數(shù)控系統(tǒng)綜合實(shí)踐實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

馮淑敏　吳雁

【摘要】數(shù)控系統(tǒng)綜合實(shí)踐是機(jī)械制造及自動化專業(yè)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，與課程配套的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)為實(shí)施課程教學(xué)提供了必要的支撐平臺。本次實(shí)驗(yàn)室建設(shè)從實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐教學(xué)軟硬件建設(shè)、教學(xué)方法研究、師資隊(duì)伍建設(shè)等方面進(jìn)行全方位的改革與探索，為復(fù)合型、應(yīng)用型高層次數(shù)控人才的培養(yǎng)和教師從事科研提供了良好的平臺和契機(jī)。近兩年的實(shí)踐證明，學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力等綜合技能以及就業(yè)競爭力得到顯著的提升。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)室建設(shè) 應(yīng)用型人才 數(shù)控維修仿真

【Abstract】CNC system comprehensive practice are important practical aspects of Mechanical Manufacture and Automation major， and the laboratory construction to support the curriculum provides the necessary support platform for the implementation of the teaching. Reform and exploration are proceeded in a full range， from the content of practice teaching， teaching software and hardware development， teaching methods， construction of teaching staff， a good platform and opportunity are provided for the cultivating of compound， applied high？鄄level CNC talents and for teachers engaging in scientific research. Practice has proved that in the past two years， the students competitiveness of practical ability， creative ability skills， employability are significantly improved.

【Keywords】CNC system； laboratory construction； applied talents； CNC maintenance simulation

【基金項(xiàng)目】本文得到上海市教委高水平特色項(xiàng)目“數(shù)控設(shè)備故障診斷及高端技術(shù)維護(hù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)基地建設(shè)”的資助。

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）01-0215-02

1.實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的背景

數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，而運(yùn)用數(shù)控技術(shù)的數(shù)控機(jī)床是制造業(yè)的重要戰(zhàn)略裝備，是體現(xiàn)國家綜合國力及水平的重要標(biāo)志。

國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)都先后引進(jìn)、購置了大量的數(shù)控設(shè)備，這些企業(yè)需要既精通數(shù)控加工工藝、數(shù)控編程，又能熟練操作數(shù)控機(jī)床，同時(shí)對數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵功能部件、伺服驅(qū)動系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)的維護(hù)、維修有一定基礎(chǔ)的復(fù)合型的高層次數(shù)控人才。而目前此類人才相當(dāng)緊缺，培養(yǎng)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用型人才已成為當(dāng)務(wù)之急。

數(shù)控綜合實(shí)訓(xùn)、專業(yè)綜合實(shí)踐等課程分別是我校機(jī)械制造及自動化專業(yè)數(shù)控和機(jī)制方向的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，由于我校數(shù)控實(shí)訓(xùn)中心實(shí)驗(yàn)設(shè)備所限，目前這些實(shí)踐環(huán)節(jié)的課程很多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目僅側(cè)重于數(shù)控編程及加工操作，而對于數(shù)控原理、伺服驅(qū)動及電機(jī)調(diào)速的原理、PLC編程、主要功能部件的結(jié)構(gòu)及工作原理方面的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目欠缺，這樣培養(yǎng)出來的學(xué)生只能從事簡單的編程與操作，技能單一，對數(shù)控設(shè)備的調(diào)試及日常的維護(hù)乃至故障診斷根本無從談起，學(xué)生缺乏參與實(shí)驗(yàn)的主動性。以上種種問題已極大地制約著我校應(yīng)用型、復(fù)合型數(shù)控技術(shù)人才的培養(yǎng)。

2.實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的內(nèi)容

數(shù)控系統(tǒng)綜合實(shí)踐實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的定位：明確一條主線——面向生產(chǎn)的數(shù)控技術(shù)應(yīng)用型高級人才培養(yǎng)，強(qiáng)化三種培養(yǎng)——數(shù)控基本技能培養(yǎng)、數(shù)控綜合應(yīng)用能力培養(yǎng)和數(shù)控創(chuàng)新能力培養(yǎng)，這是基于“能力與創(chuàng)新培養(yǎng)的教育”。

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)基于以下原則進(jìn)行：

（1）應(yīng)用性原則

堅(jiān)持應(yīng)用性人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位，實(shí)踐教學(xué)以應(yīng)用為目的，以掌握基本概念、強(qiáng)化應(yīng)用為教學(xué)重點(diǎn)，加強(qiáng)數(shù)控實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和工程素質(zhì)的培養(yǎng)。

