《數(shù)控車床》實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)探討

黃文軍

（榆林學(xué)院 能源工程學(xué)院工程訓(xùn)練中心，陜西 榆林 719000）

0 引言

數(shù)控技術(shù)也叫計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)（Computerized Numerical Control簡(jiǎn)稱：CNC），它是采用計(jì)算機(jī)替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入數(shù)據(jù)的存貯、處理、運(yùn)算、邏輯判斷等各種控制機(jī)能的實(shí)現(xiàn)，均可以通過計(jì)算機(jī)軟件來完成機(jī)械加工的一門技術(shù)。數(shù)控車床，是一種高精度、高效率的自動(dòng)化機(jī)床。它具有廣泛的加工藝性能，可加工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋。具有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)各種補(bǔ)償功能，并在復(fù)雜零件的批量生產(chǎn)中發(fā)揮了良好的經(jīng)濟(jì)效果。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床具有很多優(yōu)點(diǎn)：高柔性，適合單件、小批量生產(chǎn)，適合新產(chǎn)品的開發(fā)；加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠、生產(chǎn)率高，數(shù)控機(jī)床的加工自動(dòng)化，免除了普通機(jī)床上工人的疲勞、粗心、估計(jì)等人為誤差，提高了產(chǎn)品的一致性；并且數(shù)控機(jī)床對(duì)操作工人的要求降低，一個(gè)普通機(jī)床的高級(jí)技工，不是短時(shí)間內(nèi)可以培養(yǎng)的，而相對(duì)來說數(shù)控機(jī)床操作工人培養(yǎng)時(shí)間極短（如數(shù)控車工需要一周即可，還會(huì)編寫簡(jiǎn)單的加工程序）。隨著數(shù)控機(jī)床在工廠的普及，它已經(jīng)直接影響到一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國(guó)力，關(guān)系到一個(gè)國(guó)家的戰(zhàn)略地位。因此，世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家均采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)[1]。

1 《數(shù)控車床》實(shí)訓(xùn)課程性質(zhì)和特點(diǎn)

《數(shù)控車床》 課程是我校機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化和機(jī)電一體化專業(yè)的專業(yè)必修實(shí)驗(yàn)課。通過本課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生建立現(xiàn)代機(jī)械制造的全新概念，掌握數(shù)控車床的基本知識(shí)、基本理論和基本技術(shù)。該課程具有如下特點(diǎn)：

1.1 知識(shí)密集

《數(shù)控車床》 是以數(shù)控車床設(shè)備為主要研究對(duì)象講授計(jì)算機(jī)數(shù)控的基本原理、基礎(chǔ)理論和方法。數(shù)控車床集合了多學(xué)科，具有集機(jī)、電、液于一身，技術(shù)密集和知識(shí)密的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)、使用數(shù)控車床必須具備機(jī)械制造、微電子、自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)等多方面知識(shí)。

1.2 理論性與應(yīng)用性均要求較高

《數(shù)控車床》 課程既包含了開發(fā)設(shè)計(jì)數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床所需要的深?yuàn)W的理論知識(shí)，又包含了使用數(shù)控機(jī)床所需要的應(yīng)用方面的知識(shí)。

1.3 知識(shí)更新快

隨著微電子技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)也在不斷地發(fā)展。數(shù)控技術(shù)從創(chuàng)造到現(xiàn)在雖然只有50 多年的歷史但已經(jīng)經(jīng)歷了五個(gè)發(fā)展階段，相應(yīng)的數(shù)控車床也經(jīng)歷了五次更新?lián)Q代，專業(yè)知識(shí)的更新速度非常快。

2 《數(shù)控車床》實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)中存在的問題的探討

《數(shù)控車床》實(shí)訓(xùn)課程具有以上的特點(diǎn)，給教學(xué)帶來一定的難度，在教學(xué)過程中，授課老師經(jīng)常有如下困惑：授課的重點(diǎn)在哪里、如何掌握講授課程的深淺、如何收到好的教學(xué)效果等。筆者通過《數(shù)控車床》實(shí)訓(xùn)課程實(shí)踐中獲得的一些認(rèn)識(shí)和體會(huì)歸納如下：

