《數控車削編程與操作》課程教學法研究與實踐

邵建凱

《數控車削編程與操作》是中、高等職業教育院校數控加工專業的一門重要課程。數控加工實訓是該課程教學中的一個重要環節，如何在教學中充分調動學生的積極性和創造性，達到培養學生熟練掌握數控機床操作技能的目標要求，是各院校數控專業教學中面臨的新課題。筆者所在學校在教學中，堅持以學生技術應用能力的培養為核心，依據學生自身特點和認知規律，不斷研究與實踐教學方法，改善教學手段，創新教學模式，取得了良好的教學效果。

一、以實訓操作為切入點，上好第一堂課，激發學生學習興趣

興趣是最好的老師，學生是學習的主體。每當學生第一次接觸新的學科時，總是存在著極強的好奇心理。他們急于了解這門課程的主要內容、學習方法、實際應用及其與未來就業崗位的關系。要使他們準確掌握知識，熟練運用知識來解決實際問題，就必須充分調動其學習積極性和主動性，努力提高學習興趣。為此，上好第一堂課就變得非常關鍵。在進行教學設計時，要打破原有的先理論后實踐的教學模式，以實訓課為切入點，第一堂課就帶領學生去實訓車間進行實踐教學。首先，教師示范一個簡單的階梯軸零件實例加工過程，把準備好的圖樣發給學生，教師現場用G90、G00、G01等指令編制一個簡單的數控加工程序，輸入到數控裝置中，啟動數控機床進行現場加工。讓學生親身感受數控機床的加工過程，通過與普通機床加工零件對比，使其更直觀的了解數控機床加工的高精度、高速度、高效率等功能特點。然后，教師在真實的加工環境中通過給學生示范主軸轉速、刀架回轉、刀具進給等控制功能的操作，并用規范語言概括講解數控機床的組成、加工控制原理及面板操作等相關知識。讓學生從宏觀上了解本課程的知識脈絡、學習方向以及應達到的水平。以此來激發學生的興趣，有效調動其學習專業知識的主動性與積極性。

二、科學設計“核心課程+項目教學”的專業課程體系

按照“以能力為本位，以職業實踐為主線，設計核心課程+項目教學的專業課程體系”的總體要求，以工作任務模塊為中心構建項目教學課程體系。徹底打破學科課程的設計思路，緊緊圍繞完成工作任務的需要來選擇和組織課程內容，突出工作任務與知識的聯系，讓學生在職業實踐活動的基礎上掌握知識，增強課程內容與職業崗位能力要求的相關性，提高學生的就業能力。

學習項目選取的基本依據是該門課程涉及的工作領域和工作任務范圍。在具體設計過程中，以機械制造類專業的典型產品為載體，以涵蓋數控編程指令為核心，以調動學生學習興趣為手段，遵循由淺入深、由易而難、由簡而繁、逐次加深的認知規律，按照明確的目標要求，科學的設置具體的教學項目。例如：教師針對學生在數控車削編程操作中應掌握的技能，圍繞數控加工工藝，將教學內容規劃為5個實訓項目、15個教學模塊。具體如下：

1.項目一

階梯軸的加工實訓（包括低臺階軸和高臺階軸加工兩個模塊），使學生熟悉數控機床操作面板的使用、數控加工程序的輸入與編輯、對刀與刀具參數的設置、坐標系的設置等方法及常用M代碼及F、S、T代碼的使用方法。達到熟練應用 G00、G01、G90、G71等功能指令完成由簡單至中等復雜程度軸類零件的編程與加工技能目標。

2.項目二

切槽、切斷加工實訓（包括窄槽加工、寬槽加工、工件切斷等三個模塊），在鞏固項目與基本技能的基礎上，重點理解切斷刀具的選擇、特點及刀位點的確定方法。掌握G04、G75指令的含義、格式及使用方法。達到熟練應用G04、G75等功能指令完成工件切槽、切斷編程與加工的技能目標。