（2）崗位群需求的原則

通過對數(shù)控技術(shù)的崗位群需求分析，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上需包括：數(shù)控機(jī)床基本結(jié)構(gòu)認(rèn)識（工藝員及工裝技術(shù)員）-數(shù)控編程（編程員）-數(shù)控原理綜合實(shí)驗(yàn)（技術(shù)開發(fā)人員）-數(shù)控機(jī)床故障診斷與維護(hù)（技術(shù)維修員）等。

（3）先進(jìn)性原則

數(shù)控技術(shù)日新月異，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備要能跟蹤先進(jìn)技術(shù)發(fā)展的趨勢，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也應(yīng)隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展而不斷更新。

在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行課程建設(shè)，構(gòu)建融合“數(shù)控原理-數(shù)控加工工藝-數(shù)控編程-機(jī)床結(jié)構(gòu)-數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修”于一體的“數(shù)控綜合實(shí)驗(yàn)”實(shí)踐教學(xué)體系，吸收數(shù)控領(lǐng)域的新理論、新技術(shù)。

根據(jù)上述原則，數(shù)控綜合實(shí)踐教學(xué)應(yīng)精簡不必要的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，并增加因原有設(shè)備所限無法開出的新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)占到實(shí)驗(yàn)總量的70%以上。

2.1 實(shí)驗(yàn)室軟硬件建設(shè)

我校現(xiàn)代制造中心現(xiàn)已擁有各類數(shù)控機(jī)床、加工中心、三坐標(biāo)測量機(jī)、電火花加工機(jī)床等先進(jìn)設(shè)備，但設(shè)備數(shù)量不多，僅僅滿足學(xué)生數(shù)控編程方面的實(shí)驗(yàn)。由于設(shè)備緊缺所帶來的實(shí)踐教學(xué)壓力大，很難保證實(shí)訓(xùn)教學(xué)的效果，再加上因設(shè)備昂貴，不可能將設(shè)備拆開探究其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理，更不可能在精密數(shù)控機(jī)床上設(shè)置故障進(jìn)行檢測及排故，因此實(shí)驗(yàn)室購置了40套數(shù)控維修仿真軟件輔助教學(xué)，數(shù)控維修仿真軟件只需在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，對數(shù)控機(jī)床依賴程度不大，也適合在課余時(shí)間推廣，形式靈活，節(jié)省了大量購買數(shù)控設(shè)備的資金。

購買的設(shè)備有數(shù)控車削實(shí)訓(xùn)臺和數(shù)控銑削（加工中心）實(shí)訓(xùn)臺各一套，以及數(shù)控機(jī)床功能部件：伺服驅(qū)動系統(tǒng)調(diào)試實(shí)訓(xùn)臺、斗笠式刀庫實(shí)訓(xùn)臺、鏈?zhǔn)降稁鞂?shí)訓(xùn)臺、數(shù)控齒牙盤分度實(shí)訓(xùn)臺等，后期五軸鏜銑立式加工中心也已經(jīng)到位。

2.2 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開發(fā)

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開發(fā)是本次實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重點(diǎn)和核心。通過建設(shè)，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涵蓋“數(shù)控機(jī)床基本結(jié)構(gòu)認(rèn)識-數(shù)控編程-數(shù)控原理綜合實(shí)驗(yàn)-數(shù)控機(jī)床故障診斷與維護(hù)”四大模塊。

通過數(shù)控綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生熟悉數(shù)控機(jī)床的總體結(jié)構(gòu)及主要功能部件，掌握數(shù)控系統(tǒng)的工作原理及伺服系統(tǒng)的控制原理，使學(xué)生能夠進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的基本編程與操作，能夠進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的調(diào)試及系統(tǒng)常見故障的診斷及排除。

（1）新增特色實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

此次新增實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要是基于新引進(jìn)的先進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和“數(shù)控維修仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)”等計(jì)算機(jī)模擬軟件，開發(fā)出許多新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

新增模塊包括數(shù)控機(jī)床主要功能部件結(jié)構(gòu)原理及排故、FANUC數(shù)控系統(tǒng)的硬件配置和連接、FANUC系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整、數(shù)控機(jī)床PMC編程、FANUC數(shù)控系統(tǒng)常見故障及排除、五軸數(shù)控加工中心加工葉輪等復(fù)雜空間曲面，這些新增實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是本次實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，也是亮點(diǎn)所在。

