數控加工理論與實踐課程一體化設計研究

摘 要 數控編程與加工理論和實踐教學的一體化設計，可以實現教學的連續性、針對性和直觀性，激發學生學習興趣。選擇好教學案例、銜接好理論和實踐課程內容，可以提高教學效果，在其間數控仿真軟件在其中起到了很好的橋梁作用，能夠在學生進入數控實訓室操作機床之前熟悉機床，緩解了機床數量不足帶來的矛盾。

關鍵詞 數控加工 理論 實踐 一體化設計

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

Integration Design Studies of CNC Machining

Theory and Practice Curriculum

ZHANG Zaiping

（Changzhou Institute of Engineering Technology， Changzhou， Jiangsu 213164）

Abstract CNC programming and machining theory and practice of teaching integrated design， can achieve continuity of teaching， targeted and intuitive， to stimulate students' interest in learning. Choose a good teaching case， linking the theory and practice of curriculum content， teaching effectiveness can be improved， in the meantime NC simulation software in which you played a good role as a bridge to enter the CNC training room in the student familiar before operating the machine tools， machine tools ease caused by insufficient number of contradictions.

Key words CNC Machining； theory； practice； integration design

1 課程設計分析

理論與實踐，對于高職學生來說，都非常重要，缺一不可。只有對理論知識理解透徹，才能體現與中職學生的區別，才能針對不同的零件編寫出高質量的數控加工程序，在遇到問題的時候，能夠針對不同的問題進行分析和解決，體現知識和能力的拓展。在對零件進行數控加工工藝分析，編寫數控加工程序之后，就要操作數控機床及其工藝裝備，進行加工。不能通過規范的操作進行加工，純粹的工藝分析和編程就是“紙上談兵”，沒有意義，企業也不歡迎這類“書呆子”。所以理論和實踐兩個部分缺一不可，相互依存。無論是只會理論還是只會操作，都是失敗的教學，對進入企業實際崗位上班工作都遠遠不夠。

如何把理論和實踐教學有效地銜接起來進行教學，切實提高學生的理論分析能力和動手能力，是數控教學的重點和難點。

2 課程設計案例

選擇好數控編程與加工的項目，非常重要，一門課程中的項目選擇要具備幾個要點：對知識點的涵蓋、與企業產品的相近性、符合學生認知規律、實訓室裝備能夠生產等。數控編程作為制造類經典課程，案例很多，但是要找典型的包含更多知識點的案例，不是很容易。筆者通過各類教材、網絡、期刊、企業等途徑，針對數控車削加工和數控銑削（加工中心）選取各3個課內案例和各1個課外案例（共8個）。學生通過數控加工工藝分析和編程，帶動各知識點的學習。在經過8個案例的編程訓練之后，學生能夠掌握數控車、數控銑國家職業鑒定標準中級工難度的零件的數控編程。

但是，作為一個完整的過程，操作機床直至加工出零件是一個必不可少的環節，在教學中講解機床操作和其它實踐環節，是一個十分枯燥的環節。在以前的教學中，教師對著PPT（圖片）逐個講解，學生聽得昏昏欲睡，不知所以，下課之后學生就忘記了。語言學家富蘭克林說過：告訴我，我會忘記；演示給我看，我可能會記住；讓我參與其中，我就會理解了。所以如何在課堂上讓學生參與到數控機床操作中來，是一個大問題。

3 數控加工仿真軟件

目前，市場上存在幾類數控加工仿真軟件，比較知名的有：宇龍數控、斯沃（SWCNC）等。數控加工仿真軟件與實際操作數控機床基本相同。通過軟件操作，可以學習數控機床的開關機、程序輸入與編輯、手動與手輪模式、自動加工模式、刀具選擇與安裝、工件確定與安裝以及零件的自動加工等所有操作。可以理解為，學生坐在教室（機房）里面，就可以進行數控機床的操作和編程。它就像一座橋梁，連接著數控理論和實踐學習。