3.項目三

成型面加工實訓（包括簡單外圓弧面零件、手柄的設計與加工、國際象棋設計與加工、簡單孔類零件、酒杯的設計與加工等五個模塊），通過手柄、國際象棋、酒杯等趣味零件的設計加工過程，使學生了解成型面的加工工藝、圓弧節點的計算方法，掌握G02、G03、G71、G73等指令含義、編程格式及使用方法，達到熟練應用G功能指令完成數控車床車削簡單圓弧面至復雜圓弧面零件的編程與加工技能目標。

4.項目四

螺紋加工實訓（包括圓柱螺紋加工、圓錐螺紋加工等兩個模塊），通過實訓，使學生了解螺紋的種類及參數，重點掌握外螺紋外圓柱（圓錐）直徑和螺紋實際小徑、內螺紋內孔直徑和螺紋實際大徑的確定方法及G32、G92、G76等指令的含義與編程方法，達到熟練應用G32、G92、G76等功能指令完成螺紋類零件的編程與加工技能目標。

5.項目五

綜合零件加工實訓（綜合上述訓練項目，有針對性的設置三個典型綜合零件的教學模塊），通過綜合零件的教學訓練，使學生在進一步鞏固數控車床基本操作技能的基礎上，正確分析復雜零件的加工工藝，合理選擇刀具及切削用量，準確運用符合零件加工特點的編程指令，編制中等以上復雜零件的完整加工程序。同時，讓學生熟練掌握工件調頭裝夾找正方法、刀補值的修改方法及工件的測量與檢驗方法，達到熟練操作數控車床完成復雜零件編程與加工的技能目標。

綜合以上5個教學實訓項目，我校采用以“行為引導式的項目教學法形式”開展教學實踐，以現代企業的職業行為為目標，在教師指導下，通過組織學生真實地參加項目設計、履行和管理，強調對學生綜合應用能力的培養，力求在項目實施過程中完成教學任務，實現教學培養的目標。

三、實現理論與實踐緊密結合的一體化教學新模式

學生安全、機床安全、文明生產是實訓課的前提，教師在上課過程中必須多次強調，提醒學生加以重視。尤其是剛開始的幾次實訓課，學生頻繁地發生對刀、編程、輸入等常見操作錯誤，甚至發生撞車等安全事故，使得教學效率降低，教學任務繁重。為此，筆者所在學校建有數控加工仿真實訓室，采用FANUC和SIEMENS等系列數控加工仿真教學軟件實施教學，該軟件提供與實際數控機床同一模擬系統，具有開放的數控程序窗口，能完成數控機床加工的各項功能，并能自動檢測和執行NC加工程序。通過生動的交互圖形，實施模擬三維空間的各種切削加工，其運動軌跡如同真實的機床切削，全面仿真數控機床的加工過程。這極大地降低了機床維護成本，具有最佳的經濟性，可不再依賴高昂的設備投入而能充分領略先進數控加工技術應用、設計、編程、操作等訓練，并可滿足各種不同數控加工系統的實踐要求。

數控仿真教學軟件具有手動、自動加工等模式下的實時碰撞檢測功能，包括刀具與夾具、壓板，機床行程超程，主軸不轉時刀具與工件的碰撞等出錯時會有報警或提示，使學生在“錯誤”操作與嘗試中，尋求正確合理的工藝方案，培養學生獨立分析問題和解決問題能力。使其在虛擬環境中了解、掌握數控機床編程與加工的全過程。

總之，在《數控車削編程與操作》課程教學中，要始終以學生為中心，采用基于行為引導的項目教學法、模塊教學法，趣味零件加工教學法等多種形式，借助模擬仿真教學手段，圍繞激發學生自主學習興趣組織教學過程。真正實現邊教邊學、邊學邊做、在學中做、在做中學，實現理論知識與實踐操作緊密結合的一體化教學新模式。為學生進行數控技術的研究性學習和創新提供一個全新的平臺。

（工作單位：河北省廊坊市高級技工學校）