所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均可以利用數(shù)控維修仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)上模擬進(jìn)行，模擬成功后在設(shè)備上最終實(shí)際操作完成。

（2）建立實(shí)驗(yàn)案例庫

可以設(shè)計(jì)難易程度不等的多種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，為學(xué)生提供多種實(shí)驗(yàn)方案，建立數(shù)控綜合實(shí)驗(yàn)案例庫，以滿足不同層次學(xué)生的需求。

2.3開放性實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)

把數(shù)控實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，由單一的課內(nèi)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，改革建設(shè)成既有認(rèn)知、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，還包含綜合性、提高和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)；既有緊密圍繞理論課程內(nèi)容的必做實(shí)驗(yàn)，也有延伸理論課程內(nèi)容的課外選做實(shí)驗(yàn)；既有培養(yǎng)專業(yè)興趣、開拓知識面的觀摩性實(shí)驗(yàn)，也有自行設(shè)計(jì)、操作的研究創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)，爭取建立面向?qū)W生全天、全方位開放的數(shù)控技術(shù)綜合實(shí)踐中心。

鼓勵(lì)學(xué)生自行設(shè)計(jì)各自的數(shù)控實(shí)驗(yàn)方案，通過課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、考證、數(shù)控競賽、科技創(chuàng)新活動等形式，以培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)控創(chuàng)新能力。引導(dǎo)學(xué)生積極參加校級、省級以至國家級的數(shù)控技能比賽，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性發(fā)展，同時(shí)實(shí)施“雙證制”教育。

2.4探索實(shí)踐教學(xué)考核新模式

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的考核、評估是檢驗(yàn)學(xué)生實(shí)踐及創(chuàng)新能力的重要手段，考核起著監(jiān)督和積極引導(dǎo)作用，同時(shí)也是實(shí)習(xí)的重要管理手段。實(shí)踐教學(xué)考核應(yīng)注重過程培養(yǎng)，注重學(xué)生工程思維方式的培養(yǎng)，注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及歸納能力的培養(yǎng)。

應(yīng)盡量減少筆試，增加現(xiàn)場操作的考試。建立網(wǎng)絡(luò)化的試題庫，盡量做到考試題目不重復(fù)。比如通過網(wǎng)絡(luò)可方便地隨機(jī)設(shè)置數(shù)控故障、隨機(jī)發(fā)送不同零件供學(xué)生加工編程所用，可做到學(xué)生一人一機(jī)一題，讓更多的學(xué)生發(fā)揮出個(gè)人的潛能。充分調(diào)動學(xué)生積極性。

另外，把實(shí)訓(xùn)考核與職業(yè)資格考核結(jié)合起來，和上海市職業(yè)培訓(xùn)指導(dǎo)中心合作，積極引導(dǎo)、組織學(xué)生參加數(shù)控維修技能鑒定，部分優(yōu)秀學(xué)生經(jīng)過前期的校內(nèi)培訓(xùn)，在上海市職業(yè)指導(dǎo)中心進(jìn)行技能考核，已順利獲得了數(shù)控維修中級技能證書，下一步將進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生獲得數(shù)控維修高級證書，為學(xué)生今后從事相關(guān)領(lǐng)域的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

為適應(yīng)數(shù)控技術(shù)新發(fā)展和新時(shí)期人才培養(yǎng)的目標(biāo)，通過“數(shù)控系統(tǒng)綜合實(shí)踐”實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，推動我校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)實(shí)踐課程整體建設(shè)，促進(jìn)教學(xué)方式與教學(xué)手段改革，提高教學(xué)質(zhì)量，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、勇于創(chuàng)新的積極性，培養(yǎng)學(xué)生動手能力、專業(yè)知識運(yùn)用能力、工程思維方法等，最終提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

構(gòu)建以數(shù)控加工設(shè)備故障診斷、維修及多軸加工工藝與測試為特色的教育基地，體現(xiàn)了我校培養(yǎng)“一線工程師”的人才培養(yǎng)的定位。

通過“數(shù)控系統(tǒng)綜合實(shí)踐”實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，通過師資力量、實(shí)踐課程的體系建設(shè)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的二次開發(fā)等諸多環(huán)節(jié)的建設(shè)使廣大教師的教學(xué)、科研等綜合能力上了一個(gè)新臺階。

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作者簡介：

馮淑敏（1971年-），女，山東濟(jì)寧人，研究生，講師，主要研究方向?yàn)椋篊AD/CAM技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)。