雖然實際機床與仿真軟件存在一些區別，但是總體上學生能夠通過操作虛擬的數控機床能夠掌握“數控工藝分析—數控編程—工件與刀具安裝—數控加工”整個過程，雖然不能代替實際操作，但是對數控操作的理解起到很重要的輔助作用。

但是數控仿真軟件也有缺點。首先是對切削參數的選擇不能驗證和觀察切削效果，無論選擇什么樣的切削參數，最后的形狀都是一樣的；其次，學生長期使用會降低學生的安全警惕性，在一種沒有安全隱患和威脅的環境里操作數控機床，會造成學生不嚴謹的工作作風，對以后實際上機床操作機床帶來風險；再就是盜版的數控仿真軟件不能運行宏程序，加工表面不能真實反映實際情況，有時候還會出現莫名其妙的走刀路徑。

4 理論實踐一體化設計

有些學校融合了理論和實踐課程成為一門課程，做到了一體化設計與教學。大部分學校不能做到，主要有兩點原因：一是學校沒有足夠的設備，比如我校學生實踐課程需要到共享的現代工業中心數控基地租用機床，二是現在制定專業培養方案，相關部門規定了理論與實踐總課時比，在這個比例范圍內制定專業培養方案，融合成一門課程，因為課時很多，所以無論這門課程算是理論課程還是實踐課程，其它課程很難安排。

選擇好教學項目（案例），通過課堂教學學習數控加工工藝與編程，再通過數控仿真軟件進行操作機床進行加工，在加工過程中不斷修改和優化數控程序，讓學生有一個直觀的認識，尤其是現在的仿真軟件，增加了一些動態效果和聲音效果，越來越接近實際機床加工的狀態，很容易激起學生的學習興趣。在這種興趣驅動下，學生很容易就上手數控機床的操作。

在實踐課程上，還是選擇同樣的項目，作為必做項目。通過實際操作數控機床加工出來。教師在課堂上一定要規范操作機床作為示范，在示范中講解安全注意事項以及規范操作要點，另外要特別強調兩點“高壓線”，是絕對不能觸及的，否則會存在安全隱患，帶來人身傷亡！另外再分別設計數控車床和數控銑床各2個項目作為選做項目，訓練和提高學生的自學能力。

5 理論實踐一體化教學側重點

理論教學側重點在于數控加工工藝與編程，也就是“紙上談兵”，在“談兵”的過程中一定要學生明白為什么要這么做。對于無法直觀體會的切削參數設置、工件裝夾與調整等內容，沒有必要講解過多的理論分析，直接告訴學生切削參數。

在實踐教學中，有一些是無法通過理論教學實現的知識點，如下。

工件的裝夾與調整：夾具和工件的調整直接決定加工精度。

量具的使用、刀具補償參數的設置與調整、粗加工與精加工的切削參數設置等等。這些內容要通過多次的加工才能慢慢體會，在觀察中改善切削參數，才能慢慢提高。比如切削參數，針對不同的機床、刀具和毛坯，切削參數是需要計算和觀察的，在切削中還需要通過數控機床的比例旋鈕進行調整。只有直觀地體會，才能設置合適的切削參數，教材上的理論知識在更多時候不是很實用。

在實踐教學中還有一個問題就是設備太少，一般5～7人一臺設備，每天的訓練一個人還不足一個小時。其他時間可以用來安排編程和寫總結，可以在旁邊觀察其他同學的實操訓練。

6 小結

通過實際教學，學生反應很好。理論和實踐教學保持連續性，有助于學生的理解和上手。通過實踐，也可以驗證教材上的理論知識。數控仿真軟件有效地連接起理論和實踐教學，發揮了非常重要的作用。

實踐證明，學生通過這種教學設計，能夠輕松地通過職業技能鑒定中心組織的數控機床中級工的考試。

基金項目：常州工程職業技術學院2012年院級立項教育研究課題《CNC加工技術理論與實訓課程一體化教學改革研究》部分成果。課題編號：12JY045

參考文獻

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[2] 張國鋒.數控銑床編程與操作[M].北京：北京郵電大學出版社，2013.1.

[3] 袁鋒.數控車床培訓教程[M].北京：機械工業出版社，2011.1.