數控技術與加工實踐教學改革探索

雷福祥，王 偉，弋曉康，許曉東

（塔里木大學機電學院，新疆 阿拉爾 843300）

數控技術與加工實踐教學改革探索

雷福祥，王 偉※，弋曉康，許曉東

（塔里木大學機電學院，新疆 阿拉爾 843300）

《數控技術》是高校機械類專業的必修課，數控技術實踐性強，應用面廣，是當代制造業不可或缺的一門技術。高校學生在學習數控技術時，理解能力強，基礎理論扎實，但是在實踐動手能力方面與技工院校學生比有很大的差距。文中從《數控技術》實踐教學的現狀出發，提出了數控仿真技術與數控機床相配合，在實踐教學中增加數控機床模塊化試驗以及實踐教學與企業生產相結合的模式。使學生能夠掌握零件制造工藝編制以及加工程序編寫，系統掌握數控機床機械與電氣部件功能與原理，培養出理論與實踐相結合的高素質人才。

數控技術；實踐教學；數控機床；數控仿真

1 《數控技術》教學中存在的問題

高校學生在學習《數控技術》這門課時，理解能力強，基礎理論扎實，但是在實踐動手能力方面與技工院校學生相比有很大的差距。我校有機械設計制造及其自動化、機械電子工程兩個本科專業和機電一體化專科專業，開設了《數控技術》這門課。教學模式由理論教學與實踐教學組成，學生在完成理論課時學習后，進行三周的數控機床操作加工。目前大多數高校機械類專業《數控技術》課程教學大綱的編寫只注重學生零件圖程序編寫及工藝編制，而在實訓方面，如機床維修與維護、機床各部件功能原理、數控機床改造設計方面投入的教學經費及設備經費很少。在此環境下培養的大學生擅長編程操作，而缺乏數控機床的操作能力，并且在實訓中與企業生產實際脫節，，不能適應創新性高校人才培養。造成這種情況有以下多方面的原因：

（1）實驗課時數少。目前《數控技術》以理論課為主，實驗課時占到理論課時的五分之一，基本授課教師兼任實驗課教學。實驗課以演示性為主，創新性實驗很少。

（2）實驗設備有限。在實驗中5、6個人共用一臺機床，這導致在有限的學時內，學生動手操作時間少，而且多個學生聚在一個狹小的空間操作機床，增加了危險系數。

（3）數控方面師資力量短缺。講授《數控技術》課程的教師理論基礎扎實，但是在實驗及實訓中缺乏有技術、經驗豐富、實踐能力強的實驗系列及工程系列實訓教師。因此要提高《數控技術》教學質量，就必須轉變重視課堂，輕視實踐的教學觀念。教師

在實訓實驗中要不僅要負責操作講解，而且要全面掌握機床維修維護知識，這樣才能使學生在實驗實習中得到質的飛躍。

2 改革措施

2.1 加強數控仿真教學及相關課程學習

（1）由于大多數高校數控設備有限，因此可以采取模擬仿真與實際操作相結合的方式。可以利用Mastcam、宇龍數控仿真軟件先進行車、銑、線切割等數控機床仿真操作，學生在確認工藝程序無誤后，進行實際加工操作。這樣不僅可以鍛煉學生編程能力，而且可以避免不經過程序校驗直接操作機床，發生打刀、主軸轉速設定不合理、超程等故障。Mastcam提供了設計零件外形所需的理想環境，其強大功能可以對曲線、曲面零件進行編程，具有較強的曲面粗加工及精加工的功能。曲面精加工有多種選擇方式，可以滿足復雜零件的曲面加工要求，同時具備多軸加工功能。所以學生學習Mastcam軟件可以大大提高數控機床在線加工能力，符合計算機輔助設計與制造技術發展趨勢。

（2）《數控技術》是一門涵蓋了《機械制造》、《單片機原理與技術》、《機電傳動與控制》等多學科的一門課程，學生在學習這門課時要全方位復習基礎課知識，學習數控原理如直線插補、圓弧插補、位置精度檢測等。指導實驗實訓的老師應該在實驗實訓開始前幾周讓同學復習專業基礎課，以優化實驗效果，這樣才能培養出全方面、多學科交叉的應用型人才。

2.2 加強數控機床模塊化實驗教學及師資隊伍建設

（1）由于高校實驗經費有限，如果投入大量資金用于數控機床購買，必然要占用其他實驗經費，實際效果也不一定非常理想，因此可以購置一些數控車床、銑床電控系統原理及調試維修實驗臺實習裝置，這樣可以大大提高學生的動手能力和分析解決問題的能力，全面學習掌握數控系統的控制原理、數控編程、電氣設計方法及安裝調試與維修、元器件的選擇、銑削加工中心電氣安裝及調試、故障診斷維修、零件程序編制及圖形模擬加工過程等多項實驗內容，達到工業生產現場實習效果。

目前大多數技工學校投入大量資金用于數控實習裝置購買，學生在企業中得到了認同。這種裝置采用開放式結構、模塊化設計，既可用于教學、也可用于課程設計、畢業設計和實訓，有利于提高學生設計數控機床電氣控制系統、診斷數控設備故障的能力，使學生最大限度地適應和滿足市場需求。這種實訓設備也可以幫助指導老師進一步了解數控機床結構，同時也為實驗系列、工程系列技術人員進行數控機床的二次開發提供了必要條件。

