。究竟刀具的什么部位相對位移到上述位置呢？這個部位稱為控制部位，它選擇得是否合理，直接影響加工工件精度的高低。確定了工件坐標系位置數據，在設置刀具補償參數界面中輸入各參數。
　　（2）輸入數控程序。
　　在編制和輸入程序時，要求學生對編制程序的一些工藝指令，如以G為首的準備功能指令，以M為首的輔助功能指令和其他的功能指令如F指令、S指令、T指令等的功用和格式有明確的了解，并能熟記一些常用指令，這樣可以提高編程的速度及準確率。
　　（3）自動加工零件。
　　可通過選擇軌跡顯示或在機床上觀察到程序執行情況，并可任意調整加工速度，加、減切削等，以增加加工的直觀性和仿真性。
　　在仿真系統中還有一個檢測功能，這是檢測程序在指導加工時的準確性，教會學生使用這一功能，通過分析了解零件加工的準確性。
　　三、實際操作環節
　　有了前兩個環節，使學生較好地掌握了編程方法，并通過仿真驗證了程序的準確性，接下來的實踐環節就是通過學生在實習教師的指導下，認真練習實踐操作規程，做到膽大、心細。主要分為三個方面。
　　1.對刀
　　對刀是數控實踐操作的重要環節，前面的程序通過仿真正確后也不一定能加工出正確的零件，只有保證程序、對刀都正確了才能最終加工出正確的零件。
　　2.自動加工
　　程序正確無誤，對刀也完全正確，自動加工無非是按一下循環啟動按鈕就可以了。程序在學生用手工的方式輸入到機床時，因為人為因素，可能會少一些地址符或數字之類，程序如果有一點點小錯就會導致加工中出現大事故，好在我們可以通過機床本身自帶的仿真再來檢查一遍，但如果對刀因為人為的因素出錯了，也會發生重大事故，造成機床和人員的損傷。這時我們就必須在自動加工時邊加工邊檢查對刀是否正確，一般可采用單步運行的方式慢慢讓刀移動，看看刀到達的目的地是否與預期的一致，一致則說明對刀正確，可放心運行，反之則必須停止運行，重新對刀。
　　3.零件檢測與刀補修改
　　自動加工后零件的尺寸基本上都達不到圖紙上的要求（對刀時必然會產生誤差），此時就必須對刀補作適應調整才能加工出符合圖紙要求的產品。
　　經過這一系列系統的學習，讓每位學生獨立動手，讓小組成員團結協作、互相幫助，大多數學生都能獲得較好的成績，如愿拿到了等級證書。
　　總之，我校作為培養基地，一要堅持培養目標，二要為實現這一目標不斷了解學生的反饋信息，以此來不斷完善教學方法，以更好地適應國家現代化發展的需求，培養出更多的具有較強的實際動手能力的操作性人才。