數(shù)控技術(shù)與加工實(shí)踐教學(xué)改革探索

雷福祥 王偉 弋曉康 許曉東 王杰 涂鵬飛

摘 要：《數(shù)控技術(shù)》是高校機(jī)械類專業(yè)的必修課，數(shù)控技術(shù)實(shí)踐性強(qiáng)，應(yīng)用面廣，是當(dāng)代制造業(yè)不可或缺的一門技術(shù)。高校學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)控技術(shù)時(shí)，理解能力強(qiáng)，基礎(chǔ)理論扎實(shí)，但是實(shí)踐動(dòng)手能力方面與技工院校學(xué)生比有很大的差距。該文從我校《數(shù)控技術(shù)》實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀出發(fā)，提出了數(shù)控仿真技術(shù)與數(shù)控機(jī)床相配合，在實(shí)踐教學(xué)增加數(shù)控機(jī)床模塊化實(shí)驗(yàn)以及實(shí)踐教學(xué)與企業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合的模式。使學(xué)生能夠掌握零件制造工藝編制以及加工程序編寫，系統(tǒng)掌握數(shù)控機(jī)床機(jī)械與電氣部件功能與原理，培養(yǎng)出理論與實(shí)踐相結(jié)合的高素質(zhì)人才。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù) 實(shí)踐教學(xué) 數(shù)控機(jī)床 數(shù)控仿真

中圖分類號(hào)：TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）08（a）-0143-03

Numerical Control Technology and Machining Experiment Teaching Reform

LEI Fuxiang WANG wei YI xiaokang XU xiaodong

（The Mechanical Engineering College， Tarim University， Alar， Xinjiang，843300，China）

Abstract：《 numerical control technology》 is a compulsory course for college of mechanical engineering， numerical control technology， strong practicality application is wide， is an integral part of modern manufacturing technology.College students in 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， puts forward the numerical simulation technology to match the nc machine tools， nc machine tools in 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.

Key Words：Numerical control technology；Practical teaching；Nc machine tool；Nc simulation

數(shù)控技術(shù)是一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的標(biāo)志，國(guó)家在大力發(fā)展制造業(yè)，數(shù)控機(jī)床在工業(yè)制造中地位非常重要。《數(shù)控技術(shù)》是高校機(jī)械類專業(yè)的必修課，是一門實(shí)用性、綜合性非常高的專業(yè)課程。目前的教學(xué)大綱還是側(cè)重于《數(shù)控》理論學(xué)習(xí)，實(shí)踐操作投入較少，已經(jīng)不能適應(yīng)新形勢(shì)下高素質(zhì)人才的培養(yǎng)，必須調(diào)整教學(xué)大綱，加大實(shí)踐設(shè)備的投入。多數(shù)技工學(xué)校在實(shí)踐教學(xué)方面優(yōu)勢(shì)明顯，高校可以借鑒其經(jīng)驗(yàn)。該文主要針對(duì)高校《數(shù)控技術(shù)》這門課程存在的問(wèn)題，提出了課程教改方案與研究重點(diǎn)。

1 《數(shù)控技術(shù)》在教學(xué)中存在的問(wèn)題

高校學(xué)生在學(xué)習(xí)《數(shù)控技術(shù)》這門課時(shí)，理解能力強(qiáng)，基礎(chǔ)理論扎實(shí)，但是實(shí)踐動(dòng)手能力方面與技工院校學(xué)生比有很大的差距。我校有《機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化》、《機(jī)械電子工程》兩個(gè)本科專業(yè)和《機(jī)電一體化》專科專業(yè)開(kāi)設(shè)《數(shù)控技術(shù)》這門課。教學(xué)模式由理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)組成，學(xué)生在完成理論課時(shí)學(xué)習(xí)后，進(jìn)行三周的數(shù)控機(jī)床操作加工。目前大多數(shù)高校機(jī)械類專業(yè)《數(shù)控技術(shù)》課程教學(xué)大綱的編寫只注重學(xué)生零件圖程序編寫及工藝編制，而在實(shí)訓(xùn)方面，如機(jī)床維修與維護(hù)、機(jī)床各部件功能原理、數(shù)控機(jī)床改造設(shè)計(jì)方面投入的教學(xué)經(jīng)費(fèi)及設(shè)備經(jīng)費(fèi)很少。這種情況我們培養(yǎng)的大學(xué)生只會(huì)進(jìn)行編程操作，而對(duì)數(shù)控機(jī)床的核心內(nèi)容沒(méi)有掌握。并且在實(shí)訓(xùn)中與企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際脫節(jié)，學(xué)生只是完成了零件的加工，而零件形位公差是否合格往往忽略，不能適應(yīng)創(chuàng)新性高校人才培養(yǎng)。造成這種情況原因是多方面的：