（2）講授《數控》課程的老師由教師系列、實驗系列、工程技術系列老師組成，其中教師系列老師主要負責理論課講解以及實驗課講授。實驗系列和工程技術系列負責實訓操作與機床維護與維修。各個系列要相互結合、合理分布。講授《數控技術》的老師須深入到制造企業及數控機床企業學習，了解企業一線工作流程，掌握數控機床核心原理。指導老師必須具有數控綜合素質，要掌握編程基本技能，更要掌握數控機床如伺服電機、伺服驅動模塊、PLC控制、機床電路維修等技能。在實習實驗中，如果機床發生故障，指導老師要能夠及時排除故障，保證教學有序進行。同時，指導老師要經過相應培訓，取得維修與維護資格。學校應加大《數控技術》師資培訓力度。

2.3 《數控技術》實踐教學要與實際生產相結合

（1）高校可以建設校內模擬工廠，加強實踐教學，數控實踐內容應與當前工業主流技術相銜接。對學生的培養可以按照工廠實際生產的模式進行。對各種工程生產技術進行精選，采用現代教學技術建立一個實際工程環境。學生通過實踐認識工業生產各個環節，積累各個生產環節的實際經驗，從而完成從知識積累向實際運用的初步轉化。

出于安全考慮，大多數高校不采用鋼料，我校《數控技術》實訓車床采用尼龍棒為原料，數控銑床加工材料采用尼龍板，這樣達不到鍛煉學生實際動手能力的目的。因此在實訓中應給學生布置幾個零件圖加工任務，并要求裝配，指導老師負責實習工藝及程序指導，學生自己動手利用鋼料加工出零件并裝配，同時，指導老師可以根據圖紙技術要求考核零件公差。通過與企業實際生產結合，可以使學生對工業生產有初步認識，全方位激發學生創新意識。

（2）在完成基本教學任務的前提下，可以讓學生參與到科研工作中。在科研工作中，學生不僅可以得到鍛煉，還能通過實際生產制造，熟練掌握數控機床操作技能。數控實驗室應根據師資力量合理安排開放時間，鼓勵大學生創新項目的研發，高校也可以與企業進行對接，為企業提供人才技術支持。企業在生產制造中遇到難題，實訓指導老師可以帶領學生共同探討。高校數控實驗室應向工程訓練的方向發展，以高層次、急需緊缺專業技術人才和創新型人才為培養重點，在高校建設一批工程創新訓練中心，打造高素質專業技術人才隊伍。

在學生實驗實訓考核方面要與企業生產掛鉤，嚴格執行按時上下班制度。各個工種要按照學生所加工的產品嚴格打分，比較同一個產品的優缺點，找到造成產品不合格的原因，避免為了應付實習而實習。同時還可以招聘一些有想法、愛動手的學生參與到數控實驗室日常維護中，保證機器最高的使用效率。

3 總結

本文從數控仿真、模塊化實驗教學、實際生產和師資培訓等幾個方面提出了當前高校《數控技術》實踐教學改革思路。高校數控技術的指導老師更應該有創新精神，不能照搬書本知識，必須注重理論與實踐相結合，在數控教學中有自己獨到的想法，這樣才能培養出具有系統的工程技術理論知識和實踐能力、良好的職業素養和創新意識的當代大學生。

[1]伍一．應用型本科實踐教學建設的探討[J]．高等理科教育，2006（1）：118～121．

[2]陳文革．關于建立開放式數控實驗室的思考[J]．中國現代教育裝備，2005（2）：10～12．

[3]楊金林，張群艷，陳元斌等．數控實踐教學的改革與探索[J]．現代制造工程，2006（5）：45～46．

[4]王秀芳，王衛東．高職數控專業數學教學改革初探[J]．中國科技信息，2006（3）：341．

Numerical Control Technology and Mechanical Experiment Teaching Reform

LEI Fu-xiang,WANG Wei,YI Xiao-kang,XU Xiao-dong
（Mechanical Engineering College of Tarim University,Alar Xinjiang 843300,China,）

《numerical control technology》isa compulsory course for college of mechanical engineering,numerical control technology,strong practicality application iswide,isan integral part of modern manufacturing technology.College studentsin learning the numerical control technology,understanding ability is strong,solid basic theory,but the students practical ability and the mechanic colleges than there is a big gap.This article from the present situation of the《nc technology》practice teaching in our school,putsforward the numerical simulation technology to match the nc machine tools,nc machine toolsin the practice teaching modular experimental and practice teaching model combining with enterprise production.Enable students to master parts manufacturing and processing program code,system control,function and principle of nc machine tool mechanical and electrical produce the combination of theory and practice of high-quality talent.

Numerical control technology；Practical teaching；Nc machine tool；Nc simulation

10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2015.05.015

G420

A

1007-7782（2015）05-0041-03

2015-09-18

塔里木大學校長基金《大型羊場圈舍糞便清理機械開發與研究》（TDZKSS201411）

王 偉