2.1 充分利用計(jì)算機(jī)輔助軟件

由于數(shù)控技術(shù)教學(xué)和培訓(xùn)都離不開數(shù)控機(jī)床，而數(shù)控機(jī)床本身價(jià)格比較昂貴，同時(shí)訓(xùn)練過程不可避免地存在誤操作過程，這對(duì)機(jī)床安全是一個(gè)巨大的隱患，同時(shí)數(shù)控機(jī)床的數(shù)量有限，難以滿足大量學(xué)生實(shí)踐訓(xùn)練的需求。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，數(shù)控機(jī)床加工仿真技術(shù)得到了迅速發(fā)展，很好地解決了這些矛盾。數(shù)控加工仿真是一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)人機(jī)交互技術(shù)，具有生動(dòng)的界面和強(qiáng)大的顯示功能，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)以滿足不同的監(jiān)控與學(xué)習(xí)要求；仿真系統(tǒng)的通用性較強(qiáng)，其語法診斷功能可以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)編程。在模擬過程中，系統(tǒng)能及時(shí)提供錯(cuò)誤信息以及刀具相對(duì)移動(dòng)軌跡的顯示以及最終加工的立體效果，很容易發(fā)現(xiàn)和修改編寫程序的錯(cuò)誤，高仿真界面及動(dòng)態(tài)的模擬仿真系統(tǒng)可有效地顯示代替機(jī)床實(shí)際運(yùn)行狀況并且還能夠提示操作信息，使數(shù)控機(jī)床的編程操作易于課堂化教學(xué)，從而既節(jié)省了機(jī)床設(shè)備和實(shí)習(xí)消耗，降低了實(shí)做危險(xiǎn)，又大大提高了教學(xué)效率，規(guī)避了實(shí)習(xí)人員的操作風(fēng)險(xiǎn)。仿真系統(tǒng)在模擬中出現(xiàn)人為的編程或操作失誤也不會(huì)危及學(xué)生和機(jī)床安全，學(xué)生反而還可以從中吸取大量的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，所以說它是初學(xué)者理想的實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐工具[2]。

2.2 理論和實(shí)踐相結(jié)合

剛剛開始接觸數(shù)控車床，首先要掌握常用的指令G、M 指令，例如快速進(jìn)刀指令G00、直線插補(bǔ)指令G01、圓弧指令G02 和G03、主軸正轉(zhuǎn)M03 等相關(guān)的指令。要求學(xué)生在最短的時(shí)間中熟記他們，對(duì)于不明白的概念暫時(shí)不要理會(huì)，在實(shí)訓(xùn)中，通過實(shí)際的實(shí)踐操作就會(huì)慢慢的理解明白。簡(jiǎn)單的指令對(duì)于學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)要求不高，學(xué)生學(xué)習(xí)起來容易。脫離課本上大的知識(shí)框架直接從常見指令學(xué)期起，學(xué)生容易上手，又有成就感，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[3]。

3 展望

推進(jìn)高校數(shù)控人才的規(guī)模化培養(yǎng)，有利于壯大中國(guó)數(shù)控人才隊(duì)伍，對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型有著重大意義，同時(shí)還可向創(chuàng)業(yè)人才隊(duì)伍輸送人才資源。改變傳統(tǒng)數(shù)控人才的自底向上的知識(shí)串聯(lián)培養(yǎng)模式，建構(gòu)以項(xiàng)目為核心、自頂向下目標(biāo)型的數(shù)控教學(xué)知識(shí)體系，優(yōu)化實(shí)訓(xùn)軟硬件環(huán)境，改善數(shù)控實(shí)訓(xùn)的權(quán)重，降低高校卓越數(shù)控人才規(guī)模化培養(yǎng)成本，結(jié)合創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)實(shí)踐，不斷拓展卓越數(shù)控人才培養(yǎng)的知識(shí)活化面積，提升其核心競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)越工程人才規(guī)模化培養(yǎng)模式的可持續(xù)發(fā)展。該目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要多重?cái)?shù)控實(shí)訓(xùn)教育資源的進(jìn)一步優(yōu)化整合，有待深入探討，協(xié)同完成。

［1］張三.數(shù)控技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展途徑[J].電工論壇，2013-04-11.

［2］張偉.《數(shù)控技術(shù)》課程教學(xué)探討[J].教法研究，2013，3：84-85.

［3］黃衛(wèi).數(shù)控技術(shù)與數(shù)編程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.