（1） 實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)少，目前《數(shù)控技術(shù)》以理論課為主，實(shí)驗(yàn)課時(shí)占到理論課時(shí)五分之一，基本授課教師兼任實(shí)驗(yàn)課教學(xué)。實(shí)驗(yàn)課以演示性為主，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)很少。

（2） 實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限，在實(shí)驗(yàn)中5、6個(gè)人共用一臺(tái)1機(jī)床。這樣在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，學(xué)生動(dòng)手操作時(shí)間少，而且多個(gè)學(xué)生聚在一個(gè)狹小的空間操作機(jī)床，增加了危險(xiǎn)因數(shù)。

（3） 數(shù)控方面師資力量短缺，講授《數(shù)控技術(shù)》課程老師理論基礎(chǔ)扎實(shí)，但是在實(shí)驗(yàn)及實(shí)訓(xùn)中，缺乏有技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)豐富、實(shí)踐能力強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)系列及工程系列實(shí)訓(xùn)教師。

所以提高《數(shù)控技術(shù)》教學(xué)質(zhì)量，必須轉(zhuǎn)變重視課堂，輕視實(shí)踐的教學(xué)觀念。老師在實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)中要不僅要負(fù)責(zé)操作講解，而且要全面掌握機(jī)床維修維護(hù)，才能使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)中得到質(zhì)的飛躍。

2 加強(qiáng)數(shù)控仿真教學(xué)及相關(guān)課程學(xué)習(xí)

（1）由于大多數(shù)高校數(shù)控設(shè)備有限，所以我們可以采取模擬仿真與實(shí)際操作相結(jié)合的方式。可以利用Mastcam、宇龍數(shù)控仿真軟件先進(jìn)行車、銑、線切割等數(shù)控機(jī)床仿真操作，學(xué)生在確認(rèn)工藝程序無(wú)誤后，進(jìn)行實(shí)際加工操作。這樣不僅可以鍛煉學(xué)生編程能力，而且防止不經(jīng)過(guò)程序校驗(yàn)直接操作機(jī)床，發(fā)生打刀、主軸轉(zhuǎn)速設(shè)定不合理、超程等故障。Mastcam提供了設(shè)計(jì)零件外形所需的理想環(huán)境，其強(qiáng)大功能可以對(duì)曲線、曲面零件進(jìn)行編程。具有較強(qiáng)的曲面粗加工及的曲面精加工的功能，曲面精加工有多種選擇方式，可以滿足復(fù)雜零件的曲面加工要求，同時(shí)具備多軸加工功能。所以學(xué)生學(xué)習(xí)Mastcam軟件可以大大提高數(shù)控機(jī)床在線加工能力，符合計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

（2）《數(shù)控技術(shù)》是一門涵蓋了《機(jī)械制造》、《單片機(jī)原理與技術(shù)》、《機(jī)電傳動(dòng)與控制》等多學(xué)科的一門課程。學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課時(shí)要全方位復(fù)習(xí)基礎(chǔ)課知識(shí)，要學(xué)習(xí)數(shù)控原理如：直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、位置精度檢測(cè)等，不能只是學(xué)會(huì)一些簡(jiǎn)單的編程代碼，就完成了數(shù)控學(xué)習(xí)。指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的老師應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)開(kāi)始前幾周讓同學(xué)們復(fù)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課，這樣實(shí)驗(yàn)效果會(huì)更好，我們培養(yǎng)出的大學(xué)生才會(huì)是全方面、多學(xué)科交叉的應(yīng)用型人才。指導(dǎo)老師必須具有數(shù)控綜合素質(zhì)，要掌握編程基本技能，更要掌握數(shù)控機(jī)床如伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)模塊、PLC控制、機(jī)床電路維修等技能。這樣在實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)中，如果機(jī)床發(fā)生故障，指導(dǎo)老師能夠及時(shí)排除故障，保證教學(xué)有序進(jìn)行。當(dāng)然，指導(dǎo)老師要經(jīng)過(guò)相應(yīng)培訓(xùn)，取得維修與維護(hù)資格。

3 加強(qiáng)數(shù)控機(jī)床模塊化實(shí)驗(yàn)教學(xué)及師資隊(duì)伍建設(shè)

（1） 隨著數(shù)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用，學(xué)校越來(lái)越注重培養(yǎng)生產(chǎn)、技術(shù)服務(wù)等崗位需求的實(shí)用型、技能型專門人才，由于高校實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的有限，如果投入大量資金用于數(shù)控機(jī)床購(gòu)買，必然要占用其他實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，實(shí)際效果也不一定非常理想，所以我們可以購(gòu)置一些數(shù)控車床、銑床電控系統(tǒng)原理及調(diào)試維修實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)習(xí)裝置，可以大大提高學(xué)生的動(dòng)手能力和分析解決問(wèn)題的能力，全面學(xué)習(xí)掌握數(shù)控系統(tǒng)的控制原理、數(shù)控編程、電氣設(shè)計(jì)方法及安裝調(diào)試與維修、元器件的選擇、銑削加工中心電氣安裝及調(diào)試、故障診斷維修、零件程序編制及圖形模擬加工過(guò)程等多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)效果。

目前大多數(shù)技工學(xué)校投入大量資金用于數(shù)控實(shí)習(xí)裝置購(gòu)買，學(xué)生在企業(yè)中得到了認(rèn)同。而且這種裝置采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)、模塊化設(shè)計(jì)，既可用于教學(xué)、也可用于課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和實(shí)訓(xùn)，有利于提高學(xué)生設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)、診斷數(shù)控設(shè)備故障的能力，使學(xué)生最大限度地適應(yīng)和滿足市場(chǎng)需求。這種實(shí)訓(xùn)設(shè)備也可以幫助指導(dǎo)老師進(jìn)一步了解數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)，同時(shí)也為實(shí)驗(yàn)系列、工程系列技術(shù)人員進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的二次開(kāi)發(fā)提供了必要條件。

（2） 高校講授《數(shù)控》課程老師由教師系列、實(shí)驗(yàn)系列、工程技術(shù)系列老師組成，其中教師系列老師主要負(fù)責(zé)理論課講解以及實(shí)驗(yàn)課講授。實(shí)驗(yàn)系列和工程技術(shù)系列負(fù)責(zé)實(shí)訓(xùn)操作與機(jī)床維護(hù)與維修。各個(gè)系列要相互結(jié)合、合理分布。講授《數(shù)控技術(shù)》老師必須深入到制造企業(yè)及數(shù)控機(jī)床企業(yè)學(xué)習(xí)，必須了解企業(yè)一線工作流程，掌握數(shù)控機(jī)床核心原理。學(xué)校應(yīng)加大《數(shù)控技術(shù)》師資培訓(xùn)力度。這樣才能更好的完成教學(xué)任務(wù)，培養(yǎng)出綜合性、具有創(chuàng)造力的高校學(xué)生。

4 《數(shù)控技術(shù)》實(shí)踐教學(xué)要與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合

（1）高校可以建設(shè)校內(nèi)模擬工廠，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，數(shù)控實(shí)踐內(nèi)容應(yīng)與當(dāng)前工業(yè)主流技術(shù)相銜接。我們對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)可以按照工廠實(shí)際生產(chǎn)的模式進(jìn)行。當(dāng)然高校是教學(xué)單位，不能按照企業(yè)以盈利為目的進(jìn)行教學(xué)。對(duì)各種工程生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行精選，采用現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)建立起來(lái)一個(gè)實(shí)際工程環(huán)境。學(xué)生從中通過(guò)直接動(dòng)手實(shí)踐獲得：對(duì)工業(yè)生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)際認(rèn)識(shí)，對(duì)各種加工方法的初步訓(xùn)練，對(duì)組織管理能力初步鍛煉，完成從知識(shí)積累向能力初步轉(zhuǎn)化。

目前我校《數(shù)控技術(shù)》實(shí)訓(xùn)如車床采用尼龍棒為原料，由于本身材料原因，無(wú)法按照《機(jī)械制造手冊(cè)》進(jìn)行刀具選取及切削用量選擇，這樣達(dá)不到生產(chǎn)實(shí)際效果。數(shù)控銑床加工材料采用尼龍板，也是沒(méi)有實(shí)際加工效果。大多數(shù)高校處于安全因數(shù)考慮，不采用鋼料，這樣不可能鍛煉出學(xué)生動(dòng)手能力。所以在實(shí)訓(xùn)中，布置給學(xué)生幾個(gè)零件圖加工任務(wù)，并進(jìn)行裝配要求，指導(dǎo)老師負(fù)責(zé)實(shí)習(xí)工藝及程序指導(dǎo)，學(xué)生自己動(dòng)手利用鋼料加工出零件，進(jìn)行裝配。指導(dǎo)老師可以根據(jù)圖紙技術(shù)要求，對(duì)零件公差進(jìn)行考核。通過(guò)與企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)結(jié)合，可以使學(xué)生對(duì)工業(yè)生產(chǎn)有初步認(rèn)識(shí)，全方位激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)。

（2） 高校數(shù)控實(shí)驗(yàn)室在完成基本教學(xué)任務(wù)下，可以讓學(xué)生參與到科研工作中，課題的樣機(jī)研制，設(shè)備的研發(fā)都需要數(shù)控機(jī)床。學(xué)生不僅在科研中得到鍛煉，還能通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)制造熟練掌握數(shù)控機(jī)床。數(shù)控實(shí)驗(yàn)室應(yīng)根據(jù)師資力量合理安排開(kāi)放時(shí)間，鼓勵(lì)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目的研發(fā)。高校也可以與企業(yè)進(jìn)行對(duì)接，為企業(yè)提供人才技術(shù)上支持，企業(yè)在生產(chǎn)制造中遇到的難題，我們實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)老師可以帶領(lǐng)學(xué)生共同完成。高校數(shù)控實(shí)驗(yàn)室應(yīng)向工程訓(xùn)練的方向發(fā)展建設(shè)，以高層次、急需緊缺專業(yè)技術(shù)人才和創(chuàng)新型人才為重點(diǎn)，在高學(xué)校建設(shè)一批工程創(chuàng)新訓(xùn)練中心，打造高素質(zhì)專業(yè)技術(shù)人才隊(duì)伍。

在學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)考核方面要與企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際掛鉤，嚴(yán)格執(zhí)行按時(shí)上下班制度。各個(gè)工種要按照學(xué)生所加工產(chǎn)品嚴(yán)格打分，比較同一個(gè)產(chǎn)品的優(yōu)缺點(diǎn)，幫助學(xué)生找到造成產(chǎn)品不否和技術(shù)要求的原因，這樣避免了為了應(yīng)付實(shí)習(xí)而實(shí)習(xí)。我們也可以招聘一些有想法、愛(ài)動(dòng)手的學(xué)生充實(shí)到數(shù)控實(shí)驗(yàn)室日常維護(hù)中，保證機(jī)器處于最大的開(kāi)機(jī)率。總之要把數(shù)控實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室打造成以培養(yǎng)綜合工程實(shí)踐能力為目標(biāo)的實(shí)踐教學(xué)中心、將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)連接起來(lái)的學(xué)生學(xué)生工程創(chuàng)新實(shí)踐中心、校企協(xié)同合作的技術(shù)與裝備研發(fā)中心。

5 結(jié)語(yǔ)

該文從數(shù)控仿真、模塊化實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)際生產(chǎn)和師資培訓(xùn)等幾個(gè)方面提出了當(dāng)前高校《數(shù)控技術(shù)》實(shí)踐教學(xué)改革思路。數(shù)控技術(shù)是未來(lái)振興中國(guó)制造業(yè)的必然選擇，工科高校學(xué)生肩負(fù)著國(guó)家工業(yè)改革創(chuàng)新的艱巨使命。作為高校數(shù)控技術(shù)指導(dǎo)老師，我們更應(yīng)該有創(chuàng)新精神，不能照搬書本知識(shí)，必須理論與實(shí)踐相結(jié)合，必須扎實(shí)掌握各學(xué)科知識(shí)，在數(shù)控教學(xué)中有自己獨(dú)到的想法，這樣我們才能培養(yǎng)出具有系統(tǒng)的工程技術(shù)理論知識(shí)和實(shí)踐能力、良好的職業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新意識(shí)、初步的市場(chǎng)感的當(dāng)代大學(xué)